JP5245016B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置に関し、特に、内視鏡情報に基づき光源の制御を行う光源装置に関する。

従来、内視鏡による観察等を行う際に、内視鏡に設けられたライトガイド等に対し、検査対象となる部位を照明するための照明光を供給する光源装置が用いられている。図１１Ａは、太径のライトガイドが接続された場合の従来の光源装置の構成を示す図であり、図１１Ｂは、細径のライトガイドが接続された場合の従来の光源装置の構成を示す図である。

図１１Ａに示すように、従来の光源装置１００は、キセノンランプ等の光源１０１と、光源１０１の点灯制御を行う光源群制御部１０２と、光源１０１からの照明光を集光する複数のレンズ１０３ａ及び１０３ｂにより構成される光学系１０３とを有して構成されている。このような光源装置１００は、内視鏡が着脱自在に構成されており、手技、観察部位、患者の状態等により、異なる種類の内視鏡が接続される。

図１１Ａの例では、太径のライトガイド１０４を備えた内視鏡が光源装置１００に接続されている。そして、光学系１０３で集光された光源１０１からの照明光は、太径のライトガイド１０４の基端側の端面に入射される。

しかしながら、図１１Ｂに示すように、細径のライトガイド１０５を備えた内視鏡が光源装置１００に接続された場合、光学系１０３で集光された光源１０１からの照明光は、細径のライトガイド１０５の基端側の端面に全て入射されず、無駄な光が多くなるという問題がある。

そこで、ライトガイドの径の太さに関連した情報が記録されたメモリを有する電子内視鏡が接続されると、ライトガイドの径の太さに関連した情報を読み出し、読み出した情報に基づいて複数のＬＥＤを有する光源ユニットの位置を調整する電子内視鏡用光源ユニットが提案されている（例えば、特開２００２−１７７２１８号公報参照）。

この提案の電子内視鏡用光源ユニットは、ライトガイドの径の太さに応じて光源ユニットのライトガイドの入射端に対する相対的な位置を調整し、ライトガイドに照明光を効率よく入射している。

しかしながら、上記提案の電子内視鏡用光源ユニットは、ライトガイドの径の太さに応じて光源ユニットの位置を調整するものであり、複数のＬＥＤの点灯制御を行うものではない。即ち、上記提案の電子内視鏡用光源ユニットは、ライトガイドの径の太さに関わらず、常に複数のＬＥＤが点灯している。この場合、光源ユニットが発熱するため、冷却ファンを用いる必要があり、発熱による冷却ファンの騒音が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、発熱による冷却ファンの騒音を小さくすることができる光源装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の光源装置は、内視鏡情報を記憶する内視鏡情報記憶部と、基端側から先端側へ導光する導光路と、前記導光路により導光された照明光により照明された被写体を撮像する撮像手段と、を備えた内視鏡の前記導光路の前記基端側入力端が接続される光源装置であって、第１の波長帯域の照明光を出射する複数の光源が配置された第１の光源ユニットと、第２の波長帯域の照明光を出射する複数の光源が配置された第２の光源ユニットと、前記第１の光源ユニットからの出射光と前記第２の光源ユニットからの出射光とを、前記内視鏡の前記導光路の前記基端側入力端に導く光源内導光路と、前記内視鏡情報記憶部の前記内視鏡情報に基づき、前記第１の光源ユニットの前記複数の光源を、前記内視鏡の前記導光路の前記基端側入力端の光軸の近辺に入射する第１の光源群と、前記第１の光源群の周囲の第２の光源群とに分別し、前記第２の光源ユニットの前記複数の光源を、前記内視鏡の前記導光路の前記基端側入力端の光軸の近辺に入射する第３の光源群と、前記第３の光源群の周囲の第４の光源群とに分別し、前記第２の光源群の出力を前記第１の光源群の出力より落とし、前記第４の光源群の出力を前記第３の光源群の出力より落とす制御を行う光源制御部と、を備える。

第１の実施の形態に係る光源装置を含む内視鏡システムの構成を示す図である。 光源ユニットの詳細な構成の例を説明するための図である。 太径のライトガイドが接続された場合の光源ユニットの点灯状態の例を説明するための図である。 細径のライトガイドが接続された場合の光源ユニットの点灯状態の例を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る光源装置を含む内視鏡システムの構成を示す図である。 光源ユニットの詳細な構成の例を説明するための図である。 光源ユニットの点灯状態の例を説明するための図である。 光源ユニットの調光制御の例を説明するための図である。 ＬＥＤの他の配置の例について説明するための図である。 ＬＥＤの他の配置の例について説明するための図である。 ＬＥＤの他の配置の例について説明するための図である。 ３つの光源群を有する光源ユニットの例を説明するための図である。 複数の光源ユニットを有する光源装置の例を説明するための図である。 太径のライトガイドが接続された場合の従来の光源装置の構成を示す図である。 細径のライトガイドが接続された場合の従来の光源装置の構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る光源装置を含む内視鏡システムの構成を示す図である。

図１に示すように、内視鏡システム１は、生体の内部の被写体を撮像する内視鏡２と、被写体を照明するための照明光を内視鏡２へ供給する光源装置３とを有して構成されている。

内視鏡２は、図示しないコネクタ等を介して、光源装置３と着脱自在に構成されている。この内視鏡２の内部は、基端側から先端側へ挿通され、光源装置３からの照明光を導光するライトガイド４と、このライトガイド４の径の太さに関する径情報（以下、内視鏡情報ともいう）が記憶された内視鏡情報記憶部５とを有する。

内視鏡２の基端側にライトガイド４の光入射側の端面（以下、基端側入力端ともいう）が配置され、内視鏡２の先端側にライトガイド４の光出射側の端面（以下、先端側出力端ともいう）が配置される。内視鏡２が光源装置３に接続された際に、このライトガイド４の基端側入力端が光源装置３に接続される。導光路としてのライトガイド４は、基端側入力端に入力された照明光を先端側出力端に導光する。このような構成により、光源装置３から出射された照明光は、基端側入力端に入射された後、ライトガイド４の先端側出力端から出射され、生体の内部の被写体を照明する。

光源装置３は、内視鏡情報読み出し部１１と、ＬＥＤ制御部１２と、複数のＬＥＤを有する光源ユニット１３と、レンズ１４ａ及び１４ｂを有する光学系１４とを有して構成されている。

内視鏡情報読み出し部１１は、光源装置３に接続された内視鏡２の内視鏡情報記憶部５から、ライトガイド４の径の太さに関する内視鏡情報を読み出し、読み出した内視鏡情報をＬＥＤ制御部１２に出力する。

なお、本実施の形態では、ライトガイド４の径の太さに関する内視鏡情報が記憶された内視鏡情報記憶部５は、内視鏡２に設けられているが、光源装置３に内視鏡情報記憶部５を設ける構成にしてもよい。この場合、内視鏡２の種類に関する情報（内視鏡ＩＤ）とライトガイド４の径の太さに関する内視鏡情報とを対応付けて、光源装置３の記憶部に記憶する。そして、光源装置３は、内視鏡２が接続されると、接続された内視鏡２の種類に関する情報（内視鏡ＩＤ）を読み出し、対応するライトガイド４の径の太さに関する内視鏡情報をＬＥＤ制御部１２に出力する。

光源制御部としてのＬＥＤ制御部１２は、内視鏡情報読み出し部１１から入力された内視鏡情報に基づいて、光源ユニット１３の複数の光源としてのＬＥＤの点灯または消灯の制御を行う。

光源ユニット１３は、同色の照明光、即ち、同じ波長帯域の照明光を出射する複数のＬＥＤが配置されている。なお、複数のＬＥＤの配置の詳細については、図２を用いて説明する。光源ユニット１３の複数のＬＥＤは、ＬＥＤ制御部１２からの制御に応じて、点灯または消灯する。ＬＥＤ制御部１２からの制御に応じて点灯した１以上のＬＥＤからの照明光は、光学系１４に入射される。

光学系１４のレンズ１４ａ及び１４ｂは、光源ユニット１３から出射された照明光を集光し、ライトガイド４の基端側入力端に入射する。このように、光学系１４は、光源ユニット１３からの出射光を、内視鏡２のライトガイド４の基端側入力端に導く光源内導光路を構成する。ライトガイド４の基端側入力端に入射された照明光は、先端側出力端から出射され、被写体を照明する。

ここで、このように構成された光源装置３の光源ユニット１３の詳細な構成と、光源ユニット１３の点灯状態について説明する。

図２は、光源ユニットの詳細な構成の例を説明するための図であり、図３Ａは、太径のライトガイドが接続された場合の光源ユニットの点灯状態の例を説明するための図であり、図３Ｂは、細径のライトガイドが接続された場合の光源ユニットの点灯状態の例を説明するための図である。

図２に示すように、光源ユニット１３は、ＬＥＤ基板２１と、ＬＥＤ基板２１上に配置された複数のＬＥＤ２２及び２３とを有して構成される。第１の光源群としてのＬＥＤ２２は、ＬＥＤ基板２１の略中央に配置され、第２の光源群としてのＬＥＤ２３は、６つのＬＥＤ２３により構成され、ＬＥＤ２２を中心として略円環状にＬＥＤ基板２１に配置される。

第１の光源群としてのＬＥＤ２２からの照明光は、ライトガイド４の基端側入力端の光軸（中心軸）の近辺に入射される。第１の光源群の周囲に配置された第２の光源群としてのＬＥＤ２３からの照明光は、ＬＥＤ２２からの照明光よりも、ライトガイド４の基端側入力端の光軸（中心軸）の周囲に入射される。なお、第１の光源群は１つのＬＥＤ２２を有する構成であるが、２つの以上のＬＥＤを有していてもよい。そのため、ここでは、１つのＬＥＤ２２であるが、第１の光源群という。

ＬＥＤ制御部１２は、２つの制御線Ａ及び制御線Ｂにより光源ユニット１３と接続されている。例えば、制御線Ａは、第１の光源群としてのＬＥＤ２２の点灯または消灯を制御するための制御線であり、制御線Ｂは、第２の光源群としてのＬＥＤ２３の点灯または消灯を制御するための制御線である。

ＬＥＤ制御部１２は、内視鏡２から読み出された内視鏡情報に基づき、制御線Ａ及び制御線Ｂを用いて、それぞれ第１の光源群としてのＬＥＤ２２及び第２の光源群としてのＬＥＤ２３の点灯または消灯の制御を行う。

ＬＥＤ制御部１２は、図３Ａに示すように、太径のライトガイド４ａが接続された場合、第１の光源群としてのＬＥＤ２２及び第２の光源群としてのＬＥＤ２３を点灯させる制御を行う。一方、ＬＥＤ制御部１２は、図３Ｂに示すように、細径のライトガイド４ｂが接続された場合、第１の光源群としてのＬＥＤ２２を点灯させ、第１の光源群の周囲に配置された第２の光源群としてのＬＥＤ２３を消灯させる制御を行う。

このように、ＬＥＤ制御部１２は、内視鏡情報記憶部５から読み出された内視鏡情報に基づいて、細径のライトガイド４ｂが接続されたと判定した場合、第２の光源群としてのＬＥＤ２３の出力を停止する制御を行う。なお、ＬＥＤ制御部１２は、細径のライトガイド４ｂが接続されたと判定した場合、第２の光源群としてのＬＥＤ２３の出力を第１の光源群の出力より落とす制御を行うようにしてもよい。

以上のように、光源装置３は、接続される内視鏡２のライトガイド４の径の太さに関する内視鏡情報に基づいて、第１の光源群としてのＬＥＤ２２及び第２の光源群としてのＬＥＤ２３の点灯または消灯を制御するようにした。この結果、ライトガイド４の径の太さに応じて点灯させるＬＥＤの個数を制御、即ち、第１の光源群と第２の光源群とを個別に点灯制御できるので、無駄な光の発生を抑え、温度上昇を抑えることができる。

よって、本実施の形態の光源装置によれば、発熱による冷却ファンの騒音を小さくすることができる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。

図４は、第２の実施の形態に係る光源装置を含む内視鏡システムの構成を示す図である。なお、図４において、図１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、内視鏡システム１ａは、内視鏡２ａと、光源装置３ａと、プロセッサ３０とを有して構成されている。

内視鏡２ａの先端には、照明された被写体の光学像を結ぶ、図示しない対物レンズが設けられている。そして、この対物レンズの結像位置には、ＣＣＤ等の撮像素子６が設けられている。撮像素子６は、結像された光学像を光電変換して撮像信号を生成する。また、撮像素子６は、信号線を介してプロセッサ３０に接続されており、この信号を介して生成した撮像信号をプロセッサ３０に出力する。

プロセッサ３０は、明るさ情報演算部３１を有し、撮像素子６からの撮像信号は、明るさ情報演算部３１に供給される。

明るさ情報演算部３１は、撮像素子６から供給された撮像信号から撮像画像の明るさ情報を演算する。なお、明るさ情報は、撮像画像情報に限定されることなく、例えば、輝度情報の数値データ等であってもよい。明るさ情報演算部３１は、演算した明るさ情報を光源装置３ａのＬＥＤ制御部１２ａに出力する。

ＬＥＤ制御部１２ａは、内視鏡情報読み出し部１１からの内視鏡情報と、明るさ情報演算部３１からの明るさ情報とに基づいて、第１の光源群としてのＬＥＤ２２及び第２の光源群としてＬＥＤ２３の点灯または消灯の制御を行うとともに、ＬＥＤ２２及びＬＥＤ２３の調光制御を行う。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

ここで、このように構成された光源装置３ａの光源ユニット１３の詳細な構成と、光源ユニット１３の点灯状態及び調光制御について説明する。

図５は、光源ユニットの詳細な構成の例を説明するための図であり、図６は、光源ユニットの点灯状態の例を説明するための図であり、図７は、光源ユニットの調光制御の例を説明するための図である。

図５に示すように、光源ユニット１３の構成は、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、内視鏡情報に加え、明るさ情報が明るさ情報入力手段としてのＬＥＤ制御部１２ａに入力される。この明るさ情報は、内視鏡２の撮像素子６で得られた撮像信号がプロセッサ３０の明るさ情報演算部３１に供給され、演算された情報である。

ＬＥＤ制御部１２ａは、入力された内視鏡情報及び明るさ情報に基づいて、第１の光源群としてのＬＥＤ２２及び第２の光源群としてのＬＥＤ２３の点灯または消灯の制御及び調光制御を行う。

図６に示すように、第１の光源群としてのＬＥＤ２２の周囲に配置された第２の光源群としてのＬＥＤ２３においても、ＬＥＤ基板１２の中心から近い位置で発光された照明光は、細径のライトガイド４ｂの基端側入射端に入射される。そのため、ＬＥＤ制御部１２ａは、明るさ情報に基づき算出される調光率に応じて、ＬＥＤ２２（第１の光源群）及びＬＥＤ２３（第２の光源群）の調光制御を行う。特に、ＬＥＤ制御部１２ａは、調光率に応じて、ＬＥＤ２２（第１の光源群）及びＬＥＤ２３（第２の光源群）に供給される電流の電流値と、パルス幅（デューティ）とを制御する。

図７に示すように、ＬＥＤ制御部１２ａは、明るさ情報に基づき、ＬＥＤ２２（第１の光源群）及びＬＥＤ２３（第２の光源群）に供給する電流の電流値と、デューティとを制御する。例えば、ＬＥＤ制御部１２ａは、調光２０％の場合、ＬＥＤ２２（第１の光源群）に供給する電流の電流値を５０％、デューティを３０％に制御し、ＬＥＤ２３（第２の光源群）に供給する電流の電流値を０％、デューティを０％に制御する。また、例えば、ＬＥＤ制御部１２ａは、調光１００％の場合、ＬＥＤ２２（第１の光源群）に供給する電流の電流値を１００％、デューティを１００％に制御し、ＬＥＤ２３（第２の光源群）に供給する電流の電流値を８０％、デューティを７０％に制御する。

このように、ＬＥＤ制御部１２ａは、明るさ情報に基づき、光源ユニット１３から出射される照明光を減少させる場合、第１の光源群としてのＬＥＤ２２より第２の光源群としてのＬＥＤ２３を優先して出力を落とす制御を行う。

以上のように、本実施の形態の光源装置３ａは、ライトガイド４の径の太さに関する内視鏡情報に加え、明るさ情報から第１の光源群と第２の光源群の点灯及び調光制御を行うようにした。この結果、第１の光源群と第２の光源群とを個別に点灯及び調光制御できるので、無駄な光の発生を抑え、温度上昇を抑えることができる。

よって、本実施の形態の光源装置によれば、第１の実施の形態と同様に、発熱による冷却ファンの騒音を小さくすることができる。

（変形例）
本実施の形態の光源装置は、上述した第１及び第２の実施の形態の光源装置３及び３ａに限定されるものではない。例えば、第１の光源群であるＬＥＤ２２及び第２の光源群であるＬＥＤ２３の配置は、図２の配置でなくてもよい。

図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、ＬＥＤの他の配置の例について説明するための図である。

図８Ａに示す光源ユニット１３ａは、ＬＥＤ基板２１の略中心及びその上下左右方向に配置された第１の光源群としての５つのＬＥＤ２２と、第１の光源群の周囲に略菱形形状に配置された第２の光源群としての８つのＬＥＤ２３と有して構成される。

図８Ｂに示す光源ユニット１３ｂは、ＬＥＤ基板２１の略中心に配置された第１の光源群としての１つのＬＥＤ２２と、第１の光源群の周囲に略四角形状に配置された第２の光源群としての８つのＬＥＤ２３と有して構成される。

図８Ｃに示す光源ユニット１３は、ＬＥＤ基板２１の略中心に対し左右方向に配置された第１の光源群としての２つのＬＥＤ２２と、第１の光源群の周囲に略楕円形状に配置された第２の光源群としての８つのＬＥＤ２３と有して構成される。

このように、第１及び第２の光源群の配置は、図２に示すような第１及び第２の光源群の配置に限定されるものではない。

また、第１及び第２の実施の形態の光源ユニット１３は、第１の光源群としてのＬＥＤ２２と、第２の光源群としてのＬＥＤ２３を有する構成であるが、３つ以上の光源群を有する構成であってもよい。

図９は、３つの光源群を有する光源ユニットの例を説明するための図である。

図９に示すように、光源ユニット１３ｄのＬＥＤの配置は、図８Ａと同様である。

光源ユニット１３ｄは、ＬＥＤ基板２１の略中心に配置された第１の光源群としての１つのＬＥＤ２２と、第１の光源群の上下左右方向に配置された第２の光源群としての４つのＬＥＤ２３と、第２の光源群の周囲に略菱形形状に配置された第３の光源群としての８つのＬＥＤ２４と有して構成される。

このような３つの光源群（３つ以上でも同様）を有する光源ユニット１３ｄでは、光軸の中心、言い換えると、ＬＥＤ基板２１の中心から第１の光源群、第２の光源群及び第３の光源群が配置されるように構成する。また、３つの光源群の制御を行う場合、上述した制御線Ａ及び制御線Ｂに加え、ＬＥＤ制御部１２と光源ユニット１３との間に制御線Ｃを設け、この制御線Ｃを用いて第３の光源群としてのＬＥＤ２４の点灯及び消灯の制御を行うようにする。

また、第１及び第２の実施の形態の光源装置３は、１つの光源ユニット１３を有する構成であるが、２つ以上の光源ユニットを有する構成であってもよい。

図１０は、複数の光源ユニットを有する光源装置の例を説明するための図である。

図１０に示すように、光源装置３は、光源ユニット１３に加え、光源ユニット１３ｅを有して構成される。この光源ユニット１３ｅは、光源ユニット１３と同様の構成であり、ＬＥＤ基板２１ａ上に第１の光源群としてのＬＥＤ２２ａと、第２の光源群としてのＬＥＤ２３ａと有して構成される。これらのＬＥＤ２２ａ及びＬＥＤ２３ａは、同じ波長帯域の照明光を出射するが、ＬＥＤ２２及びＬＥＤ２３とは異なる波長帯域の照明光を出射する。

また、光学系１４は、レンズ１４ａ及び１４ｂに加え、光源ユニット１３ｅからの照明光を集光するレンズ１４ｃと、光源ユニット１３からの照明光の光路と光源ユニット１３ｅからの照明光の光路とを結合するダイクロイックフィルタ３２とを有して構成される。

ダイクロイックフィルタ３２は、光源ユニット１３から出射される照明光を透過させ、光源ユニット１３ｅから出射される照明光を反射させることにより、光源ユニット１３及び１３ｅからの照明光の光路を結合する。

このように、複数の光源ユニット１３及び１３ｅを有する場合、ダイクロイックフィルタ３２等を用いて光路を変更すればよい。

本発明は、上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本出願は、２０１１年１月３１日に日本国に出願された特願２０１１−１８４９８号公報を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (4)

1. 内視鏡情報を記憶する内視鏡情報記憶部と、基端側から先端側へ導光する導光路と、前記導光路により導光された照明光により照明された被写体を撮像する撮像手段と、を備えた内視鏡の前記導光路の前記基端側入力端が接続される光源装置であって、
   第１の波長帯域の照明光を出射する複数の光源が配置された第１の光源ユニットと、
   第２の波長帯域の照明光を出射する複数の光源が配置された第２の光源ユニットと、
   前記第１の光源ユニットからの出射光と前記第２の光源ユニットからの出射光とを、前記内視鏡の前記導光路の前記基端側入力端に導く光源内導光路と、
   前記内視鏡情報記憶部の前記内視鏡情報に基づき、前記第１の光源ユニットの前記複数の光源を、前記内視鏡の前記導光路の前記基端側入力端の光軸の近辺に入射する第１の光源群と、前記第１の光源群の周囲の第２の光源群とに分別し、前記第２の光源ユニットの前記複数の光源を、前記内視鏡の前記導光路の前記基端側入力端の光軸の近辺に入射する第３の光源群と、前記第３の光源群の周囲の第４の光源群とに分別し、前記第２の光源群の出力を前記第１の光源群の出力より落とし、前記第４の光源群の出力を前記第３の光源群の出力より落とす制御を行う光源制御部と、
   を備えたことを特徴とする光源装置。
2. 前記光源制御部は、前記第２の光源群の出力を停止し、前記第４の光源群の出力を停止する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記内視鏡の撮像手段により撮像された撮像画像の明るさ情報を入力する明るさ情報入力手段をさらに有し、
   前記光源制御部は、前記明るさ情報に基づき、前記光源ユニットからの出射光を減少させる制御を行うとき、前記第１の光源群より前記第２の光源群を優先して出力を落とし、前記第３の光源群より前記第４の光源群を優先して出力を落とす制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 前記光源ユニットの前記複数の光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。

Images