JP2015043896A - 内視鏡用光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源に個体差がある場合でも、光源の寿命を正確に推定することが可能な内視鏡用光源装置を提供する。【解決手段】照明光を出射する光源と、光源から出射した照明光の光量に応じてひずみが発生するひずみ発生部と、ひずみ発生部に設けられ、ひずみ発生部のひずみを測定するひずみ測定手段と、ひずみ測定手段が測定したひずみ発生部のひずみの大きさに基づいて、光源の寿命を推定する光源寿命推定手段と、を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置。【選択図】図１

Description

本発明は、患者の体腔内を観察するための内視鏡用光源装置であって、特に光源の寿命を検出可能な内視鏡用光源装置に関する。

人の食道や腸などの体腔内を観察するための内視鏡として、先端面に配光窓と観察窓とを備えた可撓性挿入管を有する内視鏡が知られている。内視鏡は、光源を有する内視鏡用光源部と接続されており、内視鏡用光源部の光源から出射した照明光は、挿入管の内部に設けられたライトガイドを導波して配光窓から出射する。配光窓から出射した照明光は体腔内の観察対象領域で反射され、物体光として観察窓に取り込まれる。観察窓から取り込まれた物体光は、撮像素子および信号処理回路によって映像信号に変換される。映像信号は、映像としてモニタに表示される。これにより、内視鏡を使用する術者は、モニタを見ることで観察対象領域を観察することができる。

ここで、内視鏡用光源装置の光源として、キセノンランプやハロゲンランプなどが用いられる。これらの光源は、一般に、使用時間を経るにつれて徐々に明るさが暗くなる。光源の明るさが所定値より低下すると、あるいは、点灯しなくなると、光源を交換する必要がある。

光源は個々に特性が異なるため、寿命も異なる。しかしながら、個々の光源の寿命を予め予測することは困難である。よって、一般には、光源の寿命を一律に設定する方法がとられる。この方法では、光源の使用時間が所定の期間を過ぎると、内視鏡の術者に光源の交換を促す。しかしながら、まだ十分に使用できるのに、光源の交換がなされる場合があった。

このような問題を解決する内視鏡用光源装置として、特許文献１に記載の内視鏡用光源装置がある。この特許文献１の内視鏡用光源装置では、光源は使用時間が経つほど、同じ明るさを得るのに必要な光源の駆動電圧が高くなることを利用し、光源の駆動時間および駆動電圧値に基づいて光源の寿命を予測している。なお、光源の明るさを検知する方法として、挿入管の先端に設けられた撮像素子を用いる方法が開示されており、撮像素子で撮像した観察対象領域の撮像画像の明るさによって、光源の明るさを推定している。

特許第３９２７８０３号公報

特許文献１に記載の内視鏡用光源装置では、光源の駆動電圧と、光源の寿命と駆動電圧との関係に基づいて、光源の寿命を推定している。ここで、光源の寿命と駆動電圧との関係（ルックアップテーブル）は、予め設定されているものであり、光源を交換しても、同じルックアップテーブルを用いて光源の寿命が推定される。そのため、光源の特性が個々に異なる場合に、光源の寿命の推定に誤差が生じるという課題があった。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、光源に個体差がある場合でも、光源の寿命を正確に推定することが可能な内視鏡用光源装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明により、照明光を出射する光源と、光源から出射した照明光の光量に応じてひずみが発生するひずみ発生部と、ひずみ発生部に設けられ、ひずみ発生部のひずみを測定するひずみ測定手段と、ひずみ測定手段が測定したひずみ発生部のひずみの大きさに基づいて、光源の寿命を推定する光源寿命推定手段と、を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置が提供される。

このような構成によれば、照明光の光量に応じて変化するひずみの大きさに基づいて光源の寿命を推定できるため、使用する光源の寿命に個体差が有る場合においても、各光源の寿命を推定することができる。

ひずみ発生部は、光源から出射した照明光の一部を透過させる開口部材であることが望ましい。

このような構成によれば、開口部材には、光源から出射された照明光の一部が照射されており、開口部材のひずみは、照明光の光量に応じて変化する。そのため、開口部材のひずみを測定することによって、光源の明るさを推定することができる。

ひずみ測定手段は、光源が照明光を出射している時のひずみ発生部のひずみを測定し、光源寿命推定手段は、光源が照明光を出射している時のひずみ発生部のひずみの大きさと、以前にひずみ測定手段が測定した、光源が照明光を出射している時のひずみ発生部のひずみの大きさとの差に基づいて、光源の寿命を推定することが望ましい。

このような構成によれば、内視鏡用光源装置を使用する毎に、ひずみ発生部に生じるひずみの大きさが測定され、それに基づいて光源の明るさの変化の度合いが推定される。この明るさの変化の度合いを用いることで、正確に光源の寿命を推定することができる。

ひずみ測定手段は、光源が照明光を出射している時のひずみ発生部のひずみを測定し、光源寿命推定手段は、光源が照明光を出射している時間と、ひずみ発生部のひずみの大きさの変化との関係に基づいて、光源の寿命を推定しても良い。

このような構成によれば、ひずみ発生部に生じるひずみの時間変化を測定することによって、光源の明るさの時間変化を推定することができる。この明るさの時間変化を用いることで、正確に光源の寿命を推定することができる。

ひずみ測定手段は、光源が照明光を出射している時のひずみ発生部のひずみを測定し、光源寿命推定手段は、光源が照明光を出射している時のひずみ発生部のひずみの大きさの絶対値に基づいて、光源の寿命を推定しても良い。

このような構成によれば、光源の明るさの絶対値によって光源の寿命を推定するため、使用開始時における光源の明るさや、光源の寿命に個体差が有る場合においても、光源が寿命を迎えたか否かを同じ条件で判定することができる。

ひずみ測定手段は、複数のひずみゲージを備え、当該複数のひずみゲージにより、ひずみ発生部のそれぞれ異なる複数の方向のひずみを測定し、光源寿命推定手段は、複数の方向のひずみの大きさに基づいて、光源の寿命を推定することが望ましい。

このような構成によれば、光源ごとに照明光の出射強度分布が異なる場合においても、出射強度分布の違いによるひずみの測定条件のばらつきを抑えることができる。

光源寿命推定手段は、光源が照明光を出射し始めてから所定の時間経過後のひずみ発生部のひずみの大きさに基づいて、光源の寿命を推定することが望ましい。

このような構成によれば、光源が照明光を出射し始めてから、照明光の明るさが次第に大きくなり、明るさが一定になってからひずみの測定が行われるため、ひずみの測定条件を揃えることができる。また、所定の時間を、決まった値に固定することで、光源が照明光を出射し始めてから、照明光の明るさが一定になる前にひずみの大きさが測定される場合においても、ひずみの測定条件を揃えることができる。

情報表示部を更に備え、情報表示部は、光源寿命推定手段が推定した光源の寿命に基づいた情報を表示することが望ましい。

このような構成によれば、ひずみの大きさから推定した光源の寿命に関する情報、すなわち、光源の交換が必要であるかどうかや光源が寿命に近づいているかどうかを、内視鏡用光源装置の使用者に知らせることができる。

本発明の内視鏡用光源装置によれば、光源に個体差がある場合でも、光源の寿命を正確に推定することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態にかかる内視鏡装置の概略図である。 図２は、本発明の実施形態にかかる光源装置の概略図である。 図３は、本発明の実施形態にかかる開口部材の正面図である。 図４は、開口部材の熱エネルギーと開口部材に生じるひずみとの関係、および、開口部材に生じるひずみと光源の明るさとの関係を示す図である。 図５は、本発明の実施形態にかかる演算回路の回路図である。 図６は、光源の使用時間と光源の明るさとの関係を示す図である。 図７は、光源の使用時間と光源の明るさとの関係を示す図である。 図８は、光源の駆動時間と光源の明るさとの関係を示す図である。 図９は、光源の駆動時間と光源の明るさとの関係を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態にかかる内視鏡装置の動作フローである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態の内視鏡装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態の内視鏡装置１００は、人の体腔内の観察のために用いられる医療用の撮像装置であり、内視鏡１１０とプロセッサ１２０、モニタ１３０を有している。内視鏡１１０の基部はプロセッサ１２０と光学的および電気的に接続されている。プロセッサ１２０は、内視鏡１１０が出力する画像信号を処理して画像を生成する画像処理装置１４０と、内視鏡１１０に照明光を供給する光源装置１５０とを一体に備えている。この画像処理装置１４０と光源装置１５０とは別体で構成されていてもよい。

プロセッサ１２０は、画像処理装置１４０として画像処理回路２１を備えている。画像処理回路２１は、内視鏡１１０が出力する画像信号を処理して、モニタ１３０に表示するための映像信号を生成する。また、プロセッサ１２０は、光源装置１５０として、光源駆動回路２２と光源２３、開口部材２４、絞り２５、集光レンズ２６を備えている。光源２３は光源駆動回路２２によって駆動され、照明光を出射する。光源２３から出射した照明光は、開口部材２４と絞り２５で光量が制限され、集光レンズ２６で集光されて内視鏡１１０内に入射される。画像処理回路２１と光源駆動回路２２は、それぞれコントローラ３０に接続されており、その動作はコントローラ３０によって制御される。

内視鏡１１０は、基部１１１と可撓性の挿入管１１２とを備える。基部１１１はプロセッサ１２０と接続され、挿入管１１２は術者によって人の体腔内に挿入される。内視鏡１１０は、内部にライトガイド１１と信号処理回路１２を備え、また、内視鏡１１０の挿入管１１２の先端部１１３に配光レンズ１３と対物レンズ１４、撮像素子１５を備える。

ライトガイド１１は、内視鏡１１０内の基部１１１から挿入管１１２の先端部１１３にかけて延設されており、ライトガイド１１の一端はプロセッサ１２０、もう一端は配光レンズ１３と接続されている。プロセッサ１２０の集光レンズ２６で集光された照明光は、ライトガイド１１の基部１１１側の端面から入射し、ライトガイド１１内を導波して、配光レンズ１３から出射する。配光レンズ１３から出射した照明光は、人の体腔内の観察対象領域で反射され、物体光として対物レンズ１４に取り込まれる。対物レンズ１４で取り込まれた物体光は、撮像素子１５に集光される。撮像素子１５は信号処理回路１２によって駆動されており、撮像素子１５に入射した物体光を一定のフレームレートで電気信号に変換する。この電気信号は、信号処理回路１２を通り、プロセッサ１２０の画像処理回路２１に送信される。なお、信号処理回路１２の動作は、プロセッサ１２０のコントローラ３０によって制御される。

内視鏡１１０の信号処理回路１２から送信された電気信号は、プロセッサ１２０の画像処理回路２１で画像処理が行われ、映像信号としてモニタ１３０に送信される。モニタ１３０には、映像信号に基づく映像が表示され、これにより、術者は映像を見ながら内視鏡１１０の挿入管１１２の操作を行うことができる。

図２に光源装置１５０の概略図を示す。光源装置１５０は、光源２３、開口部材２４、絞り２５、集光レンズ２６を備えている。光源２３から出射した照明光は、開口部材２４および絞り２５によって光量が制限され、集光レンズ２６に入射する。集光レンズ２６は、入射した照明光を集光し、内視鏡１１０内に設けられたライトガイド１１の基部１１１側の端面に入射する。光源２３としては、キセノンランプやハロゲンランプ、ＬＤ（Laser Diode）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの固体光源が用いられるが、これらに限定されない。

絞り２５は、配光レンズ１３から出射される照明光の調光を行うために使用される。絞り２５にはモータ２７が設けられており、絞り２５の開度は、モータ２７を駆動することで変更可能となっている。モータ２７はコントローラ３０に接続されており、その動作はコントローラ３０によって制御される。モニタ１３０に表示される映像の明るさは、絞り２５の開度に応じて変化する。絞り２５の開度は、モニタ１３０に表示される映像の明るさが、術者にとって見易い適正な明るさになるように設定される。なお、絞り２５の開度は、映像の明るさに応じて、コントローラ３０によって自動的に変更されるよう構成されていても良く、あるいは、術者によって手動で変更されるように構成されていても良い。

図３に光源装置１５０の開口部材２４の正面図（図２におけるＡ−Ａ矢視）を示す。開口部材２４は、照明光を透過させるための開口部３２と、照明光を遮蔽するための遮蔽部３３とを備える。また、開口部材２４の遮蔽部３３には、複数のひずみゲージ（ストレインゲージ）２８が配置されており、ひずみゲージ２８は、開口部材２４に生じるひずみに応じてひずむように、開口部材２４の表面に接着固定されている。ひずみゲージ２８は、ひずみの大きさに応じて電気抵抗が変化する特性を有する。そのため、ひずみゲージ２８の電気抵抗を測定することによって、開口部材２４のひずみの大きさを測定することができる。

開口部材２４は、光源２３から出射した照明光のうち、中心部の光のみを透過させ、周辺部の光を遮蔽することによって、開口部材２４を透過する照明光の光量を制限する。開口部材２４の遮蔽部３３で遮蔽された光の一部は開口部材２４で吸収され、吸収された光の光量に応じて開口部材２４の温度は上昇する。

開口部材２４の温度が変化すると、熱応力によって開口部材２４に熱ひずみが生じ、開口部材２４のひずみに応じてひずみゲージ２８にもひずみが生じる。ここで、ひずみゲージ２８に生じるひずみは、開口部材２４の温度に依存し、開口部材２４の温度は、光源２３から出射した照明光の光量に依存している。そのため、ひずみゲージ２８のひずみを測定することにより、開口部材２４に吸収された光の光量を推定することができる。なお、開口部材２４の材質としては、鉄やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）などが用いられるが、本発明の開口部材２４はこれらに限定されない。例えば、開口部材２４としてアルミニウムを用いることができる。アルミニウムは鉄やＳＰＣＣに比べて熱膨張率が大きいため、熱ひずみが起き易く、開口部材２４の熱ひずみを測定し易くなる。

ひずみゲージ２８は、開口部材２４の遮蔽部３３に、開口部３２の中心に対して径方向のひずみを測定するように配置されている。各ひずみゲージ２８の開口部材２４の面内における方向は異なっており、図３に示す実施形態では、３方向のひずみを測定するように配置されている。各ひずみゲージ２８はそれぞれ演算回路２９に接続されており、演算回路２９において各方向のひずみの大きさに相当する値が計算される。各演算回路２９の出力はコントローラ３０に入力され、コントローラ３０は、３つのひずみの大きさの平均値または最大値をもって、開口部材２４のひずみの大きさを決定する。このように、複数のひずみゲージ２８によるひずみの測定結果の平均値または最大値を取ることによって、光源２３の出射強度分布に個体差がある場合に、各光源２３のひずみの大きさの測定条件のばらつきを抑えることができる。すなわち、光源２３の出射強度分布に個体差が有ると、使用する光源２３によって、ひずみゲージ２８に照射される照明光の明るさが変化し、ひずみの測定条件が一致しない。しかしながら、複数のひずみゲージ２８の平均値または最大値を取ることによって、光源２３ごとに出射強度分布が異なっても、ひずみの測定条件のばらつきを抑えることができる。

なお、ひずみゲージ２８は、開口部材２４の遮蔽部３３のうち、光源２３から出射した照明光が照射される領域に配置されていることが好ましい。これは、遮蔽部３３は照明光が照射されている領域の方が、照射されていない領域に比べて温度が上がり易いためである。ひずみゲージ２８は、発生するひずみが大きい方が、ひずみの大きさを正確に測定することができる。ただし、本発明のひずみゲージの配置はこれに限定されるものではなく、ひずみゲージ２８が、開口部材２４の遮蔽部３３のうち、照明光が照射されない領域に配置されていても、開口部材２４のひずみを測定できることは言うまでもない。また、ひずみゲージ２８は、開口部材２４の光源２３側と反対側の面とに配置してもよい。また、光源２３から出射される照明光によって温度が上昇し、ひずみが生じるものであれば、ひずみゲージ２８を配置する位置は、開口部材２４に限定されない。

また、ひずみゲージ２８と演算回路２９とを接続する配線は、照明光が直接当たらないように配置することが望ましい。これは、配線の電気抵抗が、照明光の吸収による温度上昇に伴って変化し、ひずみによる電気抵抗の変化が正確に測定できなくなるのを抑制するためである。

開口部材２４が有する熱エネルギーとひずみとの関係を図４（ａ）に、ひずみと光源２３の明るさの関係を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）は、横軸は開口部材２４が有する熱エネルギーを表し、縦軸は開口部材２４に生じるひずみの大きさを表している。開口部材２４が照明光を吸収し、熱エネルギーが上昇すると、それに応じてひずみは大きくなる。図４（ｂ）は、横軸が開口部材２４に生じるひずみ、縦軸が照明光の明るさを表している。図４（ａ）に示す開口部材２４の熱エネルギーは、開口部材２４に照射される照明光の光エネルギーに比例するため、照明光の光エネルギー、すなわち、明るさが大きくなるほど、ひずみも大きくなる。また、開口部材２４のひずみの大きさは、ひずみゲージ２８によって測定できることから、ひずみゲージ２８のひずみを測定することで、照明光の明るさを推定することができる。

ひずみゲージ２８は、ひずみゲージ２８の電気抵抗を算出するための演算回路２９に接続されており、演算回路２９はコントローラ３０と接続されている。コントローラ３０は、演算回路２９の演算結果に基づいて、ひずみゲージ２８、すなわち、開口部材２４のひずみ量を算定し、開口部材２４のひずみ量に基づいて光源２３の明るさを推定する。

図５に、本実施形態における演算回路２９の一例を示す。なお、演算回路２９は、ひずみゲージ２８の電気抵抗を測定するための回路である。演算回路２９において、ひずみゲージ２８の一つは、複数の抵抗と共に、ブリッジ回路を形成しており、Ａ−Ｂ間には所定の電圧Ｖ_０が印加されている。ひずみゲージ２８の、ひずみが生じていない時の電気抵抗をＲ１、その他の抵抗の抵抗値をＲ２〜Ｒ４とすると、Ｃ−Ｄ間の電圧Ｖは下記の数式１で表される。

ここで、Ｒ１〜Ｒ４が、いずれも同じ電気抵抗Ｒとすると、数式１よりＶ＝０となり、Ｃ−Ｄ間の電位差はゼロとなる。

ひずみゲージ２８は、薄い絶縁体の上に細い金属箔が設けられた構成をしている。絶縁体と共に金属箔がひずむと、金属箔の太さおよび長さが変化し、それに応じて金属箔の電気抵抗が変化する。ここで、開口部材２４にひずみが生じ、ひずみゲージ２８の抵抗値がＲ＋ΔＲに変化すると、Ｃ−Ｄ間の電圧は下記の数式２のように表される。なお、数式２の式変形において、電気抵抗の変化ΔＲは、電気抵抗Ｒよりも十分小さく、Ｒ＞＞ΔＲの関係を有すると仮定している。

この数式２で表される電圧を測定することで、抵抗値の変化ΔＲを算定できる。

また、ひずみゲージ２８の抵抗値の変化とひずみは、下記の数式３を満たす。

ここで、Ｒはひずみゲージ２８のひずみが生じていないと時の電気抵抗、ΔＲはひずみゲージ２８にひずみが生じた時の電気抵抗の変化、Ｋはひずみゲージ２８のゲージ率、Ｌはひずみゲージ２８のひずみを測定する方向の長さ、ΔＬはひずみが生じた時のひずみゲージ２８の長さの変化、εはひずみゲージ２８のひずみを表す。

数式２で求めたひずみゲージ２８の電気抵抗の変化ΔＲと、数式３から、ひずみの大きさεを見積もることができる。コントローラ３０は、このようにして求めた各ひずみゲージ２８のひずみの大きさの平均値または最大値を用いて、開口部材２４のひずみの大きさを算定する。ひずみの大きさと光源２３の明るさは、図４（ｂ）に示すよう一対一の関係を満たすことから、ひずみの大きさから光源２３の明るさを推定することができる。なお、本発明の演算回路２９の回路構成は、ひずみゲージ２８の電気抵抗を測定できるものであればよく、図５に示す回路構成に限定されない。

光源２３の明るさと、光源２３の使用時間との関係を図６に示す。光源２３は、使用時間が経つにつれて、明るさが徐々に低下する。コントローラ３０は、ひずみから推定した光源２３の明るさの情報を記憶しており、光源２３の明るさの情報に基づいて、光源２３の交換が必要かどうかを内視鏡装置１００の術者に知らせる。具体的には、コントローラ３０は、光源２３の交換が必要かどうかを示す情報を、プロセッサ３０のパネル３１に表示する。

次に、本実施形態における、光源２３の交換が必要かどうかの判定方法について説明する。光源２３の交換が必要かどうかの判定は、ひずみの大きさから推定した光源２３の明るさの絶対値を用いることができる。コントローラ３０は、光源２３の明るさが所定の値よりも高いか低いかを判定し、所定の明るさよりも低い場合は、光源２３の交換を術者に促す。

ここで、所定の値の設定は、モニタ１３０に表示される映像の明るさが、内視鏡１１０を操作する術者にとって見易い適正な明るさかどうかを基準として決定されることが好ましい。すなわち、モニタ１３０に表示される映像の明るさが、絞り２５の開度を変更しても、適正な明るさよりも暗かった場合、光源２３の明るさは所定の値よりも低いと判定される。なお、どの明るさが適正かどうかは、内視鏡装置１００によって観察する対象の種類や、術者によって異なるため、所定の値は絶対的なものではなく、変更可能であっても良い。また、光源２３の明るさが使用時間の経過とともに徐々に小さくなる場合、光源２３の明るさが所定の値より低くなったと判定されても、直ちに内視鏡装置１００を用いた観察が出来なくなるものではない。

また、光源２３には個体差が有り、光源２３の明るさの絶対値は光源２３によって異なることから、光源２３の交換が必要かどうかの判定に、光源２３の明るさ変化の度合い（図６のグラフにおける曲線の傾き、明るさの時間での１階微分）を用いても良い。

図７に、それぞれ特性の異なる３つの光源Ａ、Ｂ、Ｃの使用時間と明るさの関係を示す。破線で示される光源Ｂは、使用時間が少ない場合は実線で示される光源Ａよりも明るいが、明るさの低下の度合いが大きい。一方、一点破線で示される光源Ｃは、使用時間が少ない場合は光源Ａよりも明るさが小さいが、明るさの低下の度合いが小さい。ここで、明るさＸを閾値とし、コントローラ３０が、光源の明るさが閾値よりも小さい場合に光源の交換が必要であると判定すると仮定する。その場合、光源Ｂは明るさの低下の度合いが大きいため、明るさが閾値より高くても、そのまま連続して長時間使用すると、使用中に明るさが閾値よりも下回ってしまい、内視鏡装置１００の使用中に光源Ｂを交換する必要が生じる可能性がある。また、光源Ｃでは、閾値を下回った後の明るさの低下の度合いが小さいにも拘わらず、閾値が高めに設定されているために、光源Ｃの交換が必要であると判定される。そのため、まだ使用できる光源Ｃの交換に関わる手間やコストが無駄に発生してしまう可能性が有る。

このことから、コントローラ３０は、光源２３の明るさが所定の値よりも小さく、かつ、光源２３の明るさの低下の度合いの絶対値が所定の値よりも大きい場合に、光源２３の交換が必要であると判定しても良い。これにより、光源２３の交換にかかる手間や時間を抑えると共に、内視鏡の使用中に光源２３が所定の明るさを下回ってしまう可能性を下げることが出来る。ここで、明るさの所定の値と、低下の度合いの所定の値とは、実際に使用する光源２３の特性のばらつきに基づいて実験的に求めることが望ましい。

また、図６に示すように、光源２３の明るさは、使用時間が長くなるほど、明るさの変化の度合いが小さくなる（０に近づく）。このことから、光源２３の明るさの変化の度合いが所定の値より小さくなることは、光源２３の寿命が近いことを表している。なお、ここで光源２３の寿命とは、光源２３の使用時間の経過とともに出射する照明光の明るさが低下し、所定の値よりも大きな値の明るさの照明光を出射できなくなったことを意味する。

このことから、コントローラ３０は、光源２３の明るさの変化の度合いが所定の値より小さくなると、光源２３は寿命が近づいており、交換が必要であると判定しても良い。あるいは、コントローラ３０は、明るさの変化の度合いが所定の値以下になってから所定の時間経過したことをもって、光源２３の交換が必要であると判定しても良い。なお、明るさの低下の度合いの所定の値は、実際に使用する光源２３の特性に基づいて実験的に求めることが望ましい。

また、コントローラ３０は、光源２３の明るさの低下の度合い（明るさの時間での１階微分）ではなく、前回に光源２３を駆動した時に推定した明るさと、今回推定した明るさとの差が、所定の値より小さくなると、光源２３は寿命が近づいており、交換が必要であると判定しても良い。

また、キセノンランプを光源２３として用いる場合、使用時間が長くなるにつれて光源２３の明るさは徐々に低下する。そのため、明るさが所定の値を下回っても、急いで光源２３を交換しなければならないという緊急性は無い。一方、フィラメントを用いるハロゲンランプを光源として用いる場合、使用時間が長くなるほど光源２３の明るさは低下し、さらにフィラメントが切れると、光源２３は照明光を全く出射しなくなる。フィラメントが切れると、内視鏡装置１００を用いた処置が行えなくなるため、フィラメントが切れる恐れがある場合は速やかに光源２３を交換することが望ましい。そのため、コントローラ３０が、光源２３の交換が必要であることを術者に知らせる場合、使用する光源２３の種類に応じて、光源２３の交換の緊急性を表示しても良い。

次に、本実施形態における、ひずみゲージ２８によりひずみの大きさを測定するタイミングについて説明する。上記の光源２３の交換が必要かどうかの判定方法では、いずれも開口部材２４のひずみの大きさから推定した光源２３の明るさを用いている。ここで、光源２３から出射する照明光の明るさは、長期的に見れば、使用時間の経過に伴って次第に低下する。一方、短期的に見れば、光源２３は、駆動を開始してから徐々に明るくなり、次第に明るさが一定になる特性を有する。図８は、光源２３から出射する照明光の明るさの、駆動時間依存性を表している。図８の横軸は駆動時間、縦軸は照明光の明るさを示している。光源２３の照明光の明るさは、駆動を開始してから時間経過とともに徐々に明るくなり、一定の時間（立ち上がり時間）が経過すると、明るさは一定となる。ここで、この立ち上がり時間は光源２３の種類や個体差によって異なる。このように、照明光の明るさは駆動時間に応じて変化するため、ひずみゲージ２８で開口部材２４のひずみを測定する場合、光源２３を駆動してからどのタイミングで測定するかによって測定結果が異なる。

本実施形態では、光源２３が駆動してから所定の時間の経過後に、コントローラ３０は、ひずみゲージ２８により開口部材２４のひずみを測定する。ここで、所定の時間は光源２３の立ち上がり時間よりも長く設定されている。光源２３が駆動してから所定の時間を経過すると、照明光の明るさはほぼ一定となっており、この明るさは、その時点での光源２３の明るさの最大値となる。照明光の明るさが最大の時における開口部材２４のひずみを測定することによって、光源２４の明るさをより正確に推定することができる。

また、開口部材２４のひずみを測定するタイミングは、光源２３の明るさが最大となる時でなくても良い。例えば、術者により内視鏡装置１００を用いた処置が立ち上がり時間よりも短い時間で済んでしまう場合、開口部材２４のひずみを測定する前に光源２３および内視鏡装置１００の駆動が停止されてしまう。そのため、コントローラ３０は、光源２３が駆動してから立ち上がり時間よりも短い時間（規定時間）の経過後に、開口部２４のひずみを測定してもよい。

図９は、光源２３から出射する照明光の明るさの、駆動時間および使用時間依存性を表している。図９において、実線Ａ１は光源２３の使用時間が略ゼロ、例えば、１時間未満の場合における、照明光の明るさの駆動時間依存性を示す。また、破線Ａ２は使用時間が５０時間、点破線Ａ３は使用時間が１００時間の場合における、照明光の明るさの駆動時間依存性を示す。いずれの使用時間の場合においても、光源２３が駆動してから規定時間が経過した時点では、照明光の明るさは一定となっていない。しかしながら、これにより、開口部材２４のひずみは、常に光源２４が駆動してから規定時間後に測定される。これにより、光源２３が駆動してから立ち上がり時間が経過していなくても、常に同じ時間（タイミング）でひずみを測定することができる。同じタイミングでひずみを測定することによって、光源２３が駆動してから立ち上がり時間が経過していなくても、光源２３の使用時間の経過に伴う、長期的な明るさの低下の度合いを見積もることができる。

また、コントローラ３０は、開口部材２４のひずみを、光源２３を駆動してから停止するまでの間、複数回測定してもよい。複数回測定した結果を用いることによって、光源２３の明るさ又は明るさの低下の度合いをより正確に推定することができる。

次に、本実施形態における光源２３の交換の要否の判定プロセスについて、フローチャートを用いて説明する。図１０に本実施形態の動作フローを示す。

まず、術者によって内視鏡装置１００の電源が入れられ（Ｓ１０１）、次に、光源２３の電源が入れられる（Ｓ１０２）。光源２３の電源が入れられると、コントローラ３０は光源駆動回路２２を駆動して光源２３を駆動する。光源２３は駆動されると照明光を出射する。照明光は開口部材２４、絞り２５で光量が制限され、集光レンズ２６によって内視鏡１００内のライトガイド１１内に入射する。光源２３の電源が入ってから一定時間の経過中に（Ｓ１０３）、光源２３の電源が切られたら（Ｓ１０４：Ｎｏ）、コントローラ３０は再度光源２３の電源が入れられるまで待機する（Ｓ１０５）。一方、光源２３の電源が入ってから所定時間（立ち上がり時間）の経過後も（Ｓ１０３）、光源２３の電源が入ったままであったら（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、コントローラ３０はひずみゲージ２８を用いて開口部材２４のひずみを測定し、ひずみの大きさから光源２３の明るさを推定する（Ｓ１０６）。ここで、コントローラ３０がステップＳ１０３で一定時間経過するのを待つのは、光源２３から出射する照明光の明るさが一定になるのを待つためである。続いて、コントローラ３０は光源２３の明るさを判定し（Ｓ１０７）、明るさが所定の値よりも小さかったら（Ｓ１０７：Ｎｏ）、光源２３の明るさが一定になっていないと判定し、明るさが一定になるまで再度待機する（Ｓ１０３）。一方、光源２３の明るさが所定の値よりも大きかったら（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、明るさの推定結果はプロセッサ３０の不図示の記憶領域に記憶される（Ｓ１０８）。ここで、記憶領域に記憶される情報としては、開口部材２４のひずみの大きさから推定した光源２３の明るさ、測定時刻、光源２３の駆動時間などが含まれる。記憶領域に以前に内視鏡の電源を入れた時の明るさの推定結果が記憶されていない場合（Ｓ１０９：Ｎｏ）、次回に光源２３の電源が入れられるまで、光源２３の交換の要否の判定は行わない（Ｓ１１０）。一方、記憶領域に以前に光源２３の電源を入れた時の明るさの推定結果が記憶されている場合（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、今回（ｎ回目）の測定結果と、前回（ｎ−１回目）の測定結果との比較を行う（Ｓ１１１）（ただし、ｎは２以上の整数）。また、ステップＳ１１１における明るさの差と、前回の明るさの推定から今回の明るさの推定までの光源２３の電源が入っていた時間から、明るさが時間と共に低下する割合が計算される（Ｓ１１２）。なお、ステップＳ１１１およびステップＳ１１２では、明るさの大きさの差および明るさの低下する割合を計算しているが、明るさの代わりに、ひずみの大きさを用いて同様の計算を行っても良い。図４（ｂ）に示すように、ひずみの大きさと光源２３の明るさは一対一で対応しているため、どちらを用いて計算を行っても同義である。なお、ステップＳ１１１、ステップ１１２は、いずれか一方だけを実行しても良く、また、規定の時間毎に複数回繰り返し実行されても良い。続いて、ステップＳ１１３において、ステップＳ１１１およびステップＳ１１２での計算結果から光源２３を交換すべきかどうかの判定が行われる。判定には、光源２３の明るさの絶対値や光源２３の明るさの低下の度合い、光源２３の使用時間などが用いられる。そして、ステップＳ１１３において、光源２３の交換が必要であると判定された場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、コントローラ３０はプロセッサ３０のパネル３１にメッセージを表示する（Ｓ１１４）。パネル３１に表示されるメッセージは、光源２３の交換を促すもの、間もなく光源２３の交換が必要なることを知らせるものなど、判定結果に応じて適宜変更される。また、メッセージは文章ではなく、ランプやデジタルメータなどによって表示されるものであっても良い。一方、ステップＳ１１３において、コントローラ３０が光源２３の交換はまだ必要ないと判定された場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、コントローラ３０はパネル３１に何も表示せず、次回に光源２３の電源が入れられるまで、判定処理を終了しても良い。あるいは、コントローラ３０は、パネル３１にまだ光源２３の交換は必要ないことを示しても良い。

なお、本実施形態の内視鏡装置１００の動作フローは、図１０に示すフローチャートに限定されない。例えば、内視鏡装置１００を用いて観察対象領域の観察を行う場合、普通、観察を行う前に、モニタ１３０に表示される映像のホワイトバランスの調整が自動または手動にて行われる。そのため、ステップＳ１０６における開口部材２４のひずみの大きさの測定は、ホワイトバランス調整の終了後に実行されてもよい。

また、本実施形態では、ひずみゲージ２８として、ひずみによって電気抵抗が変化するひずみゲージを用いているが、本発明はこれに限定されない。ひずみゲージ２８としては、開口部材２４に生じるひずみの大きさを電気的に検知可能なものであればよく、例えば、ひずみが生じると電位差が発生する、ピエゾ素子を用いたひずみセンサを用いることができる。

また、本実施形態では、内視鏡装置１００は、撮像素子１５によって撮像した観察対象領域を映像としてモニタ１３０に表示する電子内視鏡装置であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、内視鏡装置１００はファイバスコープであっても良い。

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。

１１ ライトガイド
１２ 信号処理回路
１３ 配光レンズ
１４ 対物レンズ
１５ 撮像素子
２１ 画像処理回路
２２ 光源駆動回路
２３ 光源
２４ 開口部材
２５ 絞り
２６ 集光レンズ
２７ モータ
２８ ひずみゲージ
２９ 演算回路
３０ コントローラ
３１ パネル
３２ 開口部
３３ 遮蔽部
１００ 内視鏡装置
１１０ 内視鏡
１１１ 基部
１１２ 挿入管
１１３ 先端部
１２０ プロセッサ
１３０ モニタ
１４０ 画像処理装置
１５０ 光源装置

Claims (10)

1. 照明光を出射する光源と、
   前記光源から出射した前記照明光の光量に応じてひずみが発生するひずみ発生部と、
   前記ひずみ発生部に設けられ、前記ひずみ発生部のひずみを測定するひずみ測定手段と、
   前記ひずみ測定手段が測定した前記ひずみ発生部のひずみの大きさに基づいて、前記光源の寿命を推定する光源寿命推定手段と、を備える
   ことを特徴とする内視鏡用光源装置。
2. 前記ひずみ発生部は、前記光源から出射した前記照明光の一部を透過させる開口部材である
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
3. 前記ひずみ測定手段は、前記光源が前記照明光を出射している時の前記ひずみ発生部のひずみを測定し、
   前記光源寿命推定手段は、前記光源が前記照明光を出射している時の前記ひずみ発生部のひずみの大きさと、以前に前記ひずみ測定手段が測定した、前記光源が前記照明光を出射している時の前記ひずみ発生部のひずみの大きさとの差に基づいて、前記光源の寿命を推定する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
4. 前記ひずみ測定手段は、前記光源が前記照明光を出射している時の前記ひずみ発生部のひずみを測定し、
   前記光源寿命推定手段は、前記光源が前記照明光を出射している時間と前記ひずみ発生部のひずみの大きさの変化との関係に基づいて、前記光源の寿命を推定する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
5. 前記ひずみ測定手段は、前記光源が前記照明光を出射している時の前記ひずみ発生部のひずみを測定し、
   前記光源寿命推定手段は、前記光源が前記照明光を出射している時の前記ひずみ発生部のひずみの大きさの絶対値に基づいて、前記光源の寿命を推定する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
6. 前記ひずみ測定手段は、前記光源が前記照明光を出射している時の前記ひずみ発生部のひずみを測定し、
   前記光源寿命推定手段は、前記光源が前記照明光を出射している時の前記ひずみ発生部のひずみの大きさの絶対値、および、前記光源が前記照明光を出射している時間と前記ひずみ発生部のひずみの大きさの変化との関係に基づいて、前記光源の寿命を推定する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡用光源装置。
7. 前記ひずみ測定手段は、複数のひずみゲージを備え、当該複数のひずみゲージにより、前記ひずみ発生部のそれぞれ異なる複数の方向のひずみを測定し、
   前記光源寿命推定手段は、前記複数の方向のひずみの大きさに基づいて、前記光源の寿命を推定する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の内視鏡用光源装置。
8. 前記光源寿命推定手段は、前記光源が前記照明光を出射し始めてから所定の時間経過後の前記ひずみ発生部のひずみの大きさに基づいて、前記光源の寿命を推定する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の内視鏡用光源装置。
9. 前記ひずみ測定手段は、前記光源が前記照明光を出射し始めてから所定の時間間隔で前記ひずみ発生部のひずみの大きさを複数回測定し、
   前記光源寿命推定手段は、前記複数回測定したひずみの大きさに基づいて、前記光源の寿命を推定する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の内視鏡用光源装置。
10. 情報表示部を更に備え、
    前記情報表示部は、前記光源寿命推定手段が推定した前記光源の寿命に基づいた情報を表示する、
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の内視鏡用光源装置。

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