JP2012100887A - 内視鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内視鏡装置は、内視鏡挿入部27の先端35から所望の光量の照明光を出射し、照明光を生成する複数の半導体光源67と、入力された目標光量に応じてパルス密度の変調された駆動パルスにより、半導体光源67をパルス点灯駆動する光源制御手段73と、を備える。光源制御手段73は、複数の半導体光源67をそれぞれパルス点灯制御する第1の制御から、少なくとも目標光量が、駆動パルスの隣接するパルス間隔がフリッカ発生光量となる場合に、1つの半導体光源67だけを点灯し、1つの半導体光源67を増加させた点灯周波数でパルス点灯制御する第2の制御に切り替える。
【選択図】図1
Description
特殊光を照射する内視鏡装置の光源としては、キセノンランプ等の白色光源からの光を、フィルタを通すことで所望の波長帯域の光を取り出す構成の他、レーザ光源や発光ダイオード等の半導体発光素子からの発光波長をそのまま利用する構成がある(例えば特許文献1参照)。
内視鏡挿入部の先端から所望の光量の照明光を出射する内視鏡装置であって、前記照明光を生成する複数の半導体光源と、入力された目標光量に応じてパルス密度の変調された駆動パルスにより、前記半導体光源をパルス点灯駆動する光源制御手段と、を備え、前記光源制御手段は、前記複数の半導体光源をそれぞれパルス点灯制御する第1の制御から、少なくとも前記目標光量が、前記駆動パルスの隣接するパルス間隔がフリッカ発生光量となる場合に、1つの半導体光源だけを点灯し、該1つの半導体光源を増加させた点灯周波数でパルス点灯制御する第2の制御に切り替える内視鏡装置。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡及び内視鏡が接続される各装置を表す内視鏡装置の構成図、図2は内視鏡装置の具体的な構成例を示す外観図である。
内視鏡装置100は、図1に示すように、内視鏡11と、制御装置13と、モニタ等の表示部15と、制御装置13に情報を入力するキーボードやマウス等の入力部17とを備えている。制御装置13は、光源装置19と、撮像画像の信号処理を行うプロセッサ23とを有して構成される。
内視鏡挿入部27の先端35には、撮像光学系の観察窓45と、照明光学系の光照射窓47が配置され、光照射窓47から照射される照明光による被検体からの反射光を、観察窓45を通じて撮像素子49により撮像するようになっている。撮像された観察画像は、プロセッサ23に接続された表示部15に表示される。また、内視鏡挿入部27の先端35には、処置時に体液等を吸引する吸引機構の一部であり、かつ鉗子を始めとする処置具等を挿通する鉗子口51が開口される。更に、観察窓45の汚れを洗浄するための送気・送水機構の一部である送気送水開口部53が設けられている。
図5は制御切り替え前後におけるそれぞれの半導体光源67の出射光量と制御量との相関を示すグラフである。
内視鏡装置100は、上記のように照明光を生成する複数の半導体光源67と、入力された目標光量に応じてパルス密度の変調された駆動パルスにより、半導体光源67をパルス点灯駆動する光源制御部73と、を備える。光源制御部73は、複数の半導体光源67をそれぞれパルス点灯制御する第1の制御から、少なくとも目標光量が、駆動パルスの隣接するパルス間隔がフリッカ発生光量となる場合に、1つの半導体光源67だけを点灯し、1つの半導体光源67を増加させた点灯周波数でパルス点灯制御する第2の制御に切り替える。本構成では、図5に示すように、フリッカ発生光量となると、レーザ光源LD2が消灯され、レーザ光源LD1が増加された点灯周波数で出射光量が増してパルス点灯制御がなされる。
光源制御部73が、第1の制御と第2の制御とを切り替える光量は、フリッカ発生光量P1より所定量大きい光量P2に設定されることが好ましい。第2の制御への切り替え光量が、人間の視覚にちらつき(フリッカ)となる手前で行われ、ちらつきが余裕をもって確実に抑止される。
パルス点灯制御の最大光量は、垂直同期信号により規定される画像の1フレーム全期間を点灯させる駆動パルス[1]としている。駆動パルス[1]の最大光量時から光量を減少させる場合、光量の大きい順に、第1のパルス変調領域でPDM制御、第2のパルス変調領域でPWM制御、第3のパルス変調領域で電流値制御を行い、光量を徐々に減少させる。
半導体光源67を検温し、その結果が規定温度を超える場合には、目標とする光量制御値から所定値を減じる補正制御を行う。逆に正常温度範囲であった場合は、減少制御された光量制御値に所定値を加えて、補正前の目標光量制御値に戻す。この補正制御は、内視鏡挿入部27の先端35の発熱を制限するために行う。
光学部品の機種差の補正を目的とし、装置全体の光量制御後における各半導体光源67の光量制御値に、その半導体光源67に対応した係数をそれぞれ乗算する。ただし、全体光量は一定に維持するため、各係数の総和が一定値となるように係数を設定する。本構成ではコンバイナ75を用いているため、この補正は不要であるが、複数の半導体光源67から個別に光照射する場合には光量制御値を補正する。
内視鏡11の観察モードに対応して各半導体光源67の発光比率を設定するため、表2に示す係数を光量制御値に乗算する。なお、観察モードは、例えば図1に示す本体操作部25の操作ボタン37の一つである図2に示す観察モード変更ボタン37aの押下により、制御部が切り替える。
図8は半導体光源67が発光ダイオード79からなる変形例の要部構成図である。
内視鏡装置100は、半導体光源67が、上記のレーザ光源LD1,LD2,LD3に代えて、発光ダイオード79であってもよい。発光ダイオード79からの出射光は集光レンズ81にて平行光となって光ファイバ69に入射される。
この変形例によれば、発光ダイオード79を用いることにより、半導体光源67がレーザ光源である場合に比べ、発熱が抑止され、消費電力も低減される。
内視鏡装置100は、複数の発光ダイオード79が、内視鏡挿入部27の先端35に配置された構成とすることができる。発光ダイオード79は、駆動制御配線83にて光源制御部73に接続される。
この変形例によれば、レーザ光源LD1,LD2,LD3から光を内視鏡挿入部27の先端35まで導光するための光ファイバ69やライトガイドが不要となる。光ファイバ69が不要となるので内視鏡挿入部27の細径化が可能となる。
(1) 内視鏡挿入部の先端から所望の光量の照明光を出射する内視鏡装置であって、前記照明光を生成する複数の半導体光源と、入力された目標光量に応じてパルス密度の変調された駆動パルスにより、前記半導体光源をパルス点灯駆動する光源制御手段と、を備え、前記光源制御手段は、前記複数の半導体光源をそれぞれパルス点灯制御する第1の制御から、少なくとも前記目標光量が、前記駆動パルスの隣接するパルス間隔がフリッカ発生光量となる場合に、1つの半導体光源だけを点灯し、該1つの半導体光源を増加させた点灯周波数でパルス点灯制御する第2の制御に切り替える内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、目標光量がフリッカ発生光量に設定された場合に、複数の半導体光源をそれぞれパルス点灯駆動する第1の制御から1つの半導体光源だけでパルス点灯制御する第2の制御に切り替え、点灯周波数を増加させることで、フリッカの発生をなくすことができる。
この内視鏡装置によれば、駆動パルスの隣接するパルス間隔が、人間の視覚にちらつき(フリッカ)となる16.6ms以上で、第2の制御に切り替えられ、1つの半導体光源だけが点灯して点灯周波数が増加されることで、フリッカの発生がなくなる。
この内視鏡装置によれば、複数の半導体光源を駆動する第1の制御から1つの半導体光源を駆動する第2の制御へ切り替えが行われるとき、切り替えの前後でのパルス密度が等しくなり、明暗落差のないリニアな減光が可能となる。
この内視鏡装置によれば、第2の制御への切り替え光量が、人間の視覚にちらつき(フリッカ)となる手前で行われ、ちらつきが余裕をもって確実に抑止される。
この内視鏡装置によれば、光量の高いときには、減光効果の大きい駆動パルスの間引きが実施され、減光幅が大きく確保される。第1のパルス変調制御において最小パルス数に到達したなら、駆動パルスの間引きは止め、その最小パルス数からは、パルス幅を減少させる第2のパルス変調制御が実施される。なお、これら減光制御は、主に第1のパルス変調制御であるPDMによってなされるが、少ない光量の制御レンジにおいては少量ずつを微少制御可能な第2のパルス変調制御であるPWMによってなされる。
この内視鏡装置によれば、記憶手段が、半導体光源の駆動パルスを、パルス密度の変調に基づいて定めた制御パラメータ情報にて記憶する。光源制御手段は、入力された任意の目標光量に応じた制御パラメータ情報を参照して求め、その制御パラメータ情報で半導体光源をパルス点灯駆動することで、所定の駆動パルスを得る。
この内視鏡装置によれば、特定波長単独の照射ではさほど目立たないちらつきであっても、蛍光体からの発光光を混合した白色光の場合にはちらつきが格段に目立つようになるが、このような白色照明光に本構成が適用されることにより、ちらつきのより効果的な抑止が可能となる。
この内視鏡装置によれば、半導体光源がレーザ光源である場合に比べ、発熱が抑止され、消費電力も低減される。
この内視鏡装置によれば、レーザ光源から光を内視鏡挿入部の先端まで導光するための光ファイバが不要となる。光ファイバが不要となるので内視鏡挿入部の細径化が可能となる。
35 内視鏡挿入部の先端
63 メモリ(記憶手段)
67 半導体光源
73 光源制御部(光源制御手段)
79 発光ダイオード
100 内視鏡装置
LD1,LD2,LD3 レーザ光源
Claims (9)
- 内視鏡挿入部の先端から所望の光量の照明光を出射する内視鏡装置であって、
前記照明光を生成する複数の半導体光源と、
入力された目標光量に応じてパルス密度の変調された駆動パルスにより、前記半導体光源をパルス点灯駆動する光源制御手段と、
を備え、
前記光源制御手段は、前記複数の半導体光源をそれぞれパルス点灯制御する第1の制御から、
少なくとも前記目標光量が、前記駆動パルスの隣接するパルス間隔がフリッカ発生光量となる場合に、1つの半導体光源だけを点灯し、該1つの半導体光源を増加させた点灯周波数でパルス点灯制御する第2の制御に切り替える内視鏡装置。 - 請求項1記載の内視鏡装置であって、
フリッカ発生光量となる場合の前記駆動パルスの隣接するパルス間隔が16.6ms以上である内視鏡装置。 - 請求項1又は請求項2記載の内視鏡装置であって、
前記光源制御手段が、前記第1の制御と前記第2の制御とを切り替える際、
前記第1の制御による前記複数の半導体光源の駆動パルスのパルス密度の合計と、前記第2の制御による前記駆動パルスのパルス密度とが互いに等しくされた内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記光源制御手段が、前記第1の制御と前記第2の制御とを切り替える光量を、前記フリッカ発生光量より所定量大きい光量に設定する内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記光源制御手段が、前記目標光量の高い順に、
所定間隔で前記駆動パルスを間引くことで点灯期間内のパルス密度を減少させる第1のパルス変調制御と、
前記第1のパルス変調制御において最小パルス数とされた各駆動パルスに対し、パルス幅を減少させる第2のパルス変調制御と、
を実施する内視鏡装置。 - 請求項5記載の内視鏡装置であって、
任意の目標光量に対する前記半導体光源の駆動パルスをパルス密度の変調に基づいて定めた制御パラメータ情報を記憶する記憶手段を備え、
前記光源制御手段が、入力された目標光量に応じた駆動パルスを前記制御パラメータ情報を参照して求め、該求めた駆動パルスにより前記半導体光源をパルス点灯駆動する内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記半導体光源が、レーザ光源と、該レーザ光源からの出射光により発光する蛍光体とを備え、前記レーザ光源からの出射光と前記蛍光体からの発光光を混合して所望の照明光を生成する内視鏡装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記半導体光源が、発光ダイオードからなる内視鏡装置。 - 請求項8記載の内視鏡装置であって、
複数の前記発光ダイオードが、内視鏡挿入部の先端に配置された内視鏡装置。
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