JP2017012616A - 光源制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】波長帯域の異なる複数の光源が配設される場合であっても、装置構成を増大させることなく光源ごとの使用時間を算出可能とする技術を提供する。【解決手段】ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄは、互いに異なる波長帯域の照明光を被写体に対して照射する。観察モード切替部１１は、被写体に照明光を照射する際の観察モードを切り替える。点灯制御部１２は、観察モード切替１１部により設定された観察モードに基づいてＬＥＤ１９ａ〜１９ｄの全てまたは一部の光源を選択的に点灯制御する。メイン制御部１４は、点灯制御部１２により点灯制御が開始された時間から終了までの前記光源の使用時間を計測する。メモリは、観察モードに応じて使用されるＬＥＤ１９ａ〜１９ｄの組合せ情報を記憶する。算出部１７は、点灯時間計測部１２により計測された使用時間及びメモリに記憶された組合せ情報に基づいてＬＥＤ１９ａ〜１９ｄのそれぞれの点灯時間を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、光源を制御する光源制御システムにおいて、光源の点灯時間を算出する技術に関する。

例えば内視鏡観察用の光源に関して、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を備え、複数の観察モードの中から一の観察モードが選択されると、選択された観察モードに応じて点灯させるＬＥＤを切り替えることが可能な光源システムが実用化されている。このようなシステムでは、観察モードによって使用するＬＥＤの組合せが異なる。すなわち、観察モードによっては使用されないＬＥＤがあり、システムにて光源の点灯制御を行った時間イコールＬＥＤの使用時間とはならない。

ここで、白色ＬＥＤや紫ＬＥＤ等の複数のＬＥＤを備えるシステムにおいて、各ＬＥＤの光量の劣化を補正するために、各ＬＥＤの温度からそれぞれの使用時間を求め、求めた使用時間から劣化率を算出する技術について開示されている（例えば、特許文献１）。これによれば、算出した劣化率に応じて各ＬＥＤの駆動電流の補正を行う。

また、光源の使用時間を計測する技術に関しては、励起光が照射されたフレーム数から励起光の照射時間を算出し、算出した照射時間をスコープＩＤと関連付けてフラッシュメモリに記録する技術について開示されている（例えば、特許文献２）。

国際公開第２０１２／１６１０２８号パンフレット 特開２００５−２０４９０５号公報

上記のとおり、光源システムが、複数の光源を備える構成をとり、観察モード等に応じて使用する光源の組合せが異なるために点灯時間と光源の使用時間が一致しない場合、光源ごとの点灯時間を把握するためには、各光源に対して点灯時間計測部を設ける必要がある。光源ごとに点灯時間計測部を設けるとすると、システムに配置する光源の数が増加するにつれて、装置構成が増大してしまう、という問題がある。

本発明は、波長帯域の異なる複数の光源が配設される場合であっても、装置構成を増大させることなく光源ごとの使用時間を算出可能とする技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光源制御システムによれば、互いに異なる波長帯域の照明光を被写体に対して照射する複数の光源と、前記被写体に前記照明光を照射する際の観察モードを切り替える観察モード切替部と、前記観察モード切替部により設定された前記観察モードに基づいて、前記複数の光源の全てまたは一部の光源を選択的に点灯制御する点灯制御部と、前記点灯制御部により点灯制御が開始された時間から終了までの前記光源の使用時間を計測する点灯時間計測部と、前記観察モードに応じて使用される前記複数の光源の組合せ情報を記憶する記憶部と、前記点灯時間計測部により計測された前記使用時間及び前記記憶部に記憶された前記組合せ情報に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの点灯時間を算出する点灯時間算出部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、波長帯域の異なる複数の光源が配設される場合であっても、装置構成を増大させることなく光源ごとの使用時間を算出することが可能となる。

第１の実施形態に係る光源制御システムの構成図である。 算出部の詳細な構成を示す図である。 メモリに保持されている組合せ情報のデータ構造を例示する図である。 明るさの設定値と負荷係数とをＬＥＤごとに対応付けたテーブルを例示する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る光源制御システムの構成図である。図１の光源制御システム１００は、内視鏡用の光源を制御する光源システムであり、観察モード切替部１１、点灯制御部１２、複数のドライブ基板１３、ＬＥＤ１９、メイン制御部１４、使用時間計測部２１、算出部１７、積算時間記録部１８、表示制御部１５及び表示部１６を有する。

図１においては、光源装置と一体型の（光源装置を内蔵する）内視鏡用ビデオプロセッサのうちの光源制御に関わる構成を光源制御システムとして記載しているが、これに限定されるものではない。例えば、光源装置が分離されて別個の装置を構成してもよい。その場合、光源装置は、図１に示す構成のうち、点灯制御部１２、ドライブ基板１３及びＬＥＤ１９から構成される。

光源であるＬＥＤ１９は、複数（図１においてはａ〜ｄの４つ）が配設されている。これらのＬＥＤ１９ａ〜１９ｄは、互いに波長帯域が異なっており、ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄより、例えば赤色、青色、緑色等のそれぞれの波長帯域の照明光が被写体に対して照射される。図１の光源制御システムは、内視鏡の観察モードに応じて複数のＬＥＤ１９ａ〜１９ｄのうち点灯させるＬＥＤの組合せを切り替える。点灯させるＬＥＤの組合せにより、図１の光源制御システムから出力される光が、通常光（白色光）観察モードや、ＮＢＩ（Narrow Band Imaging）等の特殊光観察モード等の観察モードに応じた光に切り替えられる。

観察モード切替部１１は、タッチパネル等の入力手段を介してユーザが指定した観察モードを受け付け、受け付けた観察モードへと切り替えを行う。点灯制御部１２は、観察モード切替部１１にて切り替えた観察モードにしたがって、複数のＬＥＤ１９ａ〜１９ｄの中から点灯させるＬＥＤを判断し、その全てまたは一部のＬＥＤを選択的に点灯制御する。ドライブ基板１３ａ〜１３ｄは、点灯制御部１２からの指令があった場合は、これにしたがって、それぞれ対応するＬＥＤ１９ａ〜１９ｄを駆動する。こうして、観察モードに応じてＬＥＤ１９ａ〜１９ｄのうちの全てまたは一部が点灯する。

メイン制御部１４は、実施例ではＣＰＵで構成されて、光源制御システム１００を構成する各部の制御を行う。光源制御システム１００を構成する各部のうち、点灯制御部１２や算出部１７、使用時間計測部２１等については、実施例では、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のデバイスで構成される。

メイン制御部１４は、上記のように、観察モード切替部１１にて切り替えられた観察モードに対して点灯制御部１２が選択的にＬＥＤ１９ａ〜１９ｄの点灯制御を開始すると、これを認識する。これにより、ＣＰＵで構成されるメイン制御部１４は、ＦＰＧＡ等のデバイスに対し、以下の処理を実施するよう指令を出す。具体的には、メイン制御部１４は、使用時間計測部２１に対して指令を出し、観察モード切替部１１にて切り替えられて新たに設定された観察モードでのＬＥＤ１９の使用時間の計測を開始させる。使用時間計測部２１は、メイン制御部１４からの指令にしたがって、ＬＥＤ１９の使用時間の計測を開始し、算出部１７に計測したＬＥＤ１９の使用時間を通知する。

算出部１７は、使用時間計測部２１からある観察モードにおけるＬＥＤ１９の使用時間が通知されると、その観察モードにおいて使用するＬＥＤ１９（及び使用しないＬＥＤ１９）を判断し、ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄごとの点灯時間を算出する。算出部１７は、積算時間記録部１８に記録されているＬＥＤ１９ごとの積算点灯時間に、算出したＬＥＤ１９ごとの点灯時間を加算して、各ＬＥＤ１９の積算点灯時間を更新する。

表示部１６は、モニタ等からなり、ＬＥＤ１９ごとの積算点灯時間等を表示する。表示制御部１５は、メイン制御部１４からの指令にしたがって、表示部１６への積算点灯時間等の情報の表示を制御する。

図２は、算出部１７の詳細な構成を示す図である。図２に示すように、算出部１７は、点灯時間算出部７１及び点灯時間積算部７２を備える。
図１を参照して説明したように、使用時間計測部２１は、計測したある観察モードにおけるＬＥＤ１９の使用時間を算出部１７に通知する。具体的には、使用時間計測部２１は、ある観察モードでの使用時間を計測しているときに、メイン制御部１４から異なる観察モードでの使用時間の計測を開始するよう新たに指令を受信すると、先に（それまで）設定されていた観察モードが終了したと判断する。こうして、使用時間計測部２１は、先に設定されていた観察モードでのＬＥＤ１９の点灯制御の開始から終了（異なる観察モードでの使用時間の計測を開始するよう指令を受信したタイミング）までの時間を求め、これを算出部１７に通知する。

点灯時間算出部７１は、使用時間計測部２１から通知されたＬＥＤ１９の使用時間と、メモリ２０に保持されているテーブル等の情報を参照して、ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄごとにそれぞれの点灯時間を算出する。

図３は、メモリ２０に保持されている観察モードごとに複数のＬＥＤ１９のいずれを使用するかを対応付けた組合せ情報のデータ構造を例示する図である。
図３に示すように、メモリ２０には、観察モードごとに複数のＬＥＤのうちのいずれのＬＥＤを使用するかを対応付けた組合せ情報が格納される。設例では、３とおりの観察モードのそれぞれについて、４つのＬＥＤ１９ａ〜１９ｄのうちの使用するＬＥＤ１９の組合せが格納されている。例えばモード１では、ＬＥＤ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの３つのＬＥＤ１９を使用する。

点灯時間算出部７１は、例えば使用時間計測部２１より、モード１の開始から終了までの時間（ＬＥＤ１９の使用時間）が通知されると、メモリ２０を参照して、４つのＬＥＤ１９ａ〜１９ｄのそれぞれの点灯時間を算出する。具体的には、３つのＬＥＤ１９ａ、１９ｂ、１９ｃについては通知された使用時間をそれらＬＥＤ１９の点灯時間とし、ＬＥＤ１９ｄについては、点灯時間をゼロとする。点灯時間算出部７１は、算出した各ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄの点灯時間を点灯時間積算部７２に通知する。

点灯時間積算部７２は、積算時間記録部１８に記録されているＬＥＤ１９ごとの積算点灯時間を読み出し、点灯時間算出部７１から通知された点灯時間をこれに加算して、ＬＥＤ１９ごとの積算点灯時間を更新する。更新後の積算点灯時間は、積算時間記録部１８に記録する。

こうして、本実施形態に係る光源制御システム１００によれば、ＬＥＤ１９ごとに点灯時間を計測するための機構をＬＥＤ１９ごとに設けることなく、すなわち、装置構成を増大化させることなく、簡易な構成で、複数のＬＥＤ１９ａ〜１９ｄのそれぞれの点灯時間及び積算点灯時間を算出することが可能となる。

なお、図１の光源制御システム１００においては、ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄを含むＬＥＤユニットは、交換可能に構成されるのが一般的である。あるＬＥＤ１９が交換された場合には、これをメイン制御部１４で検知し、算出部１７に通知することとしてもよい。算出部１７は、積算時間記録部１８に記録されているＬＥＤ１９ごとの積算点灯時間のうち、交換されたＬＥＤ１９についての積算点灯時間をリセットすることができる。これにより、複数のＬＥＤ１９のうちのあるＬＥＤ１９が交換された場合であっても、交換されたＬＥＤ１９についての積算点灯時間は、適切に管理される。

更には、ＬＥＤ１９が故障等により点灯できない状態となった場合には、メイン制御部１４がこれを検知し、算出部１７にエラーの通知を行うこととしてもよい。算出部１７は、複数のＬＥＤ１９のうち、エラーの通知されたＬＥＤ１９についての積算点灯時間を更新しない構成とすることができる。これにより、複数のＬＥＤ１９のうちのあるＬＥＤ１９が故障等により点灯できない状態となった場合であっても、点灯できないＬＥＤ１９についての積算点灯時間を適切に管理することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
上記の第１の実施形態では、ＬＥＤごとにその点灯時間や積算点灯時間を算出し、積算点灯時間を記録している。
ここで、ＬＥＤ１９の明るさについては、可変とすることができる。ＬＥＤ１９をどの程度の明るさで使用をしたかは、そのＬＥＤ１９の寿命（ライフ期間）に影響するため、明るさを可変とする場合、上記の実施形態のように単純に点灯時間を積算するのみでは、ＬＥＤ１９のライフ期間を正確に検出することができない。

そこで、本実施形態に係る光源制御システム１００では、以下に示すいくつかの方法により、ＬＥＤ１９の明るさに応じて適切にＬＥＤ１９のライフ期間を算出し、図１の表示部１６を介してライフ期間をユーザに報知する。以下に、複数のＬＥＤ１９のそれぞれの明るさに応じて各ＬＥＤ１９のライフ期間を算出する方法について、具体的に説明する。

なお、本実施形態に係る光源制御システム１００の構成や、光源制御システム１００の算出部１７の構成については、図１及び図２に示すとおりである。このため、ここではその詳細な説明については省略することとし、算出部１７の動作の異なる点を中心に説明することとする。

まず、ＬＥＤ１９の明るさに応じて各ＬＥＤ１９のライフ期間を算出する第１の方法では、ＬＥＤ１９の明るさは、ＬＥＤ１９に流す電流値や、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）の期間を制御することで可変とすることができる点を利用する。図１の算出部１７が、点灯制御部１２で決定したＬＥＤ１９に流す電流値やＰＷＭの期間に応じた負荷係数を求め、負荷係数をかけた時間を点灯時間として、ライフ期間を算出する。

具体的には、光源制御システム１００においては、例えば電流値やＰＷＭの期間とこれに対応する負荷係数とを、ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄのそれぞれについて対応付けたテーブルを図２のメモリ２０等に保持しておく。

算出部１７は、点灯制御部１２で決定したＬＥＤ１９ごとの明るさに関する情報、すなわち、電流値やＰＷＭの期間等の情報を点灯制御部１２から取得する。情報の取得は、メイン制御部１４を介してであってもよい。算出部１７の点灯時間算出部７１は、ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄごとに、取得した電流値またはＰＷＭの期間に対応する負荷係数を、メモリ２０等から読み出す。そして、使用時間計測部２１から通知されたＬＥＤ１９の使用時間と図３の組合せ情報からＬＥＤ１９ごとの点灯時間を算出する。算出した点灯時間にメモリ２０等から読み出したＬＥＤ１９ごとの負荷係数を積算して得られる時間を、各ＬＥＤ１９の明るさに応じた点灯時間として算出する。各ＬＥＤ１９の明るさに応じた点灯時間として算出された時間については、上記の実施形態と同様に、点灯時間積算部７２に与えられる。

点灯時間積算部７２は、積算時間記録部１８に記録されているＬＥＤ１９ごとのライフ時間を読み出し、これから算出部７１が算出した各ＬＥＤ１９の明るさに応じた点灯時間を減算して、ＬＥＤ１９ごとに、ライフ期間を更新する。

なお、積算時間記録部１８には、ライフ期間だけでなく、上記のＬＥＤ１９ごとの明るさに応じた点灯時間の積算時間、すなわち、各ＬＥＤ１９の使用時間に負荷係数を積算して得られた時間の積算時間についても記録しておく構成としてもよい。また、ライフ期間については、例えばライフ期間算出部等の積算時間算出部７２とは別の構成にて算出する構成としてもよい。

第２の方法では、明るさとして設定されている値に応じた負荷係数を求め、負荷係数をかけた時間を点灯時間として、ライフ期間を算出する。
具体的には、光源制御システム１００においては、ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄのそれぞれについて、明るさの設定値とこれに対応する負荷係数とを対応付けたテーブルをメモリ２０等に保持しておく。

図４は、明るさの設定値と負荷係数とをＬＥＤ１９ごとに対応付けたテーブルを例示する図である。図４に示すように、同一の明るさ設定値であっても、対応する負荷係数は、ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄにより異なる。これは、ＬＥＤ１９の仕様、すなわち色や特性によって、その明るさでＬＥＤ１９を点灯させた際の温度等が異なるため、明るさ設定値ごとに、またＬＥＤ１９ごとに負荷係数を設定する必要があるためである。

なお、上記の第１の方法で使用するテーブルについても、図４と同様のデータ構造をとる。第１の方法で使用するテーブルでは、図４の左列（第１列）の「明るさ設定値」の項目が「電流値」や「ＰＷＭ期間」等に変更され、第２列〜第５列の各ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄの負荷係数には、それぞれの項目に応じた適切な値が設定される。

第２の方法の説明に戻ると、算出部１７は、点灯制御部１２が設定したＬＥＤ１９ａ〜１９ｄごとの明るさに関する情報、ここでは明るさの設定値を、点灯制御部１２から直接に、あるいはメイン制御部１４を介して取得する。算出部１７の点灯時間算出部７１は、使用時間計測部２１から通知されたＬＥＤ１９の使用時間と図３の組合せ情報から求めたＬＥＤ１９ごとの点灯時間を算出する。そして、算出した点灯時間にメモリ２０等から読み出したＬＥＤ１９ごとの負荷係数を積算して得られる時間を、各ＬＥＤ１９の明るさに応じた点灯時間として算出する。各ＬＥＤ１９の明るさに応じた点灯時間として算出された時間は、点灯時間積算部７２に与えられ、点灯時間積算部７２は、第１の方法と同様の処理を実施して、ＬＥＤ１９ごとのライフ期間を更新する。

第１の方法と同様に、積算時間記録部１８には、ライフ期間だけでなく、上記のＬＥＤ１９ごとの明るさに応じた点灯時間の積算時間、すなわち、各ＬＥＤ１９の使用時間に負荷係数を積算して得られた時間の積算時間についても記録しておく構成としてもよい。ライフ期間についても、例えばライフ期間算出部等の積算時間算出部７２とは別の構成にて算出する構成としてもよい。

第１または第２の方法により算出され、積算時間記録部１８に記録されたライフ期間は、表示部１６等を介してユーザに報知する構成とすることができる。
このように、本実施形態に係る光源制御システム１００によれば、点灯制御部１２にて決定する電流値やＰＷＭ期間、明るさ設定値に応じた負荷係数を用いて得られる点灯時間を減算して、ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄごとのライフ期間を算出する。ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄの明るさを可変とする場合であっても、装置構成を増大させることなく、適切に各ＬＥＤ１９ａ〜１９ｄのライフ期間を求めることが可能となる。

なお、上記においては、ＰＷＭ期間から負荷係数を求め、これを用いてライフ期間を算出する方法について説明している。ＰＷＭ制御では、各ＬＥＤ１９のオンオフを切り替えた際のオンに設定されている時間をトータルした時間を求めることはできる。しかし、内視鏡用の光源を制御する光源制御システム１００においては、ＬＥＤ１９の明るさの制御を開始した時点では電流値により制御をし、途中からＰＷＭ制御へと切り替える方法も広く行われている。このため、内視鏡用の光源を制御する光源制御システム１００では、ＰＷＭ制御のオンに設定されている時間をトータルすることにより点灯時間を求める方法にはよらず、先に説明した方法によりライフ期間を算出することで、より正確なライフ期間を得ることができる。

上記においては、ＬＥＤ光源を例に説明しているが、これに限定されるものではなく、波長帯域の互いに異なる複数の光源を制御する光源システムにて各光源の点灯時間や積算点灯時間、ライフ期間を算出する場合に適用が可能である。

本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは言うまでもない。

１１ 観察モード切替部
１２ 点灯制御部
１４ メイン制御部
１７ 算出部
１８ 積算時間記録部
１９ ＬＥＤ
２０ メモリ
２１ 使用時間計測部
７１ 点灯時間算出部
７２ 点灯時間積算部
１００ 光源制御システム

Claims (11)

1. 互いに異なる波長帯域の照明光を被写体に対して照射する複数の光源と、
   前記被写体に前記照明光を照射する際の観察モードを切り替える観察モード切替部と、
   前記観察モード切替部により設定された前記観察モードに基づいて、前記複数の光源の全てまたは一部の光源を選択的に点灯制御する点灯制御部と、
   前記点灯制御部により点灯制御が開始された時間から終了までの時間を計測する点灯時間計測部と、
   前記観察モードに応じて使用される前記複数の光源の組合せ情報を記憶する記憶部と、
   前記点灯時間計測部により計測された前記使用時間及び前記記憶部に記憶された前記組合せ情報に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの点灯時間を算出する点灯時間算出部と、
   を備えたことを特徴とする光源制御システム。
2. 前記点灯時間計測部により算出された前記使用時間を前記複数の光源のそれぞれの光源ごとに記録する積算時間記録部を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の光源制御システム。
3. 前記点灯時間算出部により算出された前記使用時間と、前記積算時間記録部に記録された過去に前記点灯時間算出部により算出された前記光源の点灯時間とを積算して、前記光源ごとの積算点灯時間を算出する点灯時間積算部と、を更に備え、
   前記積算時間記録部は、前記点灯時間積算部により算出された前記光源ごとの積算点灯時間を記録することを特徴とする請求項２記載の光源制御システム。
4. 前記積算時間記録部に記録された前記光源ごとの積算点灯時間をリセットするリセット部を更に備えたことを特徴とする請求項２記載の光源制御システム。
5. 前記複数の光源のそれぞれに対し、異常が発生しているか否かを検出する異常検出部を更に備え、
   前記点灯時間積算部は、前記異常検出部により異常が発生していることが検出された光源については、前記光源ごとの積算点灯時間を算出しないことを特徴とする請求項２記載の光源制御システム。
6. 前記記憶部は、前記光源ごとに、前記光源の照明光の光量を設定するために前記点灯制御部において決定した前記光源に対する電流値またはＰＷＭ（Pulse Width Modulation）期間と負荷係数とを対応付けた情報を記憶し、
   前記点灯時間算出部は、前記記憶部から前記点灯制御部により決定された電流値またはＰＷＭ期間に応じた負荷係数を読み出し、読み出した負荷係数を用いて、前記光源のそれぞれについての点灯時間を算出する
   ことを特徴とする請求項３記載の光源制御システム。
7. 前記記憶部は、前記光源ごとに、前記点灯制御部により決定された前記光源の照明光の光量と負荷係数とを対応付けた情報を記憶し、
   前記点灯時間算出部は、前記記憶部から前記光源の照明光の光量に応じた負荷係数を読み出し、読み出した負荷係数を用いて、前記光源のそれぞれについての点灯時間を算出する
   ことを特徴とする請求項３記載の光源制御システム。
8. 前記点灯時間積算部は、前記負荷係数を用いて算出した点灯時間の積算時間を算出することを特徴とする請求項６または７記載の光源制御システム。
9. 前記光源のそれぞれについて、残りの使用可能時間から前記負荷係数を用いて算出した点灯時間を減算して、前記残りの使用可能時間を更新する残使用可能時間算出部と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項６または７記載の光源制御システム。
10. 前記複数の光源は、ＬＥＤ光源であることを特徴とする請求項１記載の光源制御システム。
11. 前記光源制御システムは、内視鏡用光源に関わる制御システムであることを特徴とする請求項１記載の光源制御システム。

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