JP2010027278A - 光源装置およびこれを備える内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】白色光による観察に必要な白色光の光量を確保しつつ、特定帯域の波長の光による観察に必要な青色の光の光量を確保可能な光源装置およびこれを備える内視鏡装置を提供することを目的とする。
【解決手段】円周上に並んで複数配置され、円周の半径方向内方に青色の光を射出する青色ＬＥＤおよび黄色の光を射出する黄色ＬＥＤと、青色ＬＥＤおよび黄色ＬＥＤから出射された光を円周の中心軸線に沿う方向に導光する導光部材１５と、導光部材１５を円周の中心軸線回りに回転駆動する回転部と、これらを制御する制御部６とを備え、制御部６が、青色ＬＥＤおよび黄色ＬＥＤを点灯させる第１の運転モードと、青色ＬＥＤを点灯させる第２の運転モードとにより、青色ＬＥＤおよび黄色ＬＥＤの点灯を制御する光源装置１０を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光源を備えた光源装置および内視鏡装置に関するものである。

従来、円環状に配置した複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を高出力で順次点灯させ、その点灯周期に合わせて導光ロッドを回転させることにより、高輝度の照明光を射出する光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この光源装置は、複数色のＬＥＤによって可視光スペクトルを補完可能な構成とされている。
特許第３９８９３０２号公報

上記の光源装置の主な用途として内視鏡装置がある。内視鏡装置では、観察対象によって複数の照明モードが必要となる。具体的な照明モードとして、例えば、白色光を照明する白色光観察モードや、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤのみを点灯させて、特定帯域の波長の光のみを照射する特殊光観察モードがある。

しかしながら、上記の特許文献１において、各ＬＥＤの光量を調整して照明光の色の調整をすることは開示されているが、複数の照明モードに対応することや、具体的に内視鏡装置に必要なスペクトルとの対応は何も開示されていない。

上記の特許文献１において、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを円周上に配置した場合には、白色光照射時には全てのＬＥＤを点灯させて白色とし、特定帯域の波長の光照射時には緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤを点灯させることとなる。しかし、このような構成によれば、白色光観察時の白色光にはスペクトルに欠落があるため、病変部を見落とす可能性がある。また、ホワイトバランスを考慮して各色のＬＥＤの個数を決定する必要があり、その結果、青色ＬＥＤの個数が少なくなっていまい、特定帯域の波長の光照射時に必要な青色ＬＥＤの光量が不足する恐れがある。

一方、青色点灯素子と蛍光体とを組み合わせた擬似白色ＬＥＤと、特定帯域の波長の光照射を行うための青色ＬＥＤや緑色ＬＥＤとを円周上に配置した場合には、白色光観察時には擬似白色ＬＥＤを点灯させ、特定帯域の波長の光照射時には青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを点灯させることとなる。しかし、このような構成によれば、擬似白色ＬＥＤのみで構成させた場合に比べて、白色光の光量が激減してしまうという不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、白色光観察に必要な白色光の光量を確保しつつ、特定帯域の波長の光照射時に必要な青色の光の光量を確保可能な光源装置およびこれを備える内視鏡装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明は、円周上に並んで複数配置され、前記円周の半径方向内方に青色の光を射出する青色ＬＥＤおよび黄色の光を射出する黄色ＬＥＤと、前記青色ＬＥＤおよび前記黄色ＬＥＤから出射された光を前記円周の中心軸線に沿う方向に導光する導光部と、該導光部を前記中心軸線回りに回転駆動する回転部と、これらを制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記青色ＬＥＤおよび前記黄色ＬＥＤを点灯させる第１の運転モードと、前記青色ＬＥＤを点灯させる第２の運転モードとにより、前記青色ＬＥＤおよび前記黄色ＬＥＤの点灯を制御する光源装置を採用する。

本発明によれば、第１の運転モードでは、制御部により青色ＬＥＤと黄色ＬＥＤとが点灯され、青色ＬＥＤから射出された青色の光と黄色ＬＥＤから射出された黄色の光とが、導光部により導光されて、これらの光を合成して得られる白色光が照明される。また、第２の運転モードでは、制御部により青色ＬＥＤのみが点灯され、青色ＬＥＤから射出された青色の光が、導光部により導光されて照明される。
これにより、第１の運転モードでは全てのＬＥＤを点灯させることで高輝度の白色光を照明することができるとともに、第２の運転モードでは青色ＬＥＤを点灯させることで青色の光を照明することができる。

上記の光源装置において、前記制御部が、前記青色ＬＥＤの光量と前記黄色ＬＥＤの光量とのバランスに基づいて、前記青色ＬＥＤと前記黄色ＬＥＤの少なくとも一方の点灯期間を制御することとしてもよい。
このようにすることで、青色ＬＥＤから射出された青色の光と黄色ＬＥＤから射出された黄色の光とを合成して得られる白色光の色温度を調整することができる。

上記の光源装置において、前記制御部が、前記青色ＬＥＤの光量と前記黄色ＬＥＤの光量とのバランスに基づいて、前記青色ＬＥＤと前記黄色ＬＥＤの少なくとも一方の電流値を制御することとしてもよい。
このようにすることで、青色ＬＥＤから射出された青色の光と黄色ＬＥＤから射出された黄色の光とを合成して得られる白色光の色温度を調整することができる。

本発明は、上記のいずれかに記載の光源装置と、該光源装置により照明された観察領域を撮影する撮像部とを備える内視鏡装置を採用する。
本発明によれば、白色光による観察では第１の運転モードを選択することにより光源装置から白色光が照明され、特定帯域の波長の光による観察では第２の運転モード選択することにより光源装置から青色の光が照明される。このようにして照明された観察領域の画像が撮像部により取得される。
これにより、白色光による観察では高輝度の白色光を照明して詳細な観察を可能にするとともに、特定帯域の波長の光による観察では青色の光を照明して観察を行うことができる。

上記の内視鏡装置において、前記制御部が、前記第１の運転モードと前記第２の運転モードとを切り替えるモード切替部を備え、前記第１の運転モードで前記撮像部により取得された観察領域の画像と、前記第２の運転モードで前記撮像部により取得された観察領域の画像とを並べて表示する表示部を備えることとしてもよい。
このようにすることで、モード切替部により第１の運転モードと第２の運転モードとが切り替えられ、各運転モードで取得された観察領域の画像が表示部に並べて表示される。これにより、観察領域に対する白色光による観察と特定帯域の波長の光による観察を同時に行うことができ、病変部をより詳細に観察することができる。

上記の内視鏡装置において、前記モード切替部が運転モードを切り替える際に、切り替え後の運転モードの光量が、切り替え前の運転モードの光量と略等しくなるように、前記青色ＬＥＤと前記黄色ＬＥＤの光量の少なくともいずれか一方を調整することとしてもよい。
このようにすることで、運転モードを切り替えても観察領域に照明する光量を略等しくすることができ、違和感なく観察を継続することができる。

本発明によれば、白色光による観察に必要な白色光の光量を確保しつつ、特定帯域の波長の光による観察に必要な青色の光の光量を確保することができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る照明装置について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る照明装置の構成を説明する模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る光源装置１０は、円周上に並んで配置された複数のＬＥＤ１１と、前記円周の半径方向内方に配置された導光部材（導光部）１５と、導光部材１５を前記円周の中心軸線回りに回転駆動する図示しない回転モータ（回転部）と、該回転部の回転角度を検出する図示しない回転センサ（回転角度検出部）と、これら各部を制御する制御部６とを備えている。

ＬＥＤ１１は、青色の光を射出する青色ＬＥＤと、黄色の光を射出する黄色ＬＥＤとを有している。青色ＬＥＤおよび黄色ＬＥＤは、円周上に並んで複数配置されており、この円周の半径方向内方にそれぞれ青色の光および黄色の光を射出するようになっている。なお、一部の青色ＬＥＤまたは黄色ＬＥＤに代えて、緑色の光を射出する緑色ＬＥＤを備えることとしてもよい。

導光部材１５は、ＬＥＤ１１から射出された光を円周の半径方向内方に導光する導光ロッド１２と、導光ロッド１２により導光された光を円周の中心軸線Ｏに沿う方向に反射するプリズム１６と、プリズム１６により反射された光を導光する導光ロッド１３とを有している。このような構成を有することにより、導光部材１５は、ＬＥＤ１１から射出された光を円周の中心軸線Ｏに沿う方向に導光するようになっている。

回転モータは、導光部材１５の中心軸線Ｏに沿う方向に配置されており、導光部材１５を中心軸線Ｏ回りに回転駆動させるようになっている。

制御部６は、ＬＥＤ１１の点灯周期と導光部材１５の回転周期とを同期させるように上記の各部を制御するとともに、青色ＬＥＤおよび黄色ＬＥＤを点灯させる第１の運転モードと、青色ＬＥＤのみを点灯させる第２の運転モードとを切り替えるモード切替部（図示略）を有している。

また、例えば、導光部材１５の射出光軸上に光を検出する光検出部（図示略）を配置し、制御部６は、光検出部により検出された光における青色ＬＥＤの光量と黄色ＬＥＤの光量とのバランスに基づいて、青色ＬＥＤと黄色ＬＥＤの少なくとも一方の点灯期間または電流値を制御するようになっている。

上記構成を有する光源装置１０において、第１の運転モードと第２の運転モードに共通する動作について以下に説明する。
光源装置１０の駆動が指示されると、制御部６は、回転モータを回転駆動させる制御信号を出力するとともに、回転センサにより導光部材１５の回転位相を検出する。

制御部６は、回転センサにより検出した回転位相に基づいて、ＬＥＤ１１の点灯を制御する。すなわち、制御部６は、導光部材１５の入射面１７が対向するＬＥＤを特定し、特定したＬＥＤに対して電力を供給して光を射出させる。この際、ＬＥＤ１１は、定格駆動よりも高い電流で瞬間的に駆動させてパルス点灯させることにより、高輝度の光を射出するように制御される。

これにより、ＬＥＤ１１より光が射出され、入射面１７から入射した光は、導光部材１５内を導光され、射出面１８から射出光軸Ｏに沿う方向に射出される。このように射出された光は、見かけ上は各ＬＥＤからの光が重畳されて出力される。

次に、第１の運転モードと第２の運転モードの詳細な動作について、図２に示すＬＥＤ１１の構成例を用いて以下に説明する。
図２において、符号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３は黄色ＬＥＤを、符号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は青色ＬＥＤを、符号Ｇ１は緑色ＬＥＤをそれぞれ示している。なお、説明を簡素化するため、ここでは合計８個のＬＥＤを備えた構成を例として説明するが、この例に限定されないことはもちろんである。

上記の例において、図３に示すように、白色光観察モード（第１の運転モード）では、黄色ＬＥＤ（符号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３）および青色ＬＥＤ（符号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）を点灯させる。また、特殊光観察モード（第２の運転モード）では、青色ＬＥＤ（符号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４）および緑色ＬＥＤ（符号Ｇ１）を点灯させる。

ここで、黄色ＬＥＤのスペクトルを図４に示す。
通常の擬似白色ＬＥＤは、青色の光の一部を蛍光変換することで白色光を射出している。これに対して、本実施形態の光源装置が備える黄色ＬＥＤは、青色ＬＥＤの全ての光を蛍光変換するものである。このように、青色ＬＥＤの全ての光を蛍光変換することで、黄色をピークとしたブロードな光を得ることができるとともに、通常の擬似白色ＬＥＤに比べて非常に高輝度の光を得ることができる。また、青色の波長域に関しても、本実施形態の光源装置が備える青色ＬＥＤは、擬似白色ＬＥＤに比べて高輝度の光を得ることができる。

白色光観察モードでは、図５に示すように、黄色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを点灯させることで、青色ＬＥＤから射出された青色の光および黄色ＬＥＤから射出された黄色の光が導光部材１５により導光されて、これらの光を合成して得られる白色光が照明される。この際、導光部材１５の射出面１８から射出される光の光量は、高出力の黄色ＬＥＤと青色ＬＥＤとの積算となるので、高輝度の白色光を照明することができる。

特殊光観察モードでは、青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを点灯させることで、青色ＬＥＤから射出された青色の光および緑色ＬＥＤから射出された緑色の光が導光部材１５により導光されて、これらの光を合成して得られる青緑色の光が照明される。この際、導光部材１５の射出面１８から射出される光の光量は、高出力の青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤとの積算となるので、高輝度の青緑色の光を照明することができる。

以上のように、本実施形態に係る光源装置１０によれば、第１の運転モードでは全てのＬＥＤを点灯させることで高輝度の白色光を照明することができるとともに、第２の運転モードでは青色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを点灯させることで青緑色の光を照明することができる。なお、第２の運転モードにおいて、青色ＬＥＤのみを点灯させることで青色の光を照明することとしてもよいことはもちろんである。

また、上記の光源装置１０において、制御部６が、青色ＬＥＤの光量と黄色ＬＥＤの光量とのバランスに基づいて、青色ＬＥＤと黄色ＬＥＤの少なくとも一方の点灯期間または電流値を制御することで、青色ＬＥＤから射出された青色の光と黄色ＬＥＤから射出された黄色の光とを合成して得られる白色光の色温度を調整することができる。

〔適用例〕
以下に、上述の光源装置１０を内視鏡装置に適用した例について説明する。
図６は、本適用例に係る内視鏡装置１の概略構成図である。
図６に示すように、内視鏡装置１は、光源装置１０と、光源装置に連結されたスコープ２０と、スコープ２０からの映像信号を画像処理して表示画像を生成する画像処理装置２３と、画像を表示させるモニタ（表示部）２４とを備えている。

スコープ２０の内部には、スコープ２０の先端まで光源装置１０からの光を導光するファイバ２１が備えられており、スコープ２０の先端に対向する観察領域３０に光を照明するようになっている。
また、スコープ２０の先端には、観察領域３０を撮影するＣＣＤ（撮像部）２２が備えられており、観察領域３０の画像が映像信号として画像処理装置２３に出力されるようになっている。

ＣＣＤ２２には、各画素単位で色分離する色分離フィルタが設けられており、光源装置１０の回転モータの回転周期もしくはＬＥＤ１１の点灯周期と同期して、各ＬＥＤからの重畳された光を各色同時に受光するようになっている。ここで、色分離フィルタは、画素の感度を高めるために補色フィルタを用いている。このようにすることで、同時式の撮像デバイスにも対応することが可能となる。

モニタ２４は、白色光観察モードでＣＣＤ２２により取得された観察領域の画像と、特殊光観察モードでＣＣＤ２２により取得された観察領域の画像とを並べて表示可能なようになっている。

光源装置１０の制御部６は、ＣＣＤ２２での受光量が最適となるように、ＣＣＤ２２からの映像信号の輝度情報に基づいてＬＥＤ１１の光量を調整するようになっている。

上記構成を有する内視鏡装置１において、白色光による観察と特定帯域の波長の光による観察とを同時に行いたい場合には、例えば、１フレーム毎に光源装置１０の観察モードをモード切替部により切り替える。このようにして各観察モードでＣＣＤ２２により取得された観察領域の画像は、画像処理部２３により画像処理が施された後に、モニタ２４で同時に再生される。

また、白色光による観察と特定帯域の波長の光による観察とをそれぞれ独立して行う場合、観察モードを切り替えた際に違和感なく観察を継続可能とするために、観察モードの切り替え時には、切り替え前の運転モードにおける輝度情報に基づいて、切り替え後の観察モードにおけるＬＥＤ１１の輝度を設定する。この際のＬＥＤ１１の輝度の設定方法について、図７に示すフローチャートを用いて以下に説明する。

まず、ＣＣＤ２２により観察領域の画像が取得されると（Ｓ１）、取得された画像の輝度lが演算される（Ｓ２）。
次に、ＬＥＤ１１の設定輝度が演算され（Ｓ３）、観察モードを切り替える場合には（Ｓ４）、画像の輝度lに基づいて、観察モードを切り替えた後のＬＥＤ１１の設定輝度が演算される（Ｓ５）。
次に、切り替え後の観察モードに対応するＬＥＤ１１を点灯させ（Ｓ６）、演算されたＬＥＤ１１の設定輝度が設定される（Ｓ７）。

以上のように、本適用例に係る内視鏡装置１によれば、白色光による観察では高輝度の白色光を照明して詳細な観察を可能にするとともに、特定帯域の波長の光による観察では青色の光を照明して観察を行うことができる。

また、白色光観察モードでＣＣＤ２２により取得された観察領域の画像と、特殊光観察モードでＣＣＤ２２により取得された観察領域の画像とをモニタ２４に並べて表示することで、各観察モードで取得された観察領域の画像が表示部に並べて表示される。これにより、観察領域に対すると特殊光観察を同時に行うことができ、病変部をより詳細に観察することができる。なお、これらの画像を合成してひとつの映像にすることとしてもよい。

また、モード切替部が観察モードを切り替える際に、切り替え後の観察モードの光量が、切り替え前の観察モードの光量と略等しくなるように、青色ＬＥＤと黄色ＬＥＤの光量の少なくともいずれか一方を調整することで、観察モードを切り替えても観察領域に照明する光量を略等しくすることができ、違和感なく観察を継続することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記の適用例において、更なる光量確保のために、白色光観察モード時に緑色ＬＥＤも点灯させ、画像処理装置２３により画像処理を施してホワイトバランスを調整してもよい。また、赤色ＬＥＤをさらに実装して、白色光による観察もしくは特定帯域の波長の光による観察時に点灯させることとしてもよい。

本発明の一実施形態に係る光源装置の模式図である。 図１の光源装置のＬＥＤの構成例である。 各運転モードにおいて点灯させるＬＥＤを説明する図である。 黄色ＬＥＤのスペクトルを説明する図である。 図１の光源装置のスペクトルを説明する図である。 図１の光源装置を適用した内視鏡装置の概略構成図である。 運転モード切り替え時におけるＬＥＤの輝度設定方法を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 内視鏡装置
６ 制御部
１０ 光源装置
１１ ＬＥＤ
１５ 導光部材
２０ スコープ
２２ ＣＣＤ
２３ 画像処理装置
２４ モニタ

Claims (6)

1. 円周上に並んで複数配置され、前記円周の半径方向内方に青色の光を射出する青色ＬＥＤおよび黄色の光を射出する黄色ＬＥＤと、
   前記青色ＬＥＤおよび前記黄色ＬＥＤから出射された光を前記円周の中心軸線に沿う方向に導光する導光部と、
   該導光部を前記中心軸線回りに回転駆動する回転部と、
   これらを制御する制御部とを備え、
   前記制御部が、前記青色ＬＥＤおよび前記黄色ＬＥＤを点灯させる第１の運転モードと、前記青色ＬＥＤを点灯させる第２の運転モードとにより、前記青色ＬＥＤおよび前記黄色ＬＥＤの点灯を制御する光源装置。
2. 前記制御部が、前記青色ＬＥＤの光量と前記黄色ＬＥＤの光量とのバランスに基づいて、前記青色ＬＥＤと前記黄色ＬＥＤの少なくとも一方の点灯期間を制御する請求項１に記載の光源装置。
3. 前記制御部が、前記青色ＬＥＤの光量と前記黄色ＬＥＤの光量とのバランスに基づいて、前記青色ＬＥＤと前記黄色ＬＥＤの少なくとも一方の電流値を制御する請求項１に記載の光源装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置と、
   該光源装置により照明された観察領域を撮影する撮像部と
   を備える内視鏡装置。
5. 前記制御部が、前記第１の運転モードと前記第２の運転モードとを切り替えるモード切替部を備え、
   前記第１の運転モードで前記撮像部により取得された観察領域の画像と、前記第２の運転モードで前記撮像部により取得された観察領域の画像とを並べて表示する表示部を備える請求項４に記載の内視鏡装置。
6. 前記モード切替部が運転モードを切り替える際に、切り替え後の運転モードの光量が、切り替え前の運転モードの光量と略等しくなるように、前記青色ＬＥＤと前記黄色ＬＥＤの光量の少なくともいずれか一方を調整する請求項５に記載の内視鏡装置。

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