JP5927359B2 - 照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、照明装置に関し、特に、複数の波長帯域の光を切り替えながら出射する照明装置に関するものである。
医療分野の内視鏡においては、被検者の負担を軽減するために、当該被検者の体腔内に挿入される挿入部を細径化するための種々の技術が提案されている。そして、このような技術の一例として、前述の挿入部に相当する部分に固体撮像素子を有しない走査型内視鏡、及び、当該走査型内視鏡を具備して構成された走査型内視鏡システム等が知られている。
具体的には、前述の走査型内視鏡システムは、例えば、光源から発せられた光を導光する照明用ファイバの先端部を揺動させることにより被写体を予め設定された走査パターンで２次元走査し、当該被写体からの戻り光を照明用ファイバの周囲に配置された受光用ファイバで受光し、当該受光用ファイバで受光された戻り光に基づいて当該被写体の画像を生成するように構成されている。そして、このような走査型内視鏡システムに類似する構成を有するものとしては、例えば、日本国特許第５３６３６８８号公報に開示された走査内視鏡装置が知られている。
ところで、走査型内視鏡システムは、一般的に、レーザ光を被写体に照射して当該被写体の走査を行うように構成されている。そのため、走査型内視鏡システムにおいては、例えば、過剰な強度の光が被写体に照射されること等を防ぐために、光源の異常の有無を確実に検知するための構成を具備していることが望ましい。
しかし、日本国特許第５３６３６８８号公報には、光源の異常の有無を確実に検知するための構成について特に開示等されていない。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、光源の異常の有無を確実に検知することが可能な照明装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様の照明装置は、第１の光を出射する第１の光源と、前記第１の光とは異なる波長帯域を具備する第２の光を出射する第２の光源とを有する光源部と、前記第1の光に対して第1の受光感度を有し、前記第2の光に対して前記第1の受光感度とは異なる第2の受光感度を有し、前記第１の光が入射された場合に前記第1の受光感度と前記第1の光の入射光量とに応じた強度を有する第１の光検出信号を出力し、前記第２の光が入射された場合に前記第２の受光感度と前記第２の光の入射光量とに応じた強度を有する第２の光検出信号を出力する受光部と、前記第１の光検出信号に対して第1の係数を乗じて第１の乗算信号を生成し、前記第２の光検出信号に対して第２の係数を乗じて得られる第2の乗算信号を生成し、前記第１の係数および前記第２の係数は、前記第1の受光感度と前記第1の係数との乗算結果と、前記第２の受光感度と前記第２の係数との乗算結果とが等しくなる係数である演算部と、前記演算部において生成された前記第1の乗算信号、または、前記第2の乗算信号に基づき、前記光源部に対して光量を下げる制御を行う制御部と、を有する
本発明の一態様の照明装置は、第１の光を出射する第１の光源と、前記第１の光とは異なる波長帯域を具備する第２の光を出射する第２の光源とを有する光源部と、前記第1の光に対して第1の受光感度を有し、前記第2の光に対して前記第1の受光感度とは異なる第2の受光感度を有し、前記第１の光が入射された場合に前記第1の受光感度と前記第1の光の入射光量とに応じた強度を有する第１の光検出信号を出力し、前記第２の光が入射された場合に前記第２の受光感度と前記第２の光の入射光量とに応じた強度を有する第２の光検出信号を出力する受光部と、前記光源部から前記受光部までの間の光路上の所定の位置に配置され、前記光源部から出射された前記第１の光を、前記第１の受光感度の逆数に相当する第１の透過率で透過させるとともに、前記光源部から出射された前記第２の光を、前記第２の受光感度の逆数に相当する第２の透過率で透過させる光学フィルタと、前記光学フィルタを透過した前記第1の光を受光部において受光した際に出力される前記第1の光検出信号、または、前記光学フィルタを透過した前記第2の光を受光部において受光した際に出力される前記第2の光検出信号に基づき前記光源部に対して光量を下げる制御を行う制御部と、を有する。
第１の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。 Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の波長帯域と、フォトダイオードの分光感度特性と、の間の関係の一例を示す図。 各光源に供給される駆動電流の一例を示す図。 各光源から出射されるパルス光の一例を示す図。 図４のような強度を具備するパルス光を受光したフォトダイオードから出力されるパルス信号の一例を示す図。 積算値の時間的変動の一例を示す図。 総和値の時間的変動の一例を示す図。 経過時間のカウント値の時間的変動の一例を示す図。 遅延時間のカウント値の時間的変動の一例を示す図。 第２の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。 Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の波長帯域と、フォトダイオードの分光感度特性と、光学フィルタの透過特性と、の間の関係の一例を示す図。 図１１のような透過特性を具備する光学フィルタを通過したパルス光の一例を示す図。 図１２のような強度を具備するパルス光を受光したフォトダイオードから出力されるパルス信号の一例を示す図。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
（第１の実施例）
図１から図９は、本発明の第１の実施例に係るものである。図１は、第１の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図である。
内視鏡システム１は、例えば、図１に示すように、被検者の体腔内に挿入される走査型の内視鏡２と、内視鏡２を接続可能な本体装置３と、本体装置３に接続される表示装置４と、を有して構成されている。
内視鏡２は、被検者の体腔内に挿入可能な細長形状及び可撓性を備えて形成された挿入部１１を有して構成されている。
挿入部１１の基端部には、内視鏡２を本体装置３のコネクタ受け部６２に着脱自在に接続するためのコネクタ部６１が設けられている。
挿入部１１の内部における基端部から先端部にかけての部分には、本体装置３の光源部２１から供給された光を集光光学系１４へ導く照明用ファイバ１２と、被写体からの戻り光を受光して本体装置３の光検出部２３へ導く受光用ファイバ１３と、がそれぞれ挿通されている。
照明用ファイバ１２の光入射面を含む入射端部は、本体装置３の内部に設けられた光カプラ２６に配置されている。また、照明用ファイバ１２の光出射面を含む出射端部は、挿入部１１の先端部に設けられたレンズ１４ａの光入射面の近傍に配置されている。
受光用ファイバ１３の光入射面を含む入射端部は、挿入部１１の先端部の先端面における、レンズ１４ｂの光出射面の周囲に固定配置されている。また、受光用ファイバ１３の光出射面を含む出射端部は、本体装置３の内部に設けられた光検出部２３の近傍に配置されている。
集光光学系１４は、照明用ファイバ１２の光出射面を経た光が入射されるレンズ１４ａと、レンズ１４ａを経た光を被写体へ出射するレンズ１４ｂと、を有して構成されている。
挿入部１１の先端部側における照明用ファイバ１２の中途部には、本体装置３の走査制御部２２から供給される駆動信号に基づいて駆動することにより、照明用ファイバ１２の出射端部を揺動させることができるように構成されたアクチュエータ部１５が設けられている。
アクチュエータ部１５は、例えば、本体装置３の走査制御部２２から供給される駆動信号に基づいて駆動することにより、照明用ファイバ１２の出射端部を第１の方向に沿って揺動させることが可能な１つ以上の圧電素子を備えた第１のアクチュエータと、本体装置３の走査制御部２２から供給される駆動信号に基づいて駆動することにより、当該出射端部を当該第１の方向に直交する第２の方向に揺動させることが可能な１つ以上の圧電素子を備えた第２のアクチュエータと、を具備して構成されている。
本体装置３は、被写体を照明するための照明光を光ファイバＦＡに供給するように構成された光源部２１と、光ファイバＦＡの光出射面から照明用ファイバ１２の光入射面に至る光を分岐して光ファイバＦＢの光入射面に入射させるように構成された光カプラ２６と、光ファイバＦＢの光出射面から出射される光を受光し、当該受光した光の強度に応じた電気信号を生成して出力するフォトダイオード２７と、を有している。また、本体装置３は、Ａ／Ｄ変換器３３と、演算部３４と、計時部３５と、判定部３６と、電流モニタ部３７と、光源制御部３８と、を有している。
光源部２１は、光源３１ａと、光源３１ｂと、光源３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。図２は、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の波長帯域と、フォトダイオードの分光感度特性と、の間の関係の一例を示す図である。
光源３１ａは、例えば、レーザ光源等を具備し、光源制御部３８の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるように構成されている。また、光源３１ａは、光源制御部３８の制御に応じてオン状態になった際に、例えば、図２に示すような波長帯域を具備する赤色の光（以降、Ｒ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。
光源３１ｂは、例えば、レーザ光源等を具備し、光源制御部３８の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるように構成されている。また、光源３１ｂは、光源制御部３８の制御に応じてオン状態になった際に、例えば、図２に示すような波長帯域を具備する緑色の光（以降、Ｇ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。
光源３１ｃは、例えば、レーザ光源等を具備し、光源制御部３８の制御に応じてオン状態またはオフ状態に切り替わるように構成されている。また、光源３１ｃは、光源制御部３８の制御に応じてオン状態になった際に、例えば、図２に示すような波長帯域を具備する青色の光（以降、Ｂ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。
合波器３２は、光源３１ａから発せられたＲ光と、光源３１ｂから発せられたＧ光と、光源３１ｃから発せられたＢ光と、を合波して光ファイバＦＡの光入射面に供給することができるように構成されている。
Ａ／Ｄ変換器３３は、フォトダイオード２７から出力される電気信号をデジタルなパルス信号に変換して演算部３４及び計時部３５へ出力するように構成されている。
演算部３４は、例えば、積算器を備えた演算処理回路等により構成されている。また、演算部３４は、Ａ／Ｄ変換器３３から出力されるパルス信号の出力値を積算することにより積算値Ｓｐを取得し、当該取得した積算値Ｓｐに対して補正係数Ｃを乗じることにより補正後の積算値ＣＳｐを算出し、当該算出した積算値ＣＳｐを判定部３６へ出力するように構成されている。また、演算部３４は、基準時間ＢＴの時間内に算出した積算値ＣＳｐの総和である総和値Ｓｃを取得し、当該取得した総和値Ｓｃを判定部３６へ出力するように構成されている。なお、本実施例においては、好適には、前述の基準時間ＢＴが０．２５秒に設定される。
計時部３５は、例えば、タイマ等を備えた計時回路等により構成されている。また、計時部３５は、Ａ／Ｄ変換器３３からのパルス信号の入力が開始されたタイミング、すなわち、当該パルス信号の出力値が０より大きな値になったことを検知したタイミングを起点とする経過時間ＥＴのカウント値を取得し、当該取得した経過時間ＥＴのカウント値を判定部３６へ出力するように構成されている。また、計時部３５は、Ａ／Ｄ変換器３３からのパルス信号の入力が停止されたタイミング、すなわち、当該パルス信号の出力値が０になったことを検知したタイミングにおいて、経過時間ＥＴのカウント値を判定部３６へ出力してから０にリセットするように構成されている。
判定部３６は、例えば、判定回路等を具備して構成されている。また、判定部３６は、演算部３４から出力される積算値Ｓｐと後述の閾値ＴＨ１とを比較し、演算部３４から出力される総和値Ｓｃと後述の閾値ＴＨ２とを比較し、計時部３５から出力される経過時間ＥＴのカウント値と後述の閾値ＴＨ３とを比較することにより所定の判定処理（後述）を行うとともに、当該所定の判定処理により得られた判定結果を光源制御部３８へ出力するように構成されている。
電流モニタ部３７は、例えば、電流計等を具備して構成されている。また、電流モニタ部３７は、光源制御部３８から光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃに対して供給される駆動電流の電流値をそれぞれ計測し、当該計測した電流値を光源制御部３８へ出力するように構成されている。
光源制御部３８は、例えば、ＣＰＵまたは制御回路等を具備して構成されている。また、光源制御部３８は、パルス状のＲ光、Ｇ光及びＢ光を所定の順番で所定時間τ毎に出射させるための動作を行うように構成されている。
光源制御部３８は、判定部３６から出力される判定結果に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃがそれぞれ正常に動作していることを検出した際に、パルス状のＲ光、Ｇ光及びＢ光を所定の順番で所定時間τ毎に出射させるための制御を継続するように構成されている。また、光源制御部３８は、判定部３６から出力される判定結果に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃのうちの少なくとも１つの光源に異常が発生していることを検出した際に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃを全てオフ状態にさせるための動作を行うことにより、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の出射を停止させるように構成されている。
光源制御部３８は、電流モニタ部３７から出力される電流値と、後述の調光部２５から出力される調光値と、に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃに供給する駆動電流の電流値を設定するように構成されている。
フォトダイオード２７は、例えば、図２の線分ＰＤＣとして示すような分光感度特性を具備して構成されている。具体的には、フォトダイオード２７は、Ｒ光の波長帯域の受光感度をＱｒとし、Ｇ光の波長帯域の受光感度をＱｇとし、Ｂ光の波長帯域の受光感度をＱｂとした場合において、Ｑｂ＜Ｑｒ＜Ｑｇの関係が成立するような分光感度特性を具備して構成されている。
一方、本体装置３は、走査制御部２２と、光検出部２３と、光検出部２３と、画像処理部２４と、調光部２５と、タイミングジェネレータ２８と、を有して構成されている。
走査制御部２２は、例えば、信号発生器等を具備して構成されている。また、走査制御部２２は、照明用ファイバ１２の出射端部を渦巻状またはリサージュ状等の所定の走査パターンで揺動させるための駆動信号を生成し、当該生成した駆動信号をアクチュエータ部１５及び画像処理部２４へ出力するように構成されている。
光検出部２３は、例えば、アバランシェフォトダイオード、信号増幅器及びＡ／Ｄ変換器等を具備して構成されている。また、光検出部２３は、受光用ファイバ１３の光出射面から出射される戻り光を検出し、当該検出した戻り光の強度に応じた輝度値を示す信号を生成し、当該生成した信号を画像処理部２４へ出力するように構成されている。
画像処理部２４は、例えば、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路及びガンマ補正回路等の画像処理回路を具備して構成されている。また、画像処理部２４は、走査制御部２２から出力される駆動信号に基づいて被写体の走査パターンを検出し、光検出部２３から出力される信号により示される輝度値を当該検出した走査パターンに対応する位置の画素にマッピングし、マッピングの対象外となった各画素の輝度値を補間するための補間処理を行うことにより当該被写体の画像を生成するように構成されている。また、画像処理部２４は、前述のように生成した被写体の画像を調光部２５へ出力するように構成されている。また、画像処理部２４は、前述のように生成した被写体の画像に対してゲイン調整及びガンマ補正等の処理を施すことにより表示用画像を生成し、当該生成した表示用画像を表示装置４へ出力するように構成されている。
調光部２５は、例えば、調光回路を具備して構成されている。また、調光部２５は、例えば、画像処理部２４から出力される画像の輝度値の平均値を算出し、当該算出した輝度値の平均値と所定の明るさ目標値との差を０に近づけるための調光信号を生成し、当該生成した調光信号を光源制御部３８へ出力するように構成されている。
タイミングジェネレータ２８は、光検出部２３、Ａ／Ｄ変換器３３、演算部３４及び判定部３６の動作タイミングと、光源制御部３８の制御におけるＲ光、Ｇ光及びＢ光の出射タイミングと、を同期させるための同期信号を生成して出力するように構成されている。なお、前述の同期信号は、例えば、Ｒ光の出射タイミングと、Ｇ光の出射タイミングと、Ｂ光の出射タイミングと、を個別に識別可能な波形等を具備するように生成されるものとする。
続いて、本実施例の作用について説明する。
光源制御部３８は、本体装置３の電源が投入された後において、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に応じたタイミングで動作することにより、例えば、図３に示すようなパルス状の駆動電流の供給先を、光源３１ａ→３１ｂ→３１ｃ→３１ａ→…の順にかつ所定時間τ毎に切り替える動作を行う。そして、このような光源制御部３８の動作によれば、例えば、図４に示すようなパルス幅ＰＷを具備するパルス光であるＲ光、Ｇ光及びＢ光が、この順番でかつ所定時間τ毎に光ファイバＦＢの光出射面から出射される。図３は、各光源に供給される駆動電流の一例を示す図である。図４は、各光源から出射されるパルス光の一例を示す図である。
フォトダイオード２７は、光ファイバＦＢの光出射面から順次出射される光を受光し、当該受光した光の強度に応じた電気信号を生成してＡ／Ｄ変換器３３へ出力する。
Ａ／Ｄ変換器３３は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に応じたタイミングで動作することにより、フォトダイオード２７から出力される電気信号を、パルス幅ＰＷより短い時間であるサンプリング時間Δｔ毎にパルス信号に変換して演算部３４及び計時部３５へ出力する。そして、このようなＡ／Ｄ変換器３３の動作によれば、フォトダイオード２７において順次受光されたＲ光、Ｇ光及びＢ光の強度に応じたパルス信号として、例えば、図５に示すような出力値を具備するパルス信号が演算部３４及び計時部３５へ順次出力される。図５は、図４のような強度を具備するパルス光を受光したフォトダイオードから出力されるパルス信号の一例を示す図である。
演算部３４は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に基づき、Ｒ光の出射タイミングに応じたタイミングで入力されるパルス信号Ｓｄｒの出力値を積算することにより積算値Ｓｐｒを取得し、当該取得した積算値Ｓｐｒに対して補正係数Ｃｒを乗じることにより補正後の積算値ＣｒＳｐｒを算出して判定部３６へ出力する。
演算部３４は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に基づき、Ｇ光の出射タイミングに応じたタイミングで入力されるパルス信号Ｓｄｇの出力値を積算することにより積算値Ｓｐｇを取得し、当該取得した積算値Ｓｐｇに対して補正係数Ｃｇを乗じることにより補正後の積算値ＣｇＳｐｇを算出して判定部３６へ出力する。
演算部３４は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に基づき、Ｂ光の出射タイミングに応じたタイミングで入力されるパルス信号Ｓｄｂの出力値を積算することにより積算値Ｓｐｂを取得し、当該取得した積算値Ｓｐｂに対して補正係数Ｃｂを乗じることにより補正後の積算値ＣｂＳｐｂを算出して判定部３６へ出力する。
すなわち、以上に述べたような演算部３４の動作によれば、積算値ＣｒＳｐｒを算出して判定部３６へ出力する期間と、積算値ＣｇＳｐｇを算出して判定部３６へ出力する期間と、積算値ＣｂＳｐｂを算出して判定部３６へ出力する期間と、がこの順番でかつ所定時間τ毎に切り替わる。
なお、前述の補正係数Ｃｒ、Ｃｇ及びＣｂの値は、フォトダイオード２７の受光感度Ｑｒ、Ｑｇ及びＱｂとの間において、Ｃｒ×Ｑｒ＝Ｃｇ×Ｑｇ＝Ｃｂ×Ｑｂの関係が成り立つようにそれぞれ設定される。具体的には、例えば、Ｃｒ＝１／Ｑｒ、Ｃｇ＝１／Ｑｇ、かつ、Ｃｂ＝１／Ｑｂとして設定すればよい。
また、演算部３４は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に応じたタイミングで動作することにより、所定時間τよりも長い時間である基準時間ＢＴの時間内に算出した積算値ＣｒＳｐｒ、ＣｇＳｐｇ及びＣｂＳｐｂの総和である総和値ＳＡを取得して判定部３６へ出力する。なお、演算部３４は、新たな積算値を算出する毎に、基準時間ＢＴの時間内に算出した各積算値の中で最も古い積算値を当該新たな積算値で上書きして総和値ＳＡを取得するような処理を行う。そして、このような処理によれば、判定部３６へ出力される総和値ＳＡが所定時間τ毎に更新される。
計時部３５は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に応じたタイミングで動作することにより経過時間ＥＴのカウント値を取得し、当該取得した経過時間ＥＴのカウント値を判定部３６へ出力する。
判定部３６は、演算部３４から出力される積算値ＣｒＳｐｒ、ＣｇＳｐｇ及びＣｂＳｐｂを、例えば、図６に示すように検知する。また、判定部３６は、演算部３４から出力される総和値ＳＡを、例えば、図７に示すように検知する。また、判定部３６は、計時部３５から出力される経過時間ＥＴのカウント値を、例えば、図８に示すように検知する。図６は、積算値の時間的変動の一例を示す図である。図７は、総和値の時間的変動の一例を示す図である。図８は、経過時間のカウント値の時間的変動の一例を示す図である。
そして、判定部３６は、演算部３４から出力される積算値ＣｒＳｐｒ、ＣｇＳｐｇ及びＣｂＳｐｂがいずれも閾値ＴＨ１以下であり、演算部３４から出力される総和値ＳＡが閾値ＴＨ２以下であり、かつ、計時部３５から出力される経過時間ＥＴのカウント値が閾値ＴＨ３以下であることを検知した際に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃがそれぞれ正常に動作しているとの判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部３８へ出力する。
また、判定部３６は、演算部３４から出力される積算値ＣｒＳｐｒ、ＣｇＳｐｇまたはＣｂＳｐｂが閾値ＴＨ１を超えたこと、演算部３４から出力される総和値ＳＡが閾値ＴＨ２を超えたこと、あるいは、計時部３５から出力される経過時間ＥＴのカウント値が閾値ＴＨ３を超えたことを検知した際に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃのうちの少なくとも１つの光源に異常が発生しているとの判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部３８へ出力する。
ここで、閾値ＴＨ１及び閾値ＴＨ２は、レーザ製品の安全基準を定める国際規格である、ＩＥＣ６０８２５において規定されるＡＥＬ（Ａｃｃｅｓｓｉｂｌｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｍｉｔ）の規格値に基づいてそれぞれ設定される。このような閾値ＴＨ１及び閾値ＴＨ２の具体的な設定方法について以下に述べる。
本実施例によれば、例えば、Ｒ光に対応する閾値ＴＨ１ｒに対し、下記数式（１）に示すような条件を満たさない場合に、光源３１ａにおける異常の発生を検知するようにしている。

Figure 0005927359

なお、時刻ｔ0はフォトダイオード２７に光が入射される時刻の起点を示し、Ｓｖｒ（ｔ）は強度Ｐｉｒ（ｔ）のＲ光を受光した際にフォトダイオード２７から出力される電気信号の電圧値を示している。
一方、ＡＥＬの規格値に対応する強度値（エネルギー量）をＶＳとした場合、フォトダイオード２７に入射されるＲ光の強度Ｐｉｒ（ｔ）が下記数式（２）に示すような条件を満たさなければならない。なお、強度値ＶＳは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域においては、一定の値として規定される。すなわち、本実施例によれば、光源部２１の各光源からパルス光として出射されるＲ光、Ｇ光及びＢ光の出射強度の上限値が、ＡＥＬの規格値に対応する強度値ＶＳ未満となるように規定される。

Figure 0005927359

ここで、Ｓｖｒ（ｔ）＝Ｑｒ×Ｐｉｒ（ｔ）の関係が成立する場合に、上記数式（２）を下記数式（３）のように変形することができる。

Figure 0005927359

そして、閾値ＴＨ１ｒは、上記数式（１）及び（３）の右辺の値に基づき、下記数式（４）を満たすように設定されなければならない。

Figure 0005927359

ここで、Ｃｒ×Ｑｒ＝Ｃｇ×Ｑｇ＝Ｃｂ×Ｑｂ＝Ｇとした場合、閾値ＴＨ１ｒをＲ光、Ｇ光及びＢ光に対応する共通の閾値ＴＨ１として適用することができるとともに、上記数式（４）を下記数式（５）のように書き換えることができる。従って、本実施例の閾値ＴＨ１は、下記数式（５）の関係を満たすような値として設定されなければならない。

Figure 0005927359

一方、本実施例によれば、例えば、閾値ＴＨ２に対し、下記数式（６）に示すような条件を満たさない場合に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃのうちの少なくとも１つの光源における異常の発生を検知するようにしている。

Figure 0005927359

ここで、Ｓｖｇ（ｔ）は強度Ｐｉｇ（ｔ）のＧ光を受光した際にフォトダイオード２７から出力される電気信号の電圧値を示し、Ｓｖｂ（ｔ）は強度Ｐｉｂ（ｔ）のＢ光を受光した際にフォトダイオード２７から出力される電気信号の電圧値を示している。そのため、上記数式（６）を下記数式（７）のように書き換えることができる。

Figure 0005927359

また、Ｃｒ×Ｑｒ＝Ｃｇ×Ｑｇ＝Ｃｂ×Ｑｂ＝Ｇとした場合、上記数式（７）を下記数式（８）のように書き換えることができる。

Figure 0005927359

一方、ＡＥＬの規格値に対応する強度値（エネルギー量）をＶＳとし、かつ、基準時間Ｔの時間内にフォトダイオード２７において受光されるＲ光、Ｇ光及びＢ光の合計受光回数をＮとした場合、フォトダイオード２７に入射されるＲ光の強度Ｐｉｒ（ｔ）、Ｇ光の強度Ｐｉｇ（ｔ）及びＢ光の強度Ｐｉｂ（ｔ）が下記数式（９）に示すような条件を満たさなければならない。

Figure 0005927359

従って、本実施例の閾値ＴＨ２は、上記数式（８）及び（９）の右辺の値に基づき、下記数式（１０）を満たすように設定されなければならない。

Figure 0005927359

本実施例の演算部３４は、上記数式（１）〜（３）の左辺に示される演算を行って得られる演算結果を所定時間τ毎に更新している。また、本実施例の判定部３６は、上記数式（５）の関係を満たすように設定された閾値ＴＨ１と、演算部３４から出力される積算値ＣｒＳｐｒ、ＣｇＳｐｇ及びＣｂＳｐｂと、を比較することにより、光源制御部３８の制御に則った本来の強度に対して過剰な強度のパルス光が出射されている光源の有無を検出している。
本実施例の演算部３４は、上記数式（７）〜（９）の左辺に示される演算を行って得られる演算結果を基準時間ＢＴ毎に更新している。また、本実施例の判定部３６は、上記数式（１０）の関係を満たすように設定された閾値ＴＨ２と、演算部３４から出力される総和値ＳＡと、を比較することにより、光源制御部３８の制御に則った本来の強度に対して過剰な強度のパルス光が出射されている光源の有無を検出している。
また、本実施例の判定部３６は、閾値ＴＨ３と、計時部３５から出力される経過時間ＥＴのカウント値と、を比較することにより、光源制御部３８から供給される駆動電流を変調して得られるパルス光の波形に乱れが生じている光源の有無を検出している。
なお、本実施例によれば、例えば、判定部３６において、Ａ／Ｄ変換器３３からのパルス信号の入力が開始されたタイミングから当該パルス信号の入力が停止されたタイミングまでの入力回数Ｙをカウントし、当該入力回数Ｙにサンプリング時間Δｔを乗じて得られる値と閾値ＴＨ３とを比較することにより、光源制御部３８から供給される駆動電流を変調して得られるパルス光の波形に乱れが生じている光源の有無を検出するようにしてもよい。
光源制御部３８は、判定部３６から出力される判定結果に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃがそれぞれ正常に動作していることを検出した際に、図３に示したパルス状の駆動電流の供給先を、光源３１ａ→３１ｂ→３１ｃ→３１ａ→…の順にかつ所定時間τ毎に切り替える動作を継続する。
また、光源制御部３８は、判定部３６から出力される判定結果に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃのうちの少なくとも１つの光源に異常が発生していることを検出した際に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃを全てオフ状態にさせるための動作を行うことにより、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の出射を停止させる。
なお、本実施例の光源制御部３８は、判定部３６から出力される判定結果に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの各光源のうちの少なくとも１つの光源に異常が発生していることを検出した際に、当該各光源を全てオフ状態にさせるための動作を行うものに限らず、例えば、当該少なくとも１つの光源から出射されるパルス光の強度を強度値ＶＳ未満まで低下させるための制御を行うようにしてもよく、当該各光源から出射されるパルス光の強度をそれぞれ強度値ＶＳ未満まで低下させるための制御を行うようにしてもよく、または、当該少なくとも１つの光源の異常を報知するためのメッセージ等を表示装置４に表示させるための動作を行うようにしてもよい。
また、本実施例の光源制御部３８は、例えば、電流モニタ部３７から出力される電流値に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの各光源に対してそれぞれ供給される駆動電流の異常の有無を検知するとともに、駆動電流の異常を検知した際に、当該各光源に対する駆動電流の供給を停止するようにしてもよい。
一方、本実施例によれば、例えば、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃにおける駆動電流の入力からパルス光の出射までの応答時間に基づき、パルス光の波形に乱れが生じている光源の有無を検出するようにしてもよい。このような場合における具体的な動作等について以下に述べる。
計時部３５は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に応じたタイミングで動作することにより、光源３１ａ、３１ｂまたは３１ｃに対して駆動電流の入力が開始されたタイミングを起点とする遅延時間ＲＴのカウント値を取得し、当該取得した遅延時間ＲＴのカウント値を判定部３６へ出力する。また、計時部３５は、Ａ／Ｄ変換器３３からのパルス信号の入力が開始されたタイミングにおいて、遅延時間ＲＴのカウント値を判定部３６へ出力してから０にリセットする。
すなわち、前述のような計時部３５の動作によれば、光源３１ａがＲ光の出射を開始したタイミングから、フォトダイオード２７が当該Ｒ光を受光してパルス信号の出力を開始したタイミングまでの遅延時間ＲＴ１のカウント値が判定部３６へ出力される。また、前述のような計時部３５の動作によれば、光源３１ｂがＧ光の出射を開始したタイミングから、フォトダイオード２７が当該Ｇ光を受光してパルス信号の出力を開始したタイミングまでの遅延時間ＲＴ２のカウント値が判定部３６へ出力される。また、前述のような計時部３５の動作によれば、光源３１ｃがＢ光の出射を開始したタイミングから、フォトダイオード２７が当該Ｂ光を受光してパルス信号の出力を開始したタイミングまでの遅延時間ＲＴ３のカウント値が判定部３６へ出力される。
判定部３６は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に基づき、Ｒ光の出射タイミングに応じたタイミングで入力される遅延時間ＲＴ１のカウント値、Ｇ光の出射タイミングに応じたタイミングで入力される遅延時間ＲＴ２のカウント値、及び、Ｂ光の出射タイミングに応じたタイミングで入力される遅延時間ＲＴ３のカウント値を、例えば、図９に示すようにそれぞれ検知する。図９は、遅延時間のカウント値の時間的変動の一例を示す図である。
そして、判定部３６は、遅延時間ＲＴ１のカウント値が光源３１ａの応答時間の下限値ＲＴＲＬから上限値ＲＴＲＨまでの範囲内であり、遅延時間ＲＴ２のカウント値が光源３１ｂの応答時間の下限値ＲＴＧＬから上限値ＲＴＧＨまでの範囲内であり、かつ、遅延時間ＲＴ３のカウント値が光源３１ｃの応答時間の下限値ＲＴＢＬから上限値ＲＴＢＨまでの範囲内であることを検知した際に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃがそれぞれ正常に動作しているとの判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部３８へ出力する。
一方、判定部３６は、遅延時間ＲＴ１のカウント値が下限値ＲＴＲＬから上限値ＲＴＲＨまでの範囲外であることを検知した際に、光源３１ａに異常が発生しているとの判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部３８へ出力する。また、判定部３６は、遅延時間ＲＴ２のカウント値が下限値ＲＴＧＬから上限値ＲＴＧＨまでの範囲外であることを検知した際に、光源３１ｂに異常が発生しているとの判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部３８へ出力する。また、判定部３６は、遅延時間ＲＴ３のカウント値が下限値ＲＴＢＬから上限値ＲＴＢＨまでの範囲外であることを検知した際に、光源３１ｃに異常が発生しているとの判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部３８へ出力する。
光源制御部３８は、判定部３６から出力される判定結果に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃのうちの少なくとも１つの光源に異常が発生していることを検出した際に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃを全てオフ状態にさせるための動作を行うことにより、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の出射を停止させる。
以上に述べたように、本実施例によれば、光源の異常の有無を確実に検知することができる。また、本実施例によれば、異常が発生している光源から過剰な強度の光が出射されることを防ぐことができる。
（第２の実施例）
図１０から図１３は、本発明の第２の実施例に係るものである。図１０は、第２の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図である。
なお、本実施例においては、第１の実施例と同様の構成等を有する部分に関する詳細な説明を省略するとともに、第１の実施例と異なる構成等を有する部分に関して主に説明を行う。
内視鏡システム１Ａは、例えば、図１０に示すように、内視鏡２と、内視鏡２を接続可能な本体装置３Ａと、本体装置３Ａに接続される表示装置４と、を有して構成されている。
本体装置３Ａは、本体装置３に含まれる各部と、光源部２１からフォトダイオード２７に至る光路上の所定の位置に配置された光学フィルタ２９と、を有して構成されている。
光学フィルタ２９は、例えば、光ファイバＦＢの光出射面とフォトダイオード２７との間の光路上に配置されているとともに、図１１の線分ＦＴＣとして示すような透過特性を具備して構成されている。具体的には、光学フィルタ２９は、Ｒ光の波長帯域において１／Ｑｒの透過率を具備し、Ｇ光の波長帯域において１／Ｑｇの透過率を具備し、かつ、Ｂ光の波長帯域において１／Ｑｂの透過率を具備するように構成されている。図１１は、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の波長帯域と、フォトダイオードの分光感度特性と、光学フィルタの透過特性と、の間の関係の一例を示す図である。
すなわち、本実施例によれば、Ｇ＝１の条件下において、上記数式（５）の関係を満たすように閾値ＴＨ１を設定すればよい。また、本実施例によれば、Ｇ＝１の条件下において、上記数式（１０）の関係を満たすように閾値ＴＨ２を設定すればよい。
続いて、本実施例の作用について説明する。
光源制御部３８は、本体装置３の電源が投入された後において、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に応じたタイミングで動作することにより、例えば、図３に示したようなパルス状の駆動電流の供給先を、光源３１ａ→３１ｂ→３１ｃ→３１ａ→…の順にかつ所定時間τ毎に切り替える動作を行う。そして、このような光源制御部３８の動作によれば、例えば、図４に示したようなパルス光であるＲ光、Ｇ光及びＢ光が、この順番でかつ所定時間τ毎に光ファイバＦＢの光出射面から出射される。
フォトダイオード２７は、光学フィルタ２９を通過した光として、例えば、図１２に示すような強度を具備するＲ光、Ｇ光及びＢ光を順次受光する。そして、フォトダイオード２７は、順次受光したＲ光、Ｇ光及びＢ光の強度に応じた電気信号を生成してＡ／Ｄ変換器３３へ出力する。図１２は、図１１のような透過特性を具備する光学フィルタを通過したパルス光の一例を示す図である。
Ａ／Ｄ変換器３３は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に応じたタイミングで動作することにより、フォトダイオード２７から出力される電気信号を、パルス幅ＰＷより短い時間であるサンプリング時間Δｔ毎にパルス信号に変換して演算部３４及び計時部３５へ出力する。そして、このようなＡ／Ｄ変換器３３の動作によれば、フォトダイオード２７において順次受光されたＲ光、Ｇ光及びＢ光の強度に応じたパルス信号として、例えば、図１３に示すような波形を具備するパルス信号が演算部３４及び計時部３５へ出力される。図１３は、図１２のような強度を具備するパルス光を受光したフォトダイオードから出力されるパルス信号の一例を示す図である。
演算部３４は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に基づき、Ｒ光の出射タイミングに応じたタイミングで入力されるパルス信号Ｓｄｒの出力値を積算することにより積算値Ｓｐｒを取得し、当該取得した積算値Ｓｐｒを判定部３６へ出力する。
演算部３４は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に基づき、Ｇ光の出射タイミングに応じたタイミングで入力されるパルス信号Ｓｄｇの出力値を積算することにより積算値Ｓｐｇを取得し、当該取得した積算値Ｓｐｇを判定部３６へ出力する。
演算部３４は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に基づき、Ｂ光の出射タイミングに応じたタイミングで入力されるパルス信号Ｓｄｂの出力値を積算することにより積算値Ｓｐｂを取得し、当該取得した積算値Ｓｐｂを判定部３６へ出力する。
すなわち、以上に述べたような演算部３４の動作によれば、積算値Ｓｐｒを取得して判定部３６へ出力する期間と、積算値Ｓｐｇを取得して判定部３６へ出力する期間と、積算値Ｓｐｂを取得して判定部３６へ出力する期間と、がこの順番でかつ所定時間τ毎に切り替わる。
また、演算部３４は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に応じたタイミングで動作することにより、所定時間τよりも長い時間である基準時間ＢＴの時間内に算出した積算値Ｓｐｒ、Ｓｐｇ及びＳｐｂの総和である総和値ＳＢを取得して判定部３６へ出力する。なお、演算部３４は、新たな積算値を算出する毎に、基準時間ＢＴの時間内に算出した各積算値の中で最も古い積算値を当該新たな積算値で上書きして総和値ＳＢを取得するような処理を行う。そして、このような処理によれば、判定部３６へ出力される総和値ＳＢが所定時間τ毎に更新される。
計時部３５は、タイミングジェネレータ２８からの同期信号に応じたタイミングで動作することにより経過時間ＥＴのカウント値を取得し、当該取得した経過時間ＥＴのカウント値を判定部３６へ出力する。
そして、判定部３６は、演算部３４から出力される積算値Ｓｐｒ、Ｓｐｇ及びＳｐｂがいずれも閾値ＴＨ１以下であり、演算部３４から出力される総和値ＳＢが閾値ＴＨ２以下であり、かつ、計時部３５から出力される経過時間ＥＴのカウント値が閾値ＴＨ３以下であることを検知した際に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃがそれぞれ正常に動作しているとの判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部３８へ出力する。
また、判定部３６は、演算部３４から出力される積算値ＣｒＳｐｒ、ＣｇＳｐｇまたはＣｂＳｐｂが閾値ＴＨ１を超えたこと、演算部３４から出力される総和値ＳＡが閾値ＴＨ２を超えたこと、あるいは、計時部３５から出力される経過時間ＥＴのカウント値が閾値ＴＨ３を超えたことを検知した際に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃのうちの少なくとも１つの光源に異常が発生しているとの判定結果を取得し、当該取得した判定結果を光源制御部３８へ出力する。
光源制御部３８は、判定部３６から出力される判定結果に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃがそれぞれ正常に動作していることを検出した際に、図３に示したパルス状の駆動電流の供給先を、光源３１ａ→３１ｂ→３１ｃ→３１ａ→…の順にかつ所定時間τ毎に切り替える動作を継続する。
また、光源制御部３８は、判定部３６から出力される判定結果に基づき、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃのうちの少なくとも１つの光源に異常が発生していることを検出した際に、光源３１ａ、３１ｂ及び３１ｃを全てオフ状態にさせるための動作を行うことにより、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の出射を停止させる。
以上に述べたように、本実施例によれば、光源の異常の有無を確実に検知することができる。また、本実施例によれば、異常が発生している光源から過剰な強度の光が出射されることを防ぐことができる。
なお、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
本出願は、２０１４年６月２日に日本国に出願された特願２０１４−１１４３５６号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 (17)

  1. 第１の光を出射する第１の光源と、前記第１の光とは異なる波長帯域を具備する第２の光を出射する第２の光源とを有する光源部と、
    前記第1の光に対して第1の受光感度を有し、前記第2の光に対して前記第1の受光感度とは異なる第2の受光感度を有し、前記第１の光が入射された場合に前記第1の受光感度と前記第1の光の入射光量とに応じた強度を有する第１の光検出信号を出力し、前記第２の光が入射された場合に前記第２の受光感度と前記第２の光の入射光量とに応じた強度を有する第２の光検出信号を出力する受光部と、
    前記第１の光検出信号に対して第1の係数を乗じて第１の乗算信号を生成し、前記第２の光検出信号に対して第２の係数を乗じて得られる第2の乗算信号を生成し、前記第１の係数および前記第２の係数は、前記第1の受光感度と前記第1の係数との乗算結果と、前記第２の受光感度と前記第２の係数との乗算結果とが等しくなる係数である演算部と、
    前記演算部において生成された前記第1の乗算信号、または、前記第2の乗算信号に基づき、前記光源部に対して光量を下げる制御を行う制御部と、
    を有することを特徴とする照明装置。
  2. 前記演算部は、前記第1の光検出信号が入力される場合、前記第1の光検出信号を所定の期間にわたって積分しつつ前記第1の係数を乗じて得られる値を出力し、前記第2の光検出信号が入力される場合、前記第2の光検出信号を前記所定の期間にわたって積分しつつ前記第2の係数を乗じて得られる値を出力し、
    さらに、前記演算部から出力される値が、前記光源部の状態を判定するための閾値を越えているか否かを判定する判定部、を有し
    前記制御部は、前記判定部における判定結果に基づき前記光源部に対して光量を下げる制御を行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  3. 前記閾値は、前記第１の光及び前記第２の光の出射強度の上限値を規定するための所定
    の強度値に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
  4. 前記演算部は、前記所定の期間として、前記第１の光と前記第２の光との切り替えに要する切替時間よりも長い期間にわたって積算する
    ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
  5. 前記閾値は、前記第１の光及び前記第２の光の出射強度の上限値を規定するための所定の強度値と、前記所定の期間内に前記受光部において受光される前記第１の光及び前記第２の光の合計受光回数と、に基づいて設定されることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
  6. 前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づき、前記第1の光及び前記第2の光の出射を停止させるための制御を行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
  7. 前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づき、前記第１の光源及び前記第２の光源のうちの少なくとも一方の光源から出射される光の強度を前記所定の強度値未満まで低下させる
    ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
  8. 第１の光を出射する第１の光源と、前記第１の光とは異なる波長帯域を具備する第２の光を出射する第２の光源とを有する光源部と、
    前記第1の光に対して第1の受光感度を有し、前記第2の光に対して前記第1の受光感度とは異なる第2の受光感度を有し、前記第１の光が入射された場合に前記第1の受光感度と前記第1の光の入射光量とに応じた強度を有する第１の光検出信号を出力し、前記第２の光が入射された場合に前記第２の受光感度と前記第２の光の入射光量とに応じた強度を有する第２の光検出信号を出力する受光部と、
    前記光源部から前記受光部までの間の光路上の所定の位置に配置され、前記光源部から出射された前記第１の光を、前記第１の受光感度の逆数に相当する第１の透過率で透過させるとともに、前記光源部から出射された前記第２の光を、前記第２の受光感度の逆数に相当する第２の透過率で透過させる光学フィルタと、
    前記光学フィルタを透過した前記第1の光を受光部において受光した際に出力される前記第1の光検出信号、または、前記光学フィルタを透過した前記第2の光を受光部において受光した際に出力される前記第2の光検出信号に基づき前記光源部に対して光量を下げる制御を行う制御部と、
    を有することを特徴とする照明装置。
  9. 前記光学フィルタを透過した前記第1の光を受光部において受光した際に出力される前記第1の光検出信号が入力される場合、当該第1の光検出信号を所定の期間にわたって積分し、前記光学フィルタを透過した前記第２の光を受光部において受光した際に出力される前記第２の光検出信号が入力される場合、当該第2の光検出信号を前記所定の期間にわたって積分する演算部と、
    前記演算部から出力される値が、前記光源部の状態を判定するための閾値を超えているか否かを判定する判定部と、を有し、
    前記制御部は、前記判定部における判定結果に基づき前記光源部に対して光量を下げる制御を行う
    ことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
  10. 前記閾値は、前記第1の光及び前記第2の光の出射強度の上限値を規定するための所定の強度値に基づいて設定されることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
  11. 前記演算部は、前記所定の期間として、前記第１の光と前記第２の光との切り替えに要する切替時間よりも長い期間にわたって積算することを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
  12. 前記閾値は、前記第1の光及び前記第2の光の出射強度の上限値を規定するための所定の強度値と、前記所定の期間内に前記受光部において受光される前記第1の光及び前記第2の光の合計受光回数と、に基づいて設定されることを特徴とする請求項１１に記載の照明装置。
  13. 前記演算部は、さらに、前記第１の光と前記第２の光との切り替えに要する切替時間よりも長い期間にわたって前記第１の光検出信号及び前記第２の光検出信号を積算し、
    前記判定部は、前記第１の光検出信号の積算結果と、前記第２の光検出信号の積算結果と、前記第１の光検出信号及び前記第２の光検出信号との積算結果と、に対してそれぞれ閾値判定を行うことを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
  14. 前記判定部は、前記第１の光検出信号の積算結果と、前記第２の光検出信号の積算結果と、前記第１の光検出信号及び前記第２の光検出信号の積算結果と、前記受光部からの光検出信号の出力が開始されたタイミングから当該光検出信号の出力が停止されたタイミングまでの経過時間と、に対してそれぞれ閾値判定を行うことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
  15. 前記判定部は、前記第１の光検出信号の積算結果と、前記第２の光検出信号の積算結果と、前記第１の光検出信号及び前記第２の光検出信号の積算結果と、前記第１の光の出射が開始されたタイミングから前記第１の光検出信号の出力が開始されたタイミングまでの第１の遅延時間と、前記第２の光の出射が開始されたタイミングから前記第２の光検出信号の出力が開始されたタイミングまでの第２の遅延時間と、に対してそれぞれ閾値判定を行うことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。
  16. 前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づき、前記第１の光及び前記第２の光の出射を停止させるための制御を行うことを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
  17. 前記制御部は、前記判定部の判定結果に基づき、前記第１の光源及び前記第２の光源のうちの少なくとも一方の光源から出射される光の強度を前記所定の強度値未満まで低下させることを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
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