WO2019198380A1 - 医療用システム、光源装置、及び光源装置における光検出方法 - Google Patents

医療用システム、光源装置、及び光源装置における光検出方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019198380A1
WO2019198380A1 PCT/JP2019/008351 JP2019008351W WO2019198380A1 WO 2019198380 A1 WO2019198380 A1 WO 2019198380A1 JP 2019008351 W JP2019008351 W JP 2019008351W WO 2019198380 A1 WO2019198380 A1 WO 2019198380A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
light source
source device
scattering
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/008351
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智之 大木
善哉 長嶋
Original Assignee
ソニー株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ソニー株式会社 filed Critical ソニー株式会社
Priority to JP2020513116A priority Critical patent/JPWO2019198380A1/ja
Priority to US17/043,662 priority patent/US20210018167A1/en
Priority to EP19785872.3A priority patent/EP3779267A4/en
Publication of WO2019198380A1 publication Critical patent/WO2019198380A1/ja

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0638Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements providing two or more wavelengths
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/0457Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor sensing the operating status of the lighting device, e.g. to detect failure of a light source or to provide feedback to the device
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0655Control therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661Endoscope light sources
    • A61B1/0669Endoscope light sources at proximal end of an endoscope
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661Endoscope light sources
    • A61B1/0684Endoscope light sources using light emitting diodes [LED]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V15/00Protecting lighting devices from damage
    • F21V15/01Housings, e.g. material or assembling of housing parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00Globes; Bowls; Cover glasses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407Optical details
    • G02B23/2461Illumination
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10Controlling the light source
    • H05B47/105Controlling the light source in response to determined parameters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002Operational features of endoscopes
    • A61B1/00004Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
    • A61B1/00006Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of control signals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00Combination of light sources
    • F21Y2113/10Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30Semiconductor lasers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/255Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/145Beam splitting or combining systems operating by reflection only having sequential partially reflecting surfaces

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

【課題】光源の出力を変化させた場合に、光源の出力とモニター光との相関関係に変動が生じないようにする。 【解決手段】本開示に係る医療用システムは、観察対象を撮像する撮像装置と、前記観察対象に照射する光を生成する光源装置と、を備え、前記光源装置は、異なる色の光を合波する合波部と、前記合波部により合波された光を散乱させる散乱部と、前記散乱部により散乱された光を検出する受光素子と、を有する。散乱部により散乱された光を検出することで、光源の出力を変化させた場合に、光源の出力とモニター光との相関関係に変動が生じないようにすることができる。

Description

医療用システム、光源装置、及び光源装置における光検出方法
 本開示は、医療用システム、光源装置、及び光源装置における光検出方法に関する。
 従来、例えば下記の特許文献1には、白色光を出射する白色光源と、それぞれの出射光の光量を独立して調整可能なRGB光源と、白色光及び出射光を合波して照明光とする合波部と、それぞれの出射光の光量を制御する制御部と、を備える光源装置について記載されている。
国際公開第2016/092958号
 上記特許文献に記載された技術では、赤色光、緑色光、青色光のそれぞれをモニターするモニター部を設けている。しかし、光が出力されるまでの光路上からモニター光を取り出す構成の場合、光の照射範囲にムラが生じることに起因して、光源の出力を上げると、光源の出力とモニター部の検出値との相関関係に変動が発生する問題がある。
 そこで、光源の出力を変化させた場合に、光源の出力とモニター光との相関関係に変動が生じないようにすることが求められていた。
 本開示によれば、観察対象を撮像する撮像装置と、前記観察対象に照射する光を生成する光源装置と、を備え、前記光源装置は、異なる色の光を合波する合波部と、前記合波部により合波された光を散乱させる散乱部と、前記散乱部により散乱された光を検出する受光素子と、を有する、医療用システムが提供される。
 また、本開示によれば、異なる色の光を合波する合波部と、前記合波部により合波された光を散乱させる散乱部と、前記散乱部により散乱された光を検出する受光素子と、
 を備える、光源装置が提供される。
 また、本開示によれば、異なる色の光を合波することと、前記合波された光を散乱部により散乱させることと、前記散乱部により散乱された光を検出することと、を備える、光源装置における光検出方法が提供される。
 以上説明したように本開示によれば、光源の出力を変化させた場合に、光源の出力とモニター光との相関関係に変動が生じないようにすることができる。
 なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係る光源装置の構成を示す模式図である。 合波光学系の一例を示す模式図である。 ロッドインテグレータに入射したRGB光が、ロッドインテグレータ内で全反射を繰り返す様子を示す模式図である。 角形のロッドインテグレータの稜線から光が漏れる様子を示す図である。 ロッドインテグレータの断面形状のいくつかの例を示す模式図である。 、ロッドインテグレータと、ロッドインテグレータを支持する支持部材を示す模式図である。 受光素子により検出されたモニター光と、装置出力との相関関係を示す特性図である。 集光レンズからの反射位置に受光素子を配置してモニター光とする比較例を示す模式図である。 図8に示す構成例で得られるモニター光出力と装置出力との相関関係を示す特性図である。 筐体を散乱光学系として用いる構成例を示す模式図である。 光源装を備える医療用システムの構成を示す模式図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 なお、説明は以下の順序で行うものとする。
 1.前提となる技術
 2.光源装置の全体構成例
 3.合波光学系の構成例
 4.ロッドインテグレータの構成例
 5.散乱光学系の構成例
 6.モニター光と装置出力との相関関係
 7.筐体を散乱光学系として用いる構成例
 8.医療用システムの構成例
 1.前提となる技術
 対象の内部構造を視る装置として、内視鏡は広く普及している。内視鏡は特に医療の分野において術式技術の発展に伴い急速に普及し、多くの診療分野で不可欠なものとなっている。
 従来の内視鏡装置では、軟性鏡、硬性鏡を問わず、その照明用光源として、ランプ光源(キセノンランプやハロゲンランプ)や白色LED光源などの単一光源が主に用いられている。
 一方、白色光は複数の光の組み合わせによって生成できるため、赤色LED、緑色LED、青色LEDを合波する光源なども出現している。このような光源は、白色の色合いを自由に設定できるという利点をもっているが、その反面、光の配分比の正確なコントロールが求められる。配分比のコントロールには、現在照射されている光源の出力のレベルを正確に把握しなければならない。配分比が僅かに適正でない場合であっても、観察する人の眼には、「赤っぽい白」などのように本来は白色であるべき光に色が付いて見えてしまう。このため、上述のような配分比の正確なコントロールが求められる。
 一方、光源の出力を把握するために、光が出力されるまでの光路上から光源装置の装置出力と相関関係があるモニター光を取り出し、そのモニター光の変動で光源の出力を把握する手法がある。
 一般的にLED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)などの半導体光源は、出力を上げると(印加電流を増加すると)その放射角は広がる傾向にある。また、放射角の範囲内で、照射される光の強度にはバラツキがある。このため、光源の出力を上げると、放射角の広がりに伴い、受光素子に入射する光がこのバラツキによって変動する。この傾向は、放射角の範囲に対して受光素子の受光面積が小さくなるほど顕著になる。従って、光路上からモニター光を取り出す方法では、光源の出力とモニター光の出力との相関関係を良好にすることはできない。
 以上の点に鑑み、本実施形態では、放射角の範囲内で生じる光の強度のムラの影響を受けにくいモニター光を受光素子で受光し、その値を駆動部にフィードバックをして照明光の光量を制御する。
 2.光源装置の全体構成例
 まず、図1を参照して、本開示の一実施形態に係る光源装置1000の構成について説明する。図1に示すように、光源装置1000は、赤色光源(R光源)100、緑色光源(G光源)200、青色光源(B光源)300、赤色光源制御部110、緑色光源制御部210、青色光源制御部310、合波光学系(合波部)400、角型のロッドインテグレータ(光学部材)500、散乱光学系(散乱部)600、受光素子700、照明光学系800を有して構成されている。
 赤色光源100、緑色光源200、青色光源300のそれぞれは、半導体レーザから構成される。例えば、赤色光源100としてはGaInP量子井戸構造レーザダイオード(RLD)、緑色光源200としてはGaInN量子井戸構造レーザダイオード(GLD)、青色光源300としては、GaInN量子井戸構造レーザダイオード(BLD)が用いられる。
 赤色光源制御部110、緑色光源制御部210、青色光源制御部310は、赤色光源100、緑色光源200、青色光源300のそれぞれを制御する。合波光学系400は、赤色光源100、緑色光源200、青色光源300から出射された光を合成する。
 受光素子700は、可視光領域を赤、緑、青それぞれの色信号に分けて検出できるRGBカラーセンサから構成されている。より具体的には、受光素子700は、RGBカラーフィルタを組み合わせたフォトダイオードから構成されている。照明光学系800は、合波光学系400による合波により得られた白色光を観察対象に照射するための光学系である。
 3.合波光学系の構成例
 図2は、合波光学系400の一例を示す模式図である。図2に示すように、合波光学系400は、コリメートレンズ402,404,406、ミラー408、ダイクロイックミラー(DM1)410、ダイクロイックミラー(DM2)412、集光レンズ414を有して構成されている。
 赤色光源100、緑色光源200、青色光源300から出射された光線は、各コリメートレンズ402,404,406によりコリメートされる。赤色光はミラー408にて90°の角度で反射し、ダイクロイックミラー410、ダイクロイックミラー412を透過して集光レンズ414で集光される。緑色光は、ダイクロイックミラー410に向けて出射され、青色光は、ダイクロイックミラー412に向けて出射される。
 ダイクロイックミラー410は、赤色波長を透過し緑色波長を反射する光学特性を有している。ダイクロイックミラー412は、赤色波長、緑色波長を透過し、青色波長を反射する光学特性を有している。赤色光源100からの赤色波長は、ダイクロイックミラー410にて緑色光源200からの緑色波長と合波し、ダイクロイックミラー412にて青色光源300からの青色波長と合波する。合波された光は、集光レンズ414にて集光される。以上のようにして、赤色波長、緑色波長、青色波長が合波することで、合波光学系400から白色光のレーザを出射することができる。
 共通の集光レンズ414で集光させたRGB光は、ロッドインテグレータ500にカップリングされる。ロッドインテグレータ500は、例えば透明なガラス材から構成され、角柱形状を成している。ロッドインテグレータ500は、光の進行方向と直交する方向の断面が角形(正方形)とされている。ロッドインテグレータ500に入射したRGB光は、ロッドインテグレータ500内で全反射を繰り返し、入射した側の端面とは反対側の端面から出射する。
 4.ロッドインテグレータの構成例
 図3は、ロッドインテグレータ500に入射したRGB光が、ロッドインテグレータ500内で全反射を繰り返す様子を示す模式図である。RGB光は、ロッドインテグレータ500の上面502、側面504、下面506などの平面で全反射し、図3中に矢印で示すように、全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ500の中を進んでいく。このように、RGB光は、基本的には全反射によりロッドインテグレータ500の内部に閉じ込められて、ロッドインテグレータ500の中を進んでいく。
 一方、ロッドインテグレータ500の稜線(エッジ)508の近傍では、RGB光がロッドインテグレータ500の外に漏れる。ロッドインテグレータ500の断面形状を丸型とすると漏れ光は生じないが、ロッドインテグレータ500の断面形状を稜線508のある多角形形状とすると、稜線508の部分で光のミキシングが生じ、稜線508から僅かに光が漏れる。図4は、角形のロッドインテグレータ500の稜線508から光が漏れる様子を示す図である。図4に示すように、ロッドインテグレータ500の外形を示す輪郭に対して、その周囲に光が漏れていることが判る。本実施形態では、この漏れ光をモニター光として受光素子700で受光し、赤色光源100、緑色光源200、青色光源300の各光源の制御系である赤色光源制御部110、緑色光源制御部210、青色光源制御部310にフィードバックを行う。上述したように、受光素子700は、可視光領域を赤、緑、青それぞれの色信号に分けて検出できるため、モニター光に基づいて赤色光源100、緑色光源200、青色光源300を制御することで、各光源を最適に制御することができ、合波光学系400により合波された光を白色光に制御することが可能となる。
 従って、ロッドインテグレータ500の断面形状を多角形とし、稜線を設けることで、漏れ光を生じさせることができ、漏れ光をモニター光として検出することが可能となる。ここで、稜線のエッジが鋭いほど漏れ光が大きくなり、より強度の高い漏れ光を検出することができる。従って、ロッドインテグレータ500の断面形状が三角形の場合に、最も漏れ光の強度を高くすることができる。一方、例えば内視鏡の光源としてRGB光を使用する場合、ロッドインテグレータ500の断面形状の光が最終的に患部に照射されるため、円に近い形状の光を照射した方が三角形形状の光を照射するよりも広範囲に照らすことができ、視認性も良くなる。従って、このような場合は、ロッドインテグレータ500の断面形状を正方形、または正方形より頂点の多い多角形とすることが好適である。
 また、漏れ光の強度が小さいと、モニター光の出力に対してゲインをかけて出力を増大させることになり、ノイズの影響が大きくなる。このため、漏れ光の強度を大きくしてモニター光を検出することでノイズの影響を低減できる。
 従って、ロッドインテグレータ500の断面形状は、光源装置1000を使用する環境や、漏れ光の必要な強度に応じて適宜設定することが可能である。
 また、ロッドインテグレータ500の断面を多角形形状とすることで、RGB光がロッドインテグレータ500内で全反射を繰り返しながら進んでいくため、ミキシング効果により赤色、緑色、青色のムラを確実に無くす効果も得られる。
 図5は、ロッドインテグレータ500の断面形状のいくつかの例を示す模式図である。図5に示すように、ロッドインテグレータ500の断面形状として、正方形、六角形などの多角形形状を用いることができる。なお、多角形形状の頂点の数は3以上であれば良い。また、図5の右側の図に示すように、ロッドインテグレータ500の断面形状を円形とし、切欠き502を設けても良い。この場合、切欠き502の部分で漏れ光を生じさせることができる。
 5.散乱光学系の構成例
 図6は、ロッドインテグレータ500と、ロッドインテグレータ500を支持する支持部材510を示す模式図である。支持部材510は、図1に示した散乱光学系600に対応する。図6に示すように、ロッドインテグレータ500は、支持部材510によって両端部の近傍を支持されている。支持部材510は、例えばアルミニウムなどの金属によって構成されており、表面で光が反射するように構成されている。支持部材510には、ロッドインテグレータ500の延在する方向に沿って凹部512が設けられており、ロッドインテグレータ500は、凹部512の中に配置されている。これにより、ロッドインテグレータ500は、凹部512の両側面と下面510bによって囲まれている。なお、図6では、ハッチングを付した切断面で支持部材510を切断した状態を示している。このため、図6では、ロッドインテグレータ500の両側に位置する凹部512の両側面のうち、一方の側面510aのみが図示されており、側面510aと対向する側面は図示されていない。
 このような構成により、ロッドインテグレータ500の稜線からの漏れ光は、凹部510の両側面と下面510bにて散乱反射する。換言すれば、図6に示す座標系において、漏れ光は、凹部512を構成する壁面のうち、+x方向に位置する側面510aと、-x方向に位置する側面(不図示)と、-y方向に位置する下面510bの3面で散乱反射する。
 そして、凹部512の+y方向は開口され、そこに受光素子700が配置されている。つまり、受光素子700は、ロッドインテグレータ500を挟んで、凹部512の下面510bと対向する位置に配置されている。受光素子700の受光面は、ロッドインテグレータ500に向けられている。
 これにより、ロッドインテグレータ500の4つの稜線508からの漏れ光が凹部512内で散乱し、散乱した漏れ光が受光素子700により検出される。漏れ光を散乱させることで、光源の励起状態による変化が少なくなり、安定したモニター光を検出することが可能となる。従って、このようなモニター光に基づいて赤色光源100、緑色光源200、青色光源300を制御することで、色温度が安定した照明光を提供することができる。
 なお、図6に示す例では、凹部512の上部を開口する構成を示したが、凹部512の上部を閉塞し、ロッドインテグレータ500の上面においても漏れ光を散乱反射させるようにしても良い。
 受光素子700の受光面は、ロッドインテグレータ700が延在する方向と平行となるように配置されている。なお、受光素子700の受光面がロッドインテグレータ700の延在する方向に対して傾いていたとしても、受光面と、ロッドインテグレータ700及び支持部材510との位置関係が固定されていれば、モニター光を安定して検出することができる。従って、受光素子700の受光面は、ロッドインテグレータ500に向けられていれば良い。
 また、ロッドインテグレータ500への光の入射側よりも、ロッドインテグレータ500からの光の出射側の方がより漏れ光の強度が高くなる。従って、ロッドインテグレータ500の長手方向において、光の出射側の端面により近い位置に受光素子700を配置すると、漏れ光の受光強度を高めることができる。
 以上のように、漏れ光を散乱させずに受光素子700で検出することも可能であるが、漏れ光を散乱光学系600で散乱させることで、より安定したモニター光を検出することが可能となる。
 6.モニター光と装置出力との相関関係
 図7は、受光素子700により検出されたモニター光と、光源装置1000の装置出力との相関関係を示す特性図である。光源装置1000の装置出力は、光源装置1000が出射する光の強度を示している。また、モニター光の出力は、受光素子700で検出されるモニター光の強度を示している。図7に示すように、モニター光の出力と光源装置1000の装置出力とは、非常に良好な線形関係を示していることが判る。
 一方、図8は、集光レンズ414からの反射位置に受光素子700を配置してモニター光とする比較例を示す模式図である。また、図9は、図8に示す構成例で得られるモニター光の出力と装置出力との相関関係を示す特性図である。図8のような構成例は従前から提案されているが、図9に示すように、モニター光出力と装置出力との間の線形関係は崩れてしまう。この現象は、上述した半導体レーザの出力を上げるほど放射角が広がる現象に起因しており、受光素子の位置や受光面積に依存して相関関係が崩れてしまう。なお、図7及び図9に示すRは、相関係数(r)の二乗値を表しており、図7の方がRの値が大きく、Rの値が1に近い値となっており、モニター光の出力と装置出力との相関関係が良好であることを示している。変数x,yのデータがn組存在する場合((x,y),(x,y),・・・,(x,y))に、両者の相関係数(r)は下式で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 このため、図8に示す構成例では、モニター光出力と装置出力との良好な相関を得ることができないため、受光素子700で検出したモニター光の出力に基づいて、赤色光源100、緑色光源200、青色光源300を精度良く制御し、白色光を得ることは困難である。
 以上のように、本実施形態によれば、ロッドインテグレータ500からの漏れ光を支持部材510の凹部512で散乱反射させ、受光素子700で検出するため、モニター光出力と装置出力との良好な相関を得ることができる。従って、モニター光に基づいて、赤色光源100、緑色光源200、青色光源300を精度良く制御することが可能となる。
 7.筐体を散乱光学系として用いる構成例
 上述した例では、散乱反射された光をモニター光として使用するために、ロッドインテグレータ500の稜線からの漏れ光を利用した。一方、図10は、筐体を散乱光学系600として用いる構成例を示す模式図である。図10に示すように、赤色光源100、緑色光源200、青色光源300、合波光学系400を含む構成要素を筐体900で封止し、筐体900の内面902の反射による散乱でミキシングされた光をモニターする。
 この場合、筐体900の内面902は、何も表面処理を施さないノンコートとすることができる。上述した支持部材510と同様に、筐体900をアルミニウムなどの金属から構成し、内面902をノンコートとすることで、赤色光源100、緑色光源200、青色光源300、または合波光学系400からの漏れ光を内面902で散乱反射させることができる。
 また、筐体900の内面902には、ブラスト処理をして表面を荒らしたり、白アルマイト処理、硫酸バリウムコート処理など、より拡散反射しやすい表面処理を施してもよい。これにより、赤色光源100、緑色光源200、青色光源300、または合波光学系400からの漏れ光を内面902で良好に散乱反射させることができる。このように、筐体900の内面902は、漏れ光を吸収しないように構成されていれば良い。
 図10に示すように、筐体900に受光素子700が設けられている。受光素子700の受光面は筐体900の内部に向けられている。これにより、筐体900内で散乱した漏れ光をモニター光として、受光素子700で検出することができる。
 8.医療用システムの構成例
 図11は、光源装置1000を備える医療用システム3000の構成を示す模式図である。図11に示す医療用システム3000は、内視鏡システム、顕微鏡システムなどのシステムである。図11に示すように、医療用システム3000は、光源装置1000に加えて、撮像装置(カメラヘッド)2000を備える。
 撮像装置2000の内部には光学系及び撮像素子2010が設けられている。観察対象からの反射光(観察光)は光学系によって撮像素子2010に集光される。撮像素子2010によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。
 光源装置1000によって生成された光は、観察対象に向かって照射される。内視鏡システムの場合、光源装置1000によって生成された光は、撮像装置2000に接続された内視鏡の鏡筒の内部に延設されるライトガイドによって鏡筒の先端まで導光され、患者の体腔内の観察対象に向かって照射される。また、顕微鏡システムの場合、光源装置1000によって生成された光は、撮像装置2000から観察対象に向けて直接的に照射される。また、光源装置1000によって生成された光は、撮像装置2000を介さずに、観察対象に直接照射しても良い。
 以上説明したように本実施形態によれば、赤色光源100、緑色光源200、青色光源300からの漏れ光を散乱させ、散乱した光をモニター光として受光素子700で検出するようにした。これにより、光源装置の出力とモニター光との間の良好な相関関係を得ることができる。従って、モニター光出力に基づいて光源装置を最適に制御することが可能となる。
 以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
 例えば、上記実施形態では、主に医療用に用いられる光源装置に適用した例を示したが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、プロジェクターなどの光源装置に適用しても良い。また、工業用内視鏡など、工業用の用途の光源装置に適用しても良い。
 また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
 なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1) 観察対象を撮像する撮像装置と、
 前記観察対象に照射する光を生成する光源装置と、
 を備え、
 前記光源装置は、
 異なる色の光を合波する合波部と、
 前記合波部により合波された光を散乱させる散乱部と、
 前記散乱部により散乱された光を検出する受光素子と、
 を有する、医療用システム。
(2) 異なる色の光を合波する合波部と、
 前記合波部により合波された光を散乱させる散乱部と、
 前記散乱部により散乱された光を検出する受光素子と、
 を備える、光源装置。
(3) 前記合波部により合波された光が内部を透過する光学部材を備え、
 前記散乱部は、前記光学部材から漏れる漏れ光を散乱させる、前記(2)に記載の光源装置。
(4) 前記光学部材は、外面に光の進行方向に延びる稜線を有する、前記(3)に記載の光源装置。
(5) 前記漏れ光は、前記稜線からの漏れ光である、前記(4)に記載の光源装置。
(6) 前記光学部材は、光の進行方向と直交する断面形状が多角形形状に構成される、前記(3)に記載の光源装置。
(7) 前記散乱部は、光の進行方向に沿った前記光学部材の側面を囲むように配置される、前記(3)~(6)のいずれかに記載の光源装置。
(8) 前記散乱部は、前記光学部材の前記側面を囲むように形成された溝状の凹部から構成される、前記(7)に記載の光源装置。
(9) 前記受光素子の受光面は、前記光学部材に向けて配置される、前記(3)~(8)のいずれかに記載の光源装置。
(10) 赤色光を生成する赤色光源と、
 緑色光を生成する緑色光源と、
 青色光を生成する青色光源と、を備え、
 前記合波部による前記赤色光、前記緑色光、及び前記青色光の合波により白色光を得る、前記(2)~(9)のいずれかに記載の光源装置。
(11) 前記受光素子が検出した光信号に基づいて前記赤色光源、前記緑色光源、又は前記青色光源を制御する光源制御部を備える、前記(10)に記載の光源装置。
(12) 前記散乱部は、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色光源を収納する筐体である、前記(10)又は(11)に記載の光源装置。
(13) 前記筐体の内面にブラスト処理が施された、前記(12)に記載の光源装置。
(14) 前記筐体の内面に白アルマイト処理、又は硫酸バリウムコート処理が施された、前記(12)に記載の光源装置。
(15) 前記筐体は金属からなり、前記筐体の内面に表面処理が行われていない、前記(12)に記載の光源装置。
(16) 異なる色の光を合波することと、
 前記合波された光を散乱部により散乱させることと、
 前記散乱部により散乱された光を検出することと、
 を備える、光源装置における光検出方法。
 100  赤色光源
 110  赤色光源制御部
 200  緑色光源
 210  緑色光源制御部
 300  青色光源
 310  青色光源制御部
 400  合波光学系
 500  ロッドインテグレータ
 508  稜線
 510  支持部材
 512  凹部
 600  散乱光学系
 700  受光素子
 900  筐体
 902  内面
 1000 光源装置
 2000 撮像装置
 3000 医療用システム

Claims (16)

  1.  観察対象を撮像する撮像装置と、
     前記観察対象に照射する光を生成する光源装置と、
     を備え、
     前記光源装置は、
     異なる色の光を合波する合波部と、
     前記合波部により合波された光を散乱させる散乱部と、
     前記散乱部により散乱された光を検出する受光素子と、
     を有する、医療用システム。
  2.  異なる色の光を合波する合波部と、
     前記合波部により合波された光を散乱させる散乱部と、
     前記散乱部により散乱された光を検出する受光素子と、
     を備える、光源装置。
  3.  前記合波部により合波された光が内部を透過する光学部材と、を備え、
     前記散乱部は、前記光学部材から漏れる漏れ光を散乱させる、請求項2に記載の光源装置。
  4.  前記光学部材は、外面に光の進行方向に延びる稜線を有する、請求項3に記載の光源装置。
  5.  前記漏れ光は、前記稜線からの漏れ光である、請求項4に記載の光源装置。
  6.  前記光学部材は、光の進行方向と直交する断面形状が多角形形状に構成される、請求項3に記載の光源装置。
  7.  前記散乱部は、光の進行方向に沿った前記光学部材の側面を囲むように配置される、請求項3に記載の光源装置。
  8.  前記散乱部は、前記光学部材の前記側面を囲むように形成された溝状の凹部から構成される、請求項7に記載の光源装置。
  9.  前記受光素子の受光面は、前記光学部材に向けて配置される、請求項3に記載の光源装置。
  10.  赤色光を生成する赤色光源と、
     緑色光を生成する緑色光源と、
     青色光を生成する青色光源と、を備え、
     前記合波部による前記赤色光、前記緑色光、及び前記青色光の合波により白色光を得る、請求項2に記載の光源装置。
  11.  前記受光素子が検出した光信号に基づいて前記赤色光源、前記緑色光源、又は前記青色光源を制御する光源制御部を備える、請求項10に記載の光源装置。
  12.  前記散乱部は、前記赤色光源、前記緑色光源、及び前記青色光源を収納する筐体である、請求項10に記載の光源装置。
  13.  前記筐体の内面にブラスト処理が施された、請求項12に記載の光源装置。
  14.  前記筐体の内面に白アルマイト処理、又は硫酸バリウムコート処理が施された、請求項12に記載の光源装置。
  15.  前記筐体は金属からなり、前記筐体の内面に表面処理が行われていない、請求項12に記載の光源装置。
  16.  異なる色の光を合波することと、
     前記合波された光を散乱部により散乱させることと、
     前記散乱部により散乱された光を検出することと、
     を備える、光源装置における光検出方法。
PCT/JP2019/008351 2018-04-11 2019-03-04 医療用システム、光源装置、及び光源装置における光検出方法 WO2019198380A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020513116A JPWO2019198380A1 (ja) 2018-04-11 2019-03-04 医療用システム、光源装置、及び光源装置における光検出方法
US17/043,662 US20210018167A1 (en) 2018-04-11 2019-03-04 Medical system, light source device, and light detection method of light source device
EP19785872.3A EP3779267A4 (en) 2018-04-11 2019-03-04 MEDICAL SYSTEM, LIGHT SOURCE DEVICE AND LIGHT DETECTION METHOD IN A LIGHT SOURCE DEVICE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018076228 2018-04-11
JP2018-076228 2018-04-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019198380A1 true WO2019198380A1 (ja) 2019-10-17

Family

ID=68163301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/008351 WO2019198380A1 (ja) 2018-04-11 2019-03-04 医療用システム、光源装置、及び光源装置における光検出方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210018167A1 (ja)
EP (1) EP3779267A4 (ja)
JP (1) JPWO2019198380A1 (ja)
WO (1) WO2019198380A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000260559A (ja) * 1999-03-05 2000-09-22 Sony Corp 光学的素子及び光学的素子用の基体
JP2002368321A (ja) * 2001-06-05 2002-12-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光モジュール
JP2011044379A (ja) * 2009-08-24 2011-03-03 Harison Toshiba Lighting Corp バックライト装置
WO2013146014A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡システム
JP2014148447A (ja) * 2013-02-01 2014-08-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd 光ファイバの製造方法
JP2015210954A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 オリンパス株式会社 光源装置およびその光源装置を備えた内視鏡装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5393935B1 (ja) * 2012-04-04 2014-01-22 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 光源装置
JP5997630B2 (ja) * 2013-02-27 2016-09-28 富士フイルム株式会社 光源装置、及びこれを用いた内視鏡システム
DE102013112906B4 (de) * 2013-11-22 2020-08-20 Schott Ag Geregelte Farblichtquelle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000260559A (ja) * 1999-03-05 2000-09-22 Sony Corp 光学的素子及び光学的素子用の基体
JP2002368321A (ja) * 2001-06-05 2002-12-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光モジュール
JP2011044379A (ja) * 2009-08-24 2011-03-03 Harison Toshiba Lighting Corp バックライト装置
WO2013146014A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡システム
JP2014148447A (ja) * 2013-02-01 2014-08-21 Mitsubishi Cable Ind Ltd 光ファイバの製造方法
JP2015210954A (ja) * 2014-04-25 2015-11-24 オリンパス株式会社 光源装置およびその光源装置を備えた内視鏡装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3779267A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019198380A1 (ja) 2021-06-17
US20210018167A1 (en) 2021-01-21
EP3779267A4 (en) 2021-12-15
EP3779267A1 (en) 2021-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4812430B2 (ja) 内視鏡装置
JP4740681B2 (ja) 光源装置とそれを用いた内視鏡及び内視鏡融合型光学的干渉断層装置
US9072454B2 (en) Light source device for endoscopic or exoscopic applications
WO2011055640A1 (ja) 内視鏡
US20110172492A1 (en) Medical apparatus and endoscope apparatus
JP2009106729A (ja) 二次光源
JP2013027432A (ja) 内視鏡装置及びその製造方法
US11583163B2 (en) Endoscope system for adjusting ratio of distributing primary light to first illuminator and second illuminator
JP2007311114A (ja) 白色光を発する固体発光素子を用いた照明光学系、及びそれを備えた光学装置
US20140357948A1 (en) Illumination optical system for endscope and endoscope
US20200154989A1 (en) Endoscope system and light source device for endoscope
US10856731B2 (en) Illumination unit and endoscope
JP7405080B2 (ja) 医療用システム、医療用光源装置及び医療用光源装置の作動方法
JP4713922B2 (ja) 内視鏡装置
US20140347842A1 (en) Radiation generating apparatus and a method of generating radiation
WO2018003263A1 (ja) 観察装置、および観察装置の制御方法
US11366378B2 (en) Light source device, light source control method, and image acquisition system
WO2019198380A1 (ja) 医療用システム、光源装置、及び光源装置における光検出方法
JP5848116B2 (ja) 光源装置
US20200088988A1 (en) Illumination device and endoscope apparatus including the illumination device
JP2005245539A (ja) 照明装置、この照明装置を用いたスリットランプ、およびこの照明装置を用いた顕微鏡
WO2020071139A1 (ja) 医療用観察システム、医療用光源装置、及び医療用照明方法
JP2006122251A (ja) Ledファイバ光源装置及びそれを用いた内視鏡装置
US11849922B2 (en) Light source device
JP7290770B2 (ja) 位置調整方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19785872

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020513116

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019785872

Country of ref document: EP

Effective date: 20201111