KR20180034023A - Endoscope illumination system - Google Patents

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Abstract

An endoscope illumination system including an LED light source is disclosed. The endoscope illumination system comprises: an LED light source; a light transfer unit for transferring light generated by the LED light source to the terminal of an endoscope; a light collection unit for collecting the light generated by the LED light source in the light transfer unit; a light flux detection unit for detecting a light flux collected by the light collection unit; a light efficiency calculation unit for calculating efficiency of the light source unit from driving information of the LED light source and information of the detected light flux; a light source evaluation unit for evaluating the performance of the LED light source by using the calculated light efficiency; and an evaluation information output unit for outputting evaluation information of the light source evaluated by the light source evaluation unit.

Description

내시경 조명 시스템 {ENDOSCOPE ILLUMINATION SYSTEM}[0001] ENDOSCOPE ILLUMINATION SYSTEM [0002]

본 발명은 내시경 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 의료용 내시경의 조명 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an endoscope system, and more particularly, to a lighting system of a medical endoscope.

내시경(endoscope)은 내장 장기 또는 체강 내부를 직접 볼 수 있도록 만든 의료기구로서, 원래는 수술을 하거나 또는 부검을 하지 않고서는 직접 병변을 볼 수 없는 장기에 대하여 기구를 삽입하여 관찰하도록 고안된 기구이다.An endoscope is a medical device designed to directly see the internal organs or the inside of a body cavity. It is a device originally designed to insert an instrument into organs that can not directly see a lesion without surgery or autopsy.

내시경은 인체 내부로 삽입되어 사용되기 때문에 관찰 대상에 조명을 인가하는 광원을 필요로 하며, 현재 내시경의 종류에 따라 다양한 형태의 조명 광원이 사용되고 있다. 이와 같은 조명 광원으로 종래에는 제논 방전 램프, 할로겐 램프들이 주로 사용되었으며, 최근에는 LED(light emitting diode; 발광 다이오드) 광원이 많이 사용되고 있다.Since an endoscope is inserted into a human body, a light source for applying illumination to an object to be observed is required. Various types of illumination light sources are currently used depending on the type of the endoscope. Conventionally, xenon discharge lamps and halogen lamps have been mainly used as the illumination light source. In recent years, light emitting diodes (LED) light sources have been widely used.

내시경의 조명 시스템은 일반 조명 시스템에 비해 더욱 엄격한 안정성과 신뢰성을 필요로 하는 데, 광원의 수명이 다하거나 램프 필라멘트 단선 등의 원인으로 사용 중 그 기능을 상실하는 경우 매우 심각한 상황이 발생할 수 있기 때문이다.Endoscopic lighting systems require more stringent stability and reliability than general illumination systems, which can be very serious if the life of the light source is exhausted or the lamp filament is broken and the function is lost during use to be.

이에 비해, LED는 재래식 광원과는 달리 일반적으로 순식간에 끊어지는 일이 없이 점진적으로 광도를 잃어가는 장기 수명광원으로서, 급작스런 고장 현상(부점등)이 발생할 가능성이 적어 신뢰성과 안정성이 매우 높은 광원이다. On the other hand, unlike conventional light sources, LEDs are long-life light sources that gradually lose their luminosity without being cut off in a short period of time. As a result, there is little possibility of sudden failure (secondary illumination) .

하지만, LED 광원은 충분하지는 않더라도 수명이 다하는 순간까지 계속해서 빛을 방사하기 때문에 재래식 광원에 비해 안정적이기는 하지만, LED 역시 광출력 성능저하를 고려하여 적절한 시기에 교체되어야 할 필요가 있다. However, although the LED light source is not sufficient, the LED continuously emits light until the end of its life, so it is more stable than the conventional light source. However, the LED needs to be replaced at an appropriate time in consideration of deterioration of the light output performance.

왜냐하면, LED 의 경우에도 지속적 사용에 따라 광속이 점점 낮아지는 성능저하 및 열화고장 현상이 발생하며, 이로 인하여 출력 감소와 더불어 색특성의 변화까지 나타나게 되기 때문이다. This is because, even in the case of LEDs, degradation of performance and deterioration of the light flux due to continuous use of the light flux occur, resulting in reduction of output and change of color characteristics.

특히, LED가 내시경과 같이 의료광원으로 사용되는 경우는, 의료공간에 적합한 광출력과 색온도를 구현하고 일정하게 유지하는 것은 사용자(의사) 편리성, 안전성 문제와 직결되기 때문에 교체에 대한 기준은 더욱 엄격하게 적용되어야 하며, LED 광출력 성능저하에 따라 광출력이 임계 기준 이하에 도달하기 이전에 교체되어야 한다.Particularly, when the LED is used as a medical light source like an endoscope, since the light output and the color temperature suitable for the medical space are implemented and maintained constantly, the standard for replacement is directly related to the user convenience Must be strictly applied and must be replaced before the light output falls below the threshold reference level due to degraded LED light output performance.

그런데, LED의 성능 저하 속도는 주입전류 및 전압과 같은 구동조건, 온도, 열부하 변화 같은 외부 인자에 따라 다르므로, 개별 LED의 특성 변화에 대해 적절히 대응하여 LED를 교체함으로써 의료광원으로서의 신뢰성을 유지하는 것이 매우 중요하다.However, since the performance degradation rate of an LED differs depending on external factors such as driving conditions such as injection current and voltage, temperature, and heat load change, it is possible to maintain reliability as a medical light source by appropriately responding to changes in characteristics of individual LEDs, It is very important.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, LED 광원을 이용하는 내시경의 조명 성능을 더욱 용이하고 효과적으로 유지하여 내시경의 신뢰성과 안정성을 더욱 증가시킬 수 있도록 해 주는 내시경 조명 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an endoscope illumination system capable of further increasing the reliability and stability of the endoscope by more easily and effectively maintaining illumination performance of the endoscope using the LED light source .

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 내시경 조명 시스템은, LED 광원, 광 전달부, 광 집속부, 광속 검출부, 광원 평가부, 및 평가 정보 출력부를 포함한다.In order to achieve the above object, an endoscope illumination system according to the present invention includes an LED light source, a light transmission unit, a light focusing unit, a light flux detection unit, a light source evaluation unit, and an evaluation information output unit.

광 전달부는 LED 광원에서 생성된 광을 내시경 말단으로 전달하고, 광 집속부는 LED 광원에서 생성된 광을 광 전달부로 집속하고, 광속 검출부는 광 집속부에 의해 집속되는 광의 광속을 검출하고, 광원 평가부는 LED 광원의 구동 정보와 검출된 광속의 정보로부터 LED 광원의 효율을 산출하여 LED 광원의 광출력 효율 성능을 평가하며, 평가 정보 출력부는 광원 평가부에 평가된 LED 광원의 광출력 효율 평가 결과를 출력한다.The light transmitting portion transmits the light generated from the LED light source to the endoscope end, the light focusing portion focuses the light generated from the LED light source to the light transmitting portion, the light flux detecting portion detects the light flux of the light focused by the light focusing portion, The evaluation information output unit evaluates the light output efficiency evaluation result of the LED light source evaluated in the light source evaluation unit by evaluating the efficiency of the LED light source by calculating the efficiency of the LED light source from the driving information of the LED light source and the information of the detected light flux Output.

이와 같은 구성에 의하면, LED 광원에서 발생되어 광 전달부로 전달되는 광속의 정보와 LED 광원의 구동 정보를 이용하여 단순 LED 광원의 광출력 변화 측정이 아닌 LED 광원의 광출력 효율 성능을 평가함으로써, 구동 조건의 변화에 따른 LED 광원의 광출력 및 특성이 달라진 것을 관찰하는 것이 아니라, LED 광원의 성능 저하 변화를 관찰할 수 있어 LED의 특성 변화에 적절히 대응할 수 있으므로, LED 광원을 이용하는 내시경의 조명 성능을 더욱 용이하고 효과적으로 유지할 수 있게 된다.According to such a configuration, the light output efficiency performance of the LED light source is evaluated by measuring the light output change of the simple LED light source using the information of the light flux generated in the LED light source and transmitted to the light transmission portion and the driving information of the LED light source, It is possible to observe the change in the performance of the LED light source to observe the change of the characteristics of the LED light source without observing the change in the light output and characteristic of the LED light source according to the change of the condition. So that it can be maintained more easily and effectively.

이때, 광속 검출부는 광 집속부에 의해 형성되는 광 경로에서 직접 광속을 검출할 수 있으며, 광 집속부에 의해 형성되는 광 경로상의 광의 일부를 추출하여 광속을 검출할 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 광원에서 방출되는 총 광속이 아니라 LED 광원으로부터 광 집속부에 의해 내시경에 실질적으로 집속되는 광속을 검출함으로써, 보다 정확한 광원의 조명 성능을 측정할 수 있게 된다.At this time, the light flux detector may detect the light flux directly in the light path formed by the light focusing part, and may extract a part of the light on the light path formed by the light focusing part to detect the light flux. According to such a configuration, it is possible to measure the illumination performance of a more accurate light source by detecting the light flux substantially focused on the endoscope by the light focusing section from the LED light source, rather than the total light flux emitted from the light source.

또한, 광의 일부 추출을 위해, 광 경로상에서 집속되는 광의 미리 설정된 부분을 광속 검출부로 전달하는 광 분리부를 더 포함할 수 있으며, 이때, 광 분리부는 광 분리부로 입사되는 광의 미리 설정된 부분을 광속 검출부로 반사하거나, 광 분리부로 입사되는 광의 미리 설정된 부분을 광속 검출부로 투과할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 광전달부로 전달되는 광속의 일부를 광 경로에서 분리하여 광 경로 외부에서 측정함으로써, 광속 측정으로 인한 광 경로상의 영향을 최소화할 수 있게 된다.The optical splitting unit may further include a light splitting unit that transmits a predetermined portion of the light focused on the optical path to the light flux detecting unit for partially extracting the light, Or a predetermined portion of the light incident on the light separating portion can be transmitted to the light flux detecting portion. According to this configuration, a part of the light beam transmitted to the light transmitting portion is separated from the light path and measured outside the light path, thereby minimizing the influence on the light path due to the light flux measurement.

또한, 광 분리부는 서로 다른 복수의 LED 광원의 광 경로상에 위치할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 서로 다른 복수의 LED 광원 모두에 대해 용이하게 광속을 측정할 수 있게 된다.Further, the optical isolator may be located on the optical path of a plurality of different LED light sources. According to this configuration, the light flux can be easily measured for all of the plurality of different LED light sources.

또한, 구동 정보는 LED 광원으로 공급되는 전류 정보, LED 광원으로 공급되는 전압 정보, 또는 LED 광원의 온도 정보 등을 포함할 수 있으며, 광원 평가부는 측정된 광속 및 구동 조건을 기반으로 LED 광원의 광출력 효율 저하를 평가하여, 설정 기준치 이하로 떨어지면 평가 정보 출력부는 LED 광원의 교체 알림 신호를 출력할 수 있다.The driving information may include current information supplied to the LED light source, voltage information supplied to the LED light source, or temperature information of the LED light source, and the light source evaluating unit may calculate the light amount of the LED light source based on the measured light flux and driving conditions. The evaluation information output unit can output the replacement notification signal of the LED light source when the output efficiency falls below the set reference value.

또한, 광원 평가부에 의해 평가된 LED 광원의 성능이 미리 설정된 광원 전환 또는 교체 범위에 해당하는 경우 미리 설정된 예비 LED 광원을 구동하는 광원 전환부를 더 포함할 수 있으며, 이때, 예비 LED 광원에 전력을 공급하는 예비 전원부를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 과전류 등의 특수한 상황에 의해 LED 광원의 성능이 급격하게 열화되거나 LED 광원의 전원 공급 회로에 문제가 발생한 경우에도 안정적이고 신뢰성 있는 내시경 조명 동작을 수행할 수 있게 된다.In addition, when the performance of the LED light source evaluated by the light source evaluating unit corresponds to a predetermined light source switching or replacement range, the light source switching unit may further include a light source switching unit for driving the predetermined spare LED light source. And a power supply unit for supplying power to the power supply unit. According to such a configuration, stable and reliable illumination of the endoscope can be performed even when the performance of the LED light source is drastically deteriorated due to a special situation such as an overcurrent or a problem occurs in the power supply circuit of the LED light source.

본 발명에 의하면, LED 광원에서 발생되어 광 전달부로 전달되는 광속의 정보와 LED 광원의 구동 정보를 이용하여 LED 광원의 광출력 효율 성능을 평가함으로써, 서로 다른 특성, 및 작동 조건을 가지는 개별 LED의 성능 저하 변화에 적절히 대응할 수 있게 되어, LED 광원을 이용하는 내시경의 조명 성능을 더욱 용이하고 효과적으로 유지할 수 있게 된다.According to the present invention, by evaluating the light output efficiency performance of the LED light source by using the information of the light flux generated in the LED light source and transmitted to the light transmitting portion and the driving information of the LED light source, It is possible to appropriately cope with the change in the performance degradation, so that the illumination performance of the endoscope using the LED light source can be maintained more easily and effectively.

또한, LED 광원에서 방출되는 광속이 아니라 광 집속부에 의해 실질적으로 내시경으로 집속되는 광속과 광출력 효율 변화를 관찰함으로써, 보다 정확한 LED 광원의 조명 성능을 파악할 수 있게 된다.Further, by observing the light flux and the light output efficiency change which are substantially converged on the endoscope by the light focusing part, rather than the light flux emitted from the LED light source, the illumination performance of the LED light source can be grasped more accurately.

또한, 광전달부로 전달되는 광속의 일부를 광 경로에서 분리하여 광 경로 외부에서 측정함으로써, 광속 측정으로 인한 광 경로의 영향을 최소화할 수 있게 된다.Further, by separating a part of the light flux transmitted to the light transmitting portion from the light path and measuring the light flux outside the light path, the influence of the light path due to the light flux measurement can be minimized.

또한, 서로 다른 복수의 LED 광원 모두에 대해 용이하게 광속을 측정할 수 있게 된다.In addition, it becomes possible to easily measure the luminous flux for all of the plurality of different LED light sources.

또한, 과전류 등의 특수한 상황에 의해 LED 광원의 성능이 급격하게 열화되거나 LED 광원의 전원 공급 회로에 문제가 발생한 경우에도 이를 감지하고 예비 LED 광원을 구동함으로써 안정적이고 신뢰성 있는 내시경 조명 동작을 수행할 수 있게 된다.In addition, even when the performance of the LED light source deteriorates suddenly due to a special situation such as an overcurrent or a problem occurs in the power supply circuit of the LED light source, it is sensed and a stable and reliable endoscope illumination operation can be performed by driving the spare LED light source .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 조명 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 내시경 조명 시스템을 실제로 구현한 제 1 구현예의 개략적인 블록도.
도 3은 도 2의 광속 검출 장치가 광 경로 상에 위치한 예가 도시된 도면.
도 4는 도 2의 광속 검출 장치가 광 경로 밖에 위치하는 예가 도시된 도면.
도 5는 시간에 따라 저하되는 LED 광원 광속을 도시한 그래프.
도 6은 시간에 따라 저하되는 LED 광원의 광속을 유지시키기 위해 증가되는 전력 공급양을 도시한 그래프.
도 7은 도 1의 내시경 조명 시스템을 실제로 구현한 제 2 구현예의 개략적인 블록도.1 is a schematic block diagram of an endoscopic lighting system in accordance with an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a schematic block diagram of a first embodiment that actually implements the endoscopic lighting system of Figure 1;
Fig. 3 is a view showing an example in which the light-beam detecting device of Fig. 2 is located on an optical path; Fig.
Fig. 4 is a diagram showing an example in which the light beam detecting device of Fig. 2 is located outside the optical path; Fig.
5 is a graph showing the LED light source flux which decreases with time;
6 is a graph showing the amount of power supply increased to maintain the luminous flux of an LED light source that decreases with time.
Figure 7 is a schematic block diagram of a second embodiment that actually implements the endoscopic illumination system of Figure 1;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 조명 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 2는 도 1의 내시경 조명 시스템을 실제로 구현한 제 1 구현예의 개략적인 블록도이다. FIG. 1 is a schematic block diagram of an endoscopic illumination system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic block diagram of a first embodiment that actually embodies the endoscopic illumination system of FIG.

도 1에서, 내시경 조명 시스템(100)은, LED 광원(110), 광 전달부(120), 광 집속부(130), 광속 검출부(140), 광 분리부(150), 광원 평가부(160), 평가 정보 출력부(170), 광원 전환부(180), 및 예비 전원부(190)를 포함한다.1, an endoscope illumination system 100 includes an LED light source 110, a light transmission unit 120, a light focusing unit 130, a light flux detection unit 140, a light separation unit 150, a light source evaluation unit 160 An evaluation information output unit 170, a light source switching unit 180, and a spare power source unit 190. [

광 전달부(120)는 LED 광원(110)에서 생성된 광을 내시경 말단으로 전달하고, 광 집속부(130)는 LED 광원(110)에서 생성된 광을 광 전달부(120)로 집속한다. 도 2에서 광 전달부(120)는 내시경 광섬유 가이드로, 광 집속부(130)는 광학계로 각각 구현되어 있는 것을 확인할 수 있다.The light transmitting unit 120 transmits the light generated from the LED light source 110 to the end of the endoscope and the light focusing unit 130 collects the light generated from the LED light source 110 into the light transmitting unit 120. In FIG. 2, it can be seen that the optical transmission unit 120 is implemented as an endoscopic optical fiber guide, and the light focusing unit 130 is implemented as an optical system.

광속 검출부(140)는 광 집속부(130)에 의해 집속되는 광의 광속을 검출한다. LED에 의해 생성된 광속을 측정함에 있어 LED 광원 모듈의 구조를 포함하여 내부반사 및 투과 요소 등 검출기의 위치에 대한 고려가 있어야 한다. 이에 따라, 광속 검출부(140)는 LED 광원(110)에서 출력되는 광이 아니라 광 집속부(130)에 의해 집속되는 광의 광속을 검출한다.The light flux detecting unit 140 detects the light flux of the light focused by the light focusing unit 130. In measuring the light flux produced by the LED, consideration should be given to the position of the detector, including the structure of the LED light source module, such as the internal reflection and transmission elements. Accordingly, the light-flux detecting unit 140 detects the light flux of the light focused by the light focusing unit 130, not the light output from the LED light source 110.

광원 내부에서 LED에 의해 발생되는 광은 집속 광학계를 거치는 광 경로 내에 위치하여 내시경까지 전달될 수도 있지만, 광 경로 중간에서 반사 또는 산란되거나, 광학계를 투과하지 않고 방사되거나, 광원 내부 공간 표면에서 반사되는 등의 현상이 일어날 수 있기 때문이다.  Light generated by the LED inside the light source may be located in the light path passing through the focusing optical system and may be transmitted to the endoscope, but may be reflected or scattered in the middle of the light path, emitted without passing through the optical system, And so on.

도 2에서, 광속 검출부(140)는 광속 검출 장치로 구현되어 있다. 광속 검출을 위해, 광속 검출부(140)는 광 집속부(130)에 의해 형성되는 광 경로에서 직접 광속을 검출할 수도 있으며, 광 집속부(130)에 의해 형성되는 광 경로상의 광의 일부를 추출하여 광속을 검출할 수도 있다. 2, the luminous flux detection unit 140 is embodied as a luminous flux detection device. The light flux detecting unit 140 may detect the light flux directly in the light path formed by the light focusing unit 130 and may extract a part of the light on the light path formed by the light focusing unit 130 The light flux may be detected.

도 3은 도 2의 광속 검출 장치가 광 경로 상에 위치한 예가 도 4는 광속 검출 장치가 광 경로 밖에 위치하는 예가 각각 도시된 도면이다. 도 3에서 광속 검출 장치가 광학계 사이의 광 경로상에 위치하여 광학계에서 전달되는 광속을 직접 검출하는 예를, 도 4에서 광속 검출 장치가 광학계 사이의 광 경로 밖에서 광 분리부(150)에 의해 일부 추출된 광속을 검출하는 예를 각각 확인할 수 있다.Fig. 3 shows an example in which the light-detecting device of Fig. 2 is located on the optical path. Fig. 4 shows an example in which the light-detecting device is located outside the optical path. In FIG. 3, an example in which the luminous flux detection device is located on the optical path between the optical systems and directly detects the luminous flux transmitted from the optical system is shown in FIG. 3 by the luminous flux detection device And an example of detecting the extracted luminous flux can be respectively confirmed.

즉, LED 광원으로부터 내시경을 통해 관찰부위로 제공되는 광속의 변화를 모니터링하기 위하여, 광속 검출 장치는 단수 또는 복수개의 LED 광원으로부터 내시경까지 이르는 광 경로 상에서 내시경에 직접 집속되는 광속을 검출할 수 있는 위치, 또는 내시경에 이르는 광 경로에는 포함되지 않으나 반사 또는 투과 등을 통해 내시경에 집속되는 광속의 크기와 상관관계를 갖는 광속을 검출할 수 있는 위치에 배치되도록 구성될 수 있다.That is, in order to monitor the change of the light flux provided to the observation site through the endoscope from the LED light source, the light flux detector detects the light flux that is directly focused on the endoscope on the light path from the single or plural LED light sources to the endoscope, , Or a position that is not included in the light path leading to the endoscope but can detect the light flux having a correlation with the magnitude of the light flux that is focused on the endoscope through reflection, transmission, or the like.

광 분리부(150)는 광 경로상에서 집속되는 광의 미리 설정된 부분을 광속 검출부(140)로 전달한다. 이를 위해, 광 분리부(150)는 광 분리부(150)로 입사되는 광의 미리 설정된 부분을 광속 검출부(140)로 반사하거나, 광 분리부(150)로 입사되는 광의 미리 설정된 부분을 광속 검출부(140)로 투과할 수 있다.The optical splitter 150 transmits a predetermined portion of the light focused on the optical path to the light flux detector 140. For this purpose, the optical splitting unit 150 reflects a predetermined portion of the light incident on the optical splitting unit 150 to the light flux detecting unit 140 or a predetermined portion of the light incident on the light splitting unit 150 to the light flux detecting unit 140, respectively.

도 4에서 광 분리부(150)는 다이크로익 미러(dichroic mirror) 또는 다이크로익 필터(dichroic filter)로 구현되고, 광학계 사이의 광 경로상에 위치하며, 내시경 광섬유 가이드로 전달되는 광의 일부를 분리하여 광속 검출 장치로 전달하는 것을 확인할 수 있다.4, the optical isolator 150 is implemented as a dichroic mirror or a dichroic filter. The optical isolator 150 is located on the optical path between the optical systems and includes a part of the light transmitted through the endoscope optical fiber guide And then transmitted to the light-flux detecting device.

또한, 광 분리부(150)는 LED(112)로부터 입사되는 광의 일부를 반사하여 광속 검출 장치로 전달하며, LED(114)로부터 입사되는 광의 일부를 투과하여 광속 검출 장치로 전달하는 것을 확인할 수 있다. 이때, 투과되는 광의 양과 반사되는 광의 양은 다이크로익 미러 또는 필터의 코팅 형태에 의해 미리 설정될 수 있다.The optical separation unit 150 reflects a part of the light incident from the LED 112 and transmits the reflected light to the luminescence detection device and transmits a part of the light incident from the LED 114 to the luminescence detection device . At this time, the amount of light to be transmitted and the amount of light to be reflected can be preset by the coating form of the dichroic mirror or the filter.

또한, 광 분리부(150)는 서로 다른 복수의 LED 광원의 광 경로상에 위치할 수 있다. 도 4에서 광 분리부(150)가 LED(112)와 LED(114)의 광 경로에 위치하여 동시에 서로 다른 LED(112, 114)로부터 입사된 광을 분리하는 것을 확인할 수 있다. 이때, 광 분리부(150)를 구현하는 다이크로익 필터는 서로 다른 LED(112, 114)에 대응하여 각각 미리 설정된 광의 양을 분배 및 결합할 수 있는 형태로 코팅이 되어야 할 것이다.Further, the optical isolator 150 may be located on the optical path of a plurality of different LED light sources. 4, it can be seen that the light separating unit 150 is located in the optical path of the LED 112 and the LED 114, and at the same time, the light incident from the different LEDs 112 and 114 is separated. In this case, the dichroic filter implementing the light separating unit 150 may be coated in a form capable of distributing and combining predetermined amounts of light corresponding to the different LEDs 112 and 114, respectively.

광원 평가부(160)는 LED 광원(110)의 구동 정보와 검출된 광속의 정보로부터 LED 광원(110)의 효율을 산출하여 LED 광원(110)의 성능을 평가한다. 이때, 구동 정보는 LED 광원으로 공급되는 전류 정보, LED 광원으로 공급되는 전압 정보, 또는 LED 광원의 온도 정보를 포함할 수 있다. The light source evaluating unit 160 evaluates the performance of the LED light source 110 by calculating the efficiency of the LED light source 110 from the driving information of the LED light source 110 and the information of the detected light flux. At this time, the driving information may include current information supplied to the LED light source, voltage information supplied to the LED light source, or temperature information of the LED light source.

도 2에서 광원 평가부(160)는 LED 감가상각 연산장치로 구현되어 있으며, LED 구동회로로부터 전달되는 구동 정보와 광속 검출장치로부터 전달되는 광속 정보를 입력받는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 2, the light source evaluating unit 160 is implemented as an LED depreciation calculator, and it can be confirmed that the driving information transmitted from the LED driving circuit and the light flux information transmitted from the light flux detecting apparatus are received.

광원 평가부(160)를 구현하는 LED 감가상각 연산장치는, LED 구동회로로부터 LED 구동전류, 구동전압, 온도 등의 구동정보와, 내시경으로 제공되는 광속의 측정값을 입력받아서 구동중인 LED의 광효율을 연산하고, 초기 LED의 광효율과 LED 성능 저하 설정 기준치와 판단하는 컴퓨터 또는 메모리가 탑재된 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. An LED depreciation arithmetic unit that implements the light source evaluation unit 160 receives driving information such as an LED driving current, a driving voltage, and a temperature from the LED driving circuit and a measurement value of a light flux provided to the endoscope, And a microprocessor equipped with a computer or a memory for determining the light efficiency of the initial LED and the LED performance deterioration setting reference value.

평가 정보 출력부(170)는 광원 평가부(150)에 평가된 LED 광원의 평가 정보를 출력한다. 이때, 평가 정보는 사용자가 이해할 수 있는 어떠한 내용이나 형태로도 제공될 수 있으며, 이를 출력하는 출력 형태도 필요에 따라 다양하게 구현될 수 있다.The evaluation information output unit 170 outputs the evaluation information of the LED light source evaluated in the light source evaluation unit 150. [ At this time, the evaluation information may be provided in any content or form that the user can understand, and the output format for outputting the evaluation information may be variously implemented as needed.

예를 들어, 평가 정보 출력부(170)는 LED 광원의 교체 알림 신호를 출력할 수 있으며, 도 2에서 평가 정보 출력부(170)는 LED 광효율 성능 설정 기준치 이하로 내려가는 경우 LED 교체 알림을 하는 LED 교체 알림 장치로 구현된 예가 도시되어 있다.For example, the evaluation information output unit 170 may output a replacement notification signal of the LED light source. In FIG. 2, when the evaluation information output unit 170 goes below the LED light efficiency performance setting reference value, An example implemented with a replacement notification device is shown.

LED 수명은 일반적으로 빛의 세기가 시간의 흐름에 따라서 줄어든다. 도 5는 시간에 따라 저하되는 LED 광원 광속을 도시한 그래프이다. LED lifetime generally decreases with the passage of time. 5 is a graph showing the LED light source luminous flux which decreases with time.

또한, 시간이 지남에 따라 LED는 처음의 밝기보다 밝기가 감소하게 되므로, 일정한 광속을 유지하기 위해서는 power의 조절이 필요하다. 즉 시간이 경과에 따라 광속이 감소하므로 일정한 광속을 유지하려면 더 많은 power를 공급되어야 한다. 즉 광효율(lm/w)이 떨어진다. Also, since the brightness of the LED decreases over time, the power needs to be adjusted to maintain a constant flux. That is, since the flux decreases with time, more power must be supplied to maintain a constant flux. That is, the light efficiency (lm / w) falls.

그러나 주입전류를 증가시켜 광속을 증가시키게 되면 LED 소자에 주입된 전류에 의해 줄-열이 발생하며, LED의 성능 저하와 신뢰성 저하가 가속된다. 도 6은 시간에 따라 저하되는 LED 광원의 광속을 유지시키기 위해 증가되는 전력 공급량을 도시한 그래프이다. However, if the luminous flux is increased by increasing the injection current, the current injected into the LED element generates a line-heat, thereby lowering the performance and reliability of the LED. Fig. 6 is a graph showing the amount of power supply increased to maintain the luminous flux of the LED light source that decreases with time.

이에 따라, 본 발명에서는 광속, 구동전력을 통해 측정된 광효율이 의료 내시경 시스템에서 안전하고 신뢰성 있게 제공되어야 하는 광속 및 광효율 설정 기준치 이하로 떨어지면 LED 광원 교체 알림을 주는 모니터링 시스템을 제시하고 있는 것이다.Accordingly, the present invention proposes a monitoring system that provides notification of LED light source replacement if the light efficiency measured through the luminous flux and the driving power falls below a luminous flux and luminous efficiency setting reference value that should be securely and reliably provided in the medical endoscope system.

광원 전환부(180)는 광원 평가부(160)에 의해 평가된 LED 광원의 성능이 미리 설정된 광원 전환 범위에 해당하는 경우 미리 설정된 예비 LED 광원을 구동하고, 예비 전원부(190)는 예비 LED 광원에 전력을 공급한다. The light source switching unit 180 drives a predetermined spare LED light source when the performance of the LED light source evaluated by the light source evaluating unit 160 corresponds to a predetermined light source switching range, and the spare power source unit 190 drives the spare LED light source Power supply.

도 7은 도 1의 내시경 조명 시스템을 실제로 구현한 제 2 구현예의 개략적인 블록도이다. 도 7에서 광원 전환부(180)는 별도의 구성이 아니라 광원 평가부(160)와 함께 LED 감각상각 연산장치 하나의 구성으로 구현된 것을 확인할 수 있다. FIG. 7 is a schematic block diagram of a second embodiment that actually implements the endoscopic illumination system of FIG. 1; In FIG. 7, the light source switching unit 180 is not a separate structure, and it is confirmed that the light source switching unit 180 is implemented as a single LED sense amperage unit together with the light source evaluation unit 160.

또한, 도 2에서와는 달리 도 7에서는, LED 감가상각 연상장치, 광속 검출장치, LED 교체 알림 장치 등이 LED 및 LED 구동회로 및 전원장치와 별개로 구성된 것을 확인할 수 있다.In addition, unlike FIG. 2, it can be seen in FIG. 7 that the LED depreciation associating device, the light flux detecting device, the LED replacement notifying device, and the like are configured separately from the LED, the LED driving circuit, and the power supply device.

이러한 구성은, 의도치 않는 광속 저하 상태(전원 공급 중단 즉 정전시나 LED 광효율 저하 교체 알림시)를 감지하여 별도의 제2의 LED 광원을 구동하기 위해 적용할 수 있으며, 이때, 제2전원장치는 내부 배터리 또는 외장형 전원장치로 구성될 수 있다. Such a configuration can be applied to drive a separate second LED light source by sensing an unintentional state of light flux (when power supply interruption, that is, when a power failure or LED light efficiency deterioration is notified), and the second power source device An internal battery or an external power supply.

정리하면, 고수명과 고효율을 갖춘 LED 광원은 의료 현장에서 다양하게 활용되고 있는데, 특히 LED 광원이 의료 광원으로 사용되는 경우 안정성 및 사용자(의사) 편리성 등과 관련하여 발생할 수 있는 고장에 대한 문제점을 사전에 제거할 수 있는 신뢰성이 매우 중요하다. In summary, the LED light source with high water efficiency and high efficiency is widely used in the medical field. Especially, when the LED light source is used as the medical light source, the problem about the trouble that may occur with regard to stability and user convenience The reliability that can be removed is very important.

고출력 LED 경우 소비전력이 높아 발생하는 열이 많은데, 생성된 열을 내부에서 지속적으로 지니게 되면 소자 온도 상승하여 효율적인 광 방출이 저해되고 열적 스트레스가 발생하여 단기적으로는 광 효율이 저하되며, 장기적으로는 LED 수명을 감소시키게 된다. 또한, 접합온도 상승의 영향으로 LED의 중심파장이 길어져 색온도와 더불어 연색성 지수 등 광학적 특성변화가 발생하게 된다.In the case of high output LEDs, there is a lot of heat due to high power consumption. If the generated heat is continuously held in the device, the temperature of the device rises and efficient light emission is hindered and thermal stress is generated. In the short term, Thereby reducing the lifetime of the LED. In addition, the center wavelength of the LED is lengthened due to the influence of the increase of the junction temperature, and the optical characteristics such as the color temperature and the color rendering index are changed.

LED는 사용하는 기간동안 광속이 서서히 저하되는데, 광속의 저하속도는 접합온도, 주위온도, 구동전류 등의 사용방법에 의해 변화한다. 성능이 저하된 LED의 광속을 증가시키기 위해 구동전류를 증가시키게 되면, LED 소자에 주입된 전류에 의해 줄-열(Joule heating)이 발생하며 LED의 효율저하와 신뢰성 저하를 가속하게 된다. During the period of use, the luminous flux of the LED gradually decreases. The rate of decrease of the luminous flux changes depending on the use method such as the junction temperature, ambient temperature, driving current, and the like. If the driving current is increased in order to increase the luminous flux of the degraded LED, joule heating occurs due to the current injected into the LED element, thereby accelerating degradation of the efficiency and reliability of the LED.

이에 따라, 본 발명에서는 내시경으로 제공되는 광의 안전성과 신뢰성을 확보하기 위하여 LED에서 내시경까지 광 경로에 위치하거나 또는 내시경으로 들어가는 광속 크기에 비례하는 광속을 갖는 광 경로에서 광속을 측정할 수 있도록 구성된 광 검출 장치, 광속 검출 장치에서 측정된 광속과 LED 구동 회로로부터 얻은 LED 구동조건 (구동전류, 구동전압, 온도 등)을 가지고 LED 광효율(lm/w)을 계산하고 이를 초기 광효율 기준값과 비교하여 광속 기준값 이상 또는 이하인지를 판단하는 하는 LED 감가상각 연상장치, 및 광효율 측정값이 기준치보다 작으면 교체 알림을 표시하는 LED 교체 알림 장치 등을 포함하여 구성되는 내시경 조명 시스템을 제시한다.Accordingly, in the present invention, in order to secure the safety and reliability of the light provided by the endoscope, the light that is positioned in the optical path from the LED to the endoscope or that is configured to measure the light flux in the optical path having a light flux proportional to the size of the light flux entering the endoscope The LED light efficiency (lm / w) is calculated with the light flux measured by the detecting device and the light flux detecting device and the LED driving conditions (driving current, driving voltage, temperature, etc.) obtained from the LED driving circuit, and compared with the initial light efficiency reference value, And an LED replacement notifying device for indicating a replacement notification when the measured value of light efficiency is smaller than a reference value, and the like.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.Although the present invention has been described in terms of some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereby but should be modified and improved in accordance with the above-described embodiments.

100: 내시경 조명 시스템
110: LED 광원
120: 광 전달부
130: 광 집속부
140: 광속 검출부
150: 광 분리부
160: 광원 평가부
170: 평가 정보 출력부
180: 광원 전환부
190: 예비 전원부100: Endoscopic illumination system
110: LED light source
120:
130: light focusing part
140:
150:
160: Light source evaluation unit
170: Evaluation information output section
180: Light source switching section
190:

Claims (13)

LED 광원;
상기 LED 광원에서 생성된 광을 내시경 말단으로 전달하는 광 전달부;
상기 LED 광원에서 생성된 광을 상기 광 전달부로 집속하는 광 집속부;
상기 광 집속부에 의해 집속되는 광의 광속을 검출하는 광속 검출부;
상기 LED 광원의 구동 정보와 상기 검출된 광속의 정보로부터 상기 LED 광원의 효율을 산출하여 상기 LED 광원의 성능을 평가하는 광원 평가부; 및
상기 광원 평가부에 평가된 LED 광원의 평가 정보를 출력하는 평가 정보 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
LED light source;
A light transmission unit for transmitting light generated from the LED light source to an endoscope end;
A light focusing unit for focusing the light generated by the LED light source to the light transmitting unit;
A light flux detector for detecting a light flux of light to be focused by the light focusing unit;
A light source evaluation unit for evaluating the performance of the LED light source by calculating the efficiency of the LED light source from the driving information of the LED light source and the information of the detected light flux; And
And an evaluation information output unit for outputting evaluation information of the LED light source evaluated in the light source evaluation unit.
청구항 1에 있어서,
상기 광속 검출부는 상기 광 집속부에 의해 형성되는 광 경로에서 직접 광속을 검출하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the light flux detecting unit detects the light flux directly in an optical path formed by the light focusing unit.
청구항 1에 있어서,
상기 광속 검출부는 상기 광 집속부에 의해 형성되는 광 경로상의 광의 일부를 추출하여 광속을 검출하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the light flux detecting unit detects a light flux by extracting a part of light on an optical path formed by the light focusing unit.
청구항 3에 있어서,
상기 광 경로상에서 상기 집속되는 광의 미리 설정된 부분을 상기 광속 검출부로 전달하는 광 분리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method of claim 3,
Further comprising a light splitting unit for transmitting a predetermined portion of the focused light on the light path to the light flux detecting unit.
청구항 4에 있어서,
상기 광 분리부는 상기 광 분리부로 입사되는 광의 미리 설정된 부분을 상기 광속 검출부로 반사하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method of claim 4,
Wherein the light splitting unit reflects a predetermined portion of the light incident on the light splitting unit to the light flux detecting unit.
청구항 4에 있어서,
상기 광 분리부는 상기 광 분리부로 입사되는 광의 미리 설정된 부분을 상기 광속 검출부로 투과하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method of claim 4,
Wherein the light splitting unit transmits a predetermined portion of the light incident on the light splitting unit to the light flux detecting unit.
청구항 4에 있어서,
상기 광 분리부는 서로 다른 복수의 LED 광원의 광 경로상에 위치하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method of claim 4,
Wherein the optical isolator is located on a light path of a plurality of different LED light sources.
청구항 1에 있어서,
상기 구동 정보는 상기 LED 광원으로 공급되는 전류 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the driving information includes current information supplied to the LED light source.
청구항 8에 있어서,
청구항 1에 있어서,
상기 구동 정보는 상기 LED 광원으로 공급되는 전압 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method of claim 8,
The method according to claim 1,
Wherein the driving information includes voltage information supplied to the LED light source.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 구동 정보는 상기 LED 광원의 온도 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method according to claim 8 or 9,
Wherein the driving information includes temperature information of the LED light source.
청구항 1에 있어서,
상기 평가 정보 출력부는 상기 LED 광원의 교체 알림 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method according to claim 1,
And the evaluation information output unit outputs a replacement notification signal of the LED light source.
청구항 1에 있어서,
상기 광원 평가부에 의해 평가된 상기 LED 광원의 성능이 미리 설정된 광원 전환 범위에 해당하는 경우 미리 설정된 예비 LED 광원을 구동하는 광원 전환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a light source switching unit for driving a preset spare LED light source when the performance of the LED light source evaluated by the light source evaluation unit corresponds to a preset light source switching range.
청구항 12에 있어서,
상기 예비 LED 광원에 전력을 공급하는 예비 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경 조명 시스템.

The method of claim 12,
Further comprising a spare power supply for supplying power to the spare LED light source.

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