JP3927803B2

JP3927803B2 - 内視鏡装置のランプ余命算出装置

Info

Publication number: JP3927803B2
Application number: JP2001387291A
Authority: JP
Inventors: 浩平池谷
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: JP2003180632A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明光を供給して体内や管内等を観察する内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内視鏡観察では、体内等に挿入された内視鏡挿入部先端に光源部からの光をライトガイドを介して供給し、この光を照明光として挿入部先端の映像が観察される。光源としてはキセノンランプやメタルハライドランプ、ハロゲンランプ等を用いたものが知られている。キセノンランプやメタルハライドランプは明るさ、寿命、色温度など、光源としての性能に関しては優れているが値段が高いという問題がある。一方、ハロゲンランプは寿命が短く色温度も若干低いという欠点はあるが値段が安いという利点があるため内視鏡の光源としても多く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ハロゲンランプは、フィラメントが徐々に蒸発し最終的に破断することにより寿命に至る。フィラメントの破断は突然発生するが、フィラメントが破断に至るまでの時間はランプに供給される電圧の大きさに大きく影響される。したがってランプが切れる時期を予測することは困難である。内視鏡観察中にランプが突然切れると検査・施術を中断してランプの交換を行わなければならず検査・施術の妨げとなる。
【０００４】
本発明は、内視鏡の照明に用いられる光源の残余使用可能期間を精度よく予測することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の内視鏡装置のランプ余命算出装置は、内視鏡観察時に照明用光源として用いられるランプと、ランプに電力を供給するランプ電源部と、ランプに印加されるランプ電圧に基づいてランプの残余使用可能期間に対応するランプ余命を算出するランプ余命算出手段とを備えることを特徴としている。
【０００６】
ランプ余命算出手段は、ランプ交換時に初期値に設定される指標値から所定時間毎にランプ電圧に応じた所定値をランプに電力が供給されている間減算することによりランプ余命を算出し、ランプ電圧と所定値との対応がルックアップテーブルとして記憶されているメモリを備えることが好ましい。これにより簡略な構成で迅速にランプ余命を算出することが可能となる。
【０００７】
また、簡便な方法で精度良くランプ余命を算出するには、第１のランプ電圧に対応する第１の所定値と、第２のランプ電圧に対応する第２の所定値との比は、第２のランプ電圧で駆動したときのランプ寿命と第１のランプ電圧で駆動したときのランプ寿命との比に等しいことが好ましい。
【０００８】
ランプ余命算出手段は、ランプ余命算出手段において算出されたランプ余命に基づいてランプ余命に関わる情報を報知するランプ余命報知手段を備えることが好ましく、ランプ余命報知手段はランプ余命を表示するためのランプ余命表示手段を備えることが好ましい。例えば、ランプ余命を視覚的、感覚的に容易に認識可能とするには、ランプ余命表示手段は、ランプ余命をグラフィカルに表示する。これにより簡略な構成でランプ余命を視覚的、感覚的に把握することが可能となる。
【０００９】
更にランプ余命算出装置は、画像の明るさを検出する手段と、画像の明るさの基準レベルを設定するレベル設定手段と、ランプ電源部におけるランプ電圧を制御するランプ電圧制御手段とを備え、ランプ電圧制御手段が画像の明るさを検出する手段により得られた画像の明るさの情報に基づいて画像の明るさを基準レベルに維持するようにランプ電圧を制御することが好ましい。これにより画像の明るさを適正なレベルに常時維持することが可能となる。内視鏡が撮像素子を備える電子内視鏡の場合には、画像の明るさを検出する手段は、撮像素子において撮像される画像の映像信号に基づいて画像の明るさを検出することが好ましい。これにより新たな検出装置を設ける必要がなく、簡略な構成、低コストで画像の明るさを自動調整することが可能となる。
【００１０】
ランプ電圧制御手段において、ランプ電圧は定格電圧以下で駆動されることが好ましい。これによりランプを定格寿命以上の期間に渡って使用することが可能となりランニングコストを抑えることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の電子内視鏡装置は、上述のランプ余命算出装置が設けられた映像信号処理装置を備えたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である電子内視鏡装置の構成を概略示すブロック図である。
【００１３】
本実施形態の電子内視鏡装置は、電子内視鏡（電子スコープ）１０、映像信号処理装置（プロセッサ）２０、ＴＶモニタ３０から概略なる。電子スコープ１０は、プロセッサ２０に着脱自在に接続され、ＴＶモニタ３０はビデオ信号用のケーブルを介してプロセッサ２０のビデオ出力端子に接続される。なお本実施形態では、周辺装置としてＴＶモニタ３０のみが示されているが、例えばビデオプリンタやＶＣＲ、コンピュータ等の周辺装置が同時に接続されていてもよい。
【００１４】
電子スコープ１０は、細長で可撓性を有する挿入部を備え、その先端には撮像素子（例えばＣＣＤ）１１が設けられており、撮像素子１１はプロセッサ２０内に設けられた映像信号処理回路２１に接続されている。また、電子スコープ１０には、超極細の光ファイバーの束からなるライトガイド１２が配設されており、ライトガイド１２はプロセッサ２０内に設けられた光源部４０と光学的に接続されている。
【００１５】
撮像素子１１は映像信号処理回路２１からの駆動信号に基づいて制御され、光源部４０からライトガイド１２を介して伝送された光を照明光として被写体Ｓの画像を撮像する。撮像素子１１において撮像された画像は映像信号として映像信号処理回路２１に送られ、従来周知のブランキング、クランプ、ホワイトバランス、ガンマ補正等の信号処理が施された後、例えばＮＴＳＣ等の規格に準じたビデオ信号としてＴＶモニタ３０に出力され、ＴＶモニタ３０の画面に表示される。また映像信号処理回路２１はシステムコントロール回路２２に接続されており、映像信号処理回路の動作はシステムコントロール回路２２により制御・監視される。
【００１６】
光源部４０は、ランプ（例えばハロゲンランプ）４１、反射鏡４２、ランプ電源制御回路４３及び絞り装置４４を備える。ランプ４１から照射された光は、例えば回転放物面状に成形された反射鏡４２で反射され絞り装置４４を介してライトガイド１２の入射端面に集光される。ランプ４１にはランプ電源制御回路４３から電力が供給され、その明るさは例えばランプ電源制御回路４３からランプ４１に印加される電圧を制御することにより行われる。またランプ電源制御回路４３はシステムコントロール回路２２に接続されており、システムコントロール回路２２からの信号指令に基づいて駆動・制御される。ランプ４１とライトガイド１２との間の光路上に設けられた絞り装置４４は、例えばシステムコントロール回路２２により制御され、ライトガイド１２へ供給される光束を調整する。また、面順次方式の電子内視鏡では、絞り装置とともにＲＧＢ等の回転カラーフィルタなども光路上に設けられる。
【００１７】
システムコントロール回路２２には各種スイッチ類・表示装置が設けられたフロントパネル２３（図２参照）が接続されており、システムコントロール回路２２は、フロントパネル２３上に設けられたスイッチ類の操作に連動して映像信号処理回路２１、ランプ電源制御回路４３及び絞り装置４４等の駆動を制御する。
【００１８】
図２は、プロセッサ２０の正面図の一例である。プロセッサ２０の正面右よりにはフロントパネル２３が設けられており、フロントパネル２３には、例えばランプ電源スイッチ２３ａ、明るさ調整用スイッチ２３ｂ、２３ｃ、送気・送水ポンプ駆動用スイッチ２３ｄ及びランプ余命インディケータ２３ｅが設けられる。また、フロントパネル２３の右下には主電源投入用のスイッチ２４が設けられ、正面左よりには、電気コネクタ部２５とライトガイドコネクタ部２６とが設けられる。電気コネクタ部２５は電子スコープ１０の信号線との接続を行うためのものであり、ライトガイドコネクタ部２６は電子スコープ１０に配設されたライトガイド１２の入射端をプロセッサ２０内に挿入し、光源部４０と光学的に連結するためのものである。
【００１９】
次に図３を参照して、本実施形態において用いられるランプ４１の寿命と印加電圧との関係について説明する。
【００２０】
図３において、横軸はランプ４１に印加されるランプ電圧を表しており、縦軸はランプ寿命を表している。横軸のランプ電圧はランプの定格電圧を基準（１００）として百分率（％）で表され、縦軸のランプ寿命は定格電圧で定常的に駆動したときのランプ寿命（定格寿命）を基準（１００）として百分率（％）で表される。ランプ電圧とランプ寿命との関係は寿命曲線ＣＬにより示される。図示されるようにランプ寿命はランプ電圧の増大とともに単調かつ急速に減少する。すなわちランプ電圧が高くなるとランプから放射される全光束は増大し（明るくなり）その色温度も高くなるが、フィラメント温度が上昇するためフィラメントの蒸発が早まり寿命は短くなる。一方、ランプ電圧が低くなるとランプから放射される全光束は減少し（暗くなり）その色温度も低くなるが、フィラメント温度も下降するので蒸発が遅くなり寿命は延びる。例えば定格電圧をＶ₀、定格寿命をＴ₀（時間）とするとき、定格電圧Ｖ₀の１１０％の電圧１．１Ｖ₀でランプ４１を駆動するとランプ寿命は定格寿命Ｔ₀の３０％、すなわち０．３Ｔ₀（時間）となる。一方、ランプ４１を定格電圧Ｖ₀の９５％の電圧０．９５Ｖ₀で駆動するとランプ寿命は定格寿命Ｔ₀の１８０％、すなわち１．８Ｔ０（時間）となる。
【００２１】
次に図１、図２及び図４を参照して本実施形態におけるランプ余命表示処理の動作について説明する。なお図４はランプ余命表示処理のフローチャートであり、電子内視鏡装置が駆動されている間繰り返し実行される。
【００２２】
ステップＳ１００では撮像素子（ＣＣＤ）１１から出力される映像信号の出力レベル（例えば輝度信号の出力レベル）が映像信号２１を介してシステムコントロール回路２２により検出される。すなわち撮像される画像の明るさに関する情報がシステムコントロール回路２２により検出される。ステップＳ１１０ではステップＳ１００において検出された映像信号の出力レベル（Ｌ）と予め設定された基準レベル（Ｌ₀）との比較が行われる。この基準レベルは、撮像画像の所定の明るさに対応しており本実施形態ではフロントパネル２３の明るさ調整スイッチ２３ｂ、２３ｃを操作することにより設定・変更可能である。
【００２３】
ステップＳ１１０において例えば検出された映像信号の出力レベル（Ｌ）と基準レベル（Ｌ₀）とが所定量（ΔＬ）に対して（Ｌ−Ｌ₀）＞ΔＬの関係にあるとき、撮像画像の明るさは設定された明るさよりも明るいと判定され、処理はステップＳ１２０に移る。ステップＳ１２０ではランプ１４に印加されるランプ電圧の設定が所定量（ΔＶ）減ぜられ、その後処理はステップＳ１４０に移る。
【００２４】
一方ステップＳ１１０において例えば検出された映像信号の出力レベル（Ｌ）と基準レベル（Ｌ₀）とが所定量（ΔＬ）に対して（Ｌ₀−Ｌ）＞ΔＬの関係にあるとき、撮像画像の明るさは設定された明るさよりも暗いと判定され処理はステップＳ１３０に移る。ステップＳ１３０では、まず現在ランプ１４に印加されているランプ電圧（Ｖ）が例えばＶ≦Ｖ₀−ΔＶ（Ｖ₀：定格電圧）であるか否かが判定され、Ｖ≦Ｖ₀−ΔＶであればランプ電圧の設定が所定量（ΔＶ）増加されステップＳ１４０へ移る。また現在の印加電圧がＶ＞Ｖ₀−ΔＶであると判定されたときには現在のランプ電圧を維持したままステップＳ１４０へ移る。すなわち、ランプ電圧（Ｖ）は定格電圧Ｖ₀以下に常時維持される。またランプ電圧（Ｖ）の初期設定は、例えば定格電圧Ｖ₀の９０％の電圧（０．９Ｖ₀）に設定されており通常はこの電圧でランプは駆動される。なお、Ｖ＞Ｖ₀−ΔＶのときには例えば絞り装置４４や撮像素子（ＣＣＤ）１１の電子シャッタ動作を調整して画像の明るさが調整される。
【００２５】
また、ステップＳ１１０において、検出された映像信号の出力レベル（Ｌ）が例えば｜Ｌ−Ｌ₀｜≦ΔＬを満たすとき、撮像画像の明るさは適正であると判定され処理は直接ステップＳ１４０へ移る。なお、ランプ電圧の変更を行う際の所定量（ΔＶ）は一定値としてもよいが、例えば出力レベル（Ｌ）と基準レベル（Ｌ₀）との差に相関した値としてもよい。
【００２６】
ステップＳ１４０では、後述するように現在印加されているランプ電圧（Ｖ）に基づいて残余使用可能期間、すなわち今後使用可能な期間に対応するランプ余命の指標となる指標値Ｎの値が更新される。指標変数Ｎの更新が終了するとステップＳ１５０において、更新された指標値Ｎの値に基づいてこれから先使用可能な期間に対応するランプ余命がフロントパネル２３のランプ余命インディケータ２３ｅに表示される。以上により本実施形態のランプ余命表示処理は終了する。
【００２７】
次に図３、図５を参照して本実施形態の指標値更新処理（Ｓ１４０）、及びランプ余命表示処理（Ｓ１５０）について説明する。
【００２８】
指標値Ｎは、例えばシステムコントロール回路２２内に設けられたＥＥＰＲＯＭ等からなるメモリＭ（図１参照）に記憶されるようになっており、例えば電源投入時メモリＭから読み出される。また指標値Ｎはランプが新品に交換された際に初期値Ｎ₀に設定される。初期値Ｎ₀の設定は、例えばランプ交換時に図示しないリセットボタン等を操作することにより行われる。ステップＳ１４０の指標値更新処理では、所定時間ΔＴが経過する毎（例えばランプ余命表示処理が実行される毎）に指標値Ｎから現在のランプ電圧Ｖに基づいて所定値ΔＮが減算され、その結果（Ｎ−ΔＮ）が新しい指標値ＮとしてメモリＭに上書き記憶される。所定値ΔＮの値はランプ電圧Ｖの値毎に異なり、例えばルックアップテーブルとしてメモリＭに記憶されている。
【００２９】
定格電圧Ｖ₀がランプ４１に印加されているときの所定値ΔＮの値をΔＮ₀とし、ランプ４１に電圧Ｖａが印加されるときのランプ寿命をＴａとすると、このときの所定値ΔＮは例えばΔＮ＝Ｔ₀／Ｔａ・ΔＮ₀＝α・ΔＮ₀で表される。ここで、Ｔ₀は定格寿命、α＝Ｔ₀／Ｔａである。例えば、図３においてランプ電圧が９５％のとき、ランプ寿命は定格寿命Ｔ₀の１８０％なのでα＝１００／１８０となり、指標値Ｎから所定時間ΔＴ毎に減算される所定値ΔＮの値は、定格電圧が印加されるときの所定値ΔＮ₀の約５６％となる。すなわち、指標値Ｎが単位時間当たりに減少する割合は印加されているランプ電圧Ｖの値に応じて増減される。図３の寿命曲線ＣＬが単調減少であることからランプ電圧が低いとき所定値ΔＮの値は小さくなり、ランプ電圧が高いとき所定値ΔＮの値は大きくなる。
【００３０】
また、指標値Ｎの初期値Ｎ₀と定格電圧Ｖ₀が印加されたときの所定値ΔＮ₀の値は、指標値Ｎから所定時間ΔＴ経過毎に所定値ΔＮ₀を定格寿命Ｔ₀の間減じた場合に指標値Ｎの値が０となるように設定される。すなわち、Ｔ₀＝ΔＴ・ｎとなる整数ｎに対してＮ₀＝ΔＮ₀・ｎが成立する。
【００３１】
ランプ余命インディケータ２３ｅは例えば複数のセグメントからなり、指標値Ｎの値に応じてランプ余命をグラフィカルに表示する。本実施形態のランプ余命インディケータ２３ｅは、５つの長方形のセグメントを一列に並べたバーグラフであり、各セグメントは指標値Ｎの値に対応して点灯又は消灯される。すなわち、図５（ａ）に示されるようにランプ交換直後には全てのセグメントが点灯され、指標値Ｎが例えば初期値Ｎ₀から４０％減少すると（Ｎ＝０．６Ｎ₀）、図５（ｂ）に示されるように右側の２つのセグメントが消灯され、左側の３つのセグメントのみが点灯される。指標値Ｎが０になると、全てのセグメントが消灯されランプ寿命が尽きたことを表す。例えば定格寿命が５０時間であるハロゲンランプの場合、１つのセグメントは定格電圧でランプを駆動するときの１０時間に対応する。したがって図５（ｂ）のとき、定格電圧でランプを駆動するならばランプは３０時間使用可能であることを示している。また定格電圧の９５％で駆動する場合には５４時間（＝３０時間×１．８）使用可能である。
【００３２】
以上のように本実施形態によればランプの今後の使用可能期間に対応するランプ余命が表示されるためランプが切れる時期を予測することができる。これによりランプの寿命が近づいたら予めランプ交換を行い、内視鏡観察中にランプが切れることを防止することができるとともに、ランプ寿命に合わせて交換用のランプを準備することも可能となる。また、ランプ余命は印加されるランプ電圧に応じて算出されるので、途中ランプ電圧が変更されてもランプ余命を正確に表示することができる。すなわち本実施形態では撮像画像の明るさを設定された基準レベルに保つためにランプ電圧が自動制御されているがこのような場合にもランプ余命は正確に算出される。また、本実施形態では、ランプ電圧を定格電圧以下に抑え、通常は定格電圧の９０％の電圧を中心にランプが駆動されるよう制御されているためランプ寿命を長くすることができる。
【００３３】
なお、本実施形態ではランプ余命インディケータをフロントパネルに設けたが、例えば図５のようなバーグラフを所定操作によりＴＶモニタの画面にスーパーインポーズして表示させるようにしてもよい。また、本実施形態ではランプ余命のみを表示したが、例えば指標値が所定の値以下になった場合に、ランプ交換を促す警告表示を行うための表示手段を備えていてもよい。
【００３４】
本実施形態では、ランプ余命はグラフィカルに表示されたが、数値等（例えば指標値Ｎを０〜１００の数として指標値自体を表示）を用いて表してもよい。また、例えばランプ電圧を指定し、その電圧でランプを使用した場合の使用可能時間（ΔＴ・Ｎ／ΔＮ）を指標値から算出しこれを表示するようにしてもよい。
【００３５】
また、ランプ電圧を変更するとランプの色温度も若干変化するので、印加されているランプ電圧に応じてホワイトバランスを調整する構成にしてもよい。本実施形態では、設定された基準レベルの明るさになるようにランプ電圧が自動制御されたが、ランプ電圧を手動で制御してもよい。
【００３６】
本実施形態は電子内視鏡装置に関するものであったが、本発明をファイバースコープの光源装置に適用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、内視鏡の照明に用いられる光源の残余使用可能期間を精度よく予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電子内視鏡装置の回路構成を概略示すブロック図である。
【図２】本実施形態のプロセッサの正面図である。
【図３】ランプ電圧とランプ寿命の関係を表すグラフである。
【図４】ランプ余命表示処理のフローチャートである。
【図５】ランプ余命インディケータの表示状態を示す図である。
【符号の説明】
１０電子スコープ
１１撮像素子（ＣＣＤ）
２０映像信号処理装置（プロセッサ）
２１映像信号処理回路
２２システムコントロール回路
２３ｅランプ余命インディケータ
４０光源部
４１ランプ（ハロゲンランプ）
４３ランプ電源制御回路
Ｍメモリ

Claims

内視鏡観察時に照明用光源として用いられるランプと、
前記ランプに電力を供給するランプ電源部と、
前記ランプに印加されるランプ電圧に基づいて前記ランプの残余使用可能期間に対応するランプ余命を算出するランプ余命算出手段とを備え、
前記ランプ余命算出手段は、ランプ交換時に初期値に設定される指標値から所定時間毎にランプ電圧に応じた所定値を前記ランプに電力が供給されている間減算することにより前記ランプ余命を算出し、
前記ランプ電圧に応じた所定値において、第１のランプ電圧に対応する第１の所定値と、第２のランプ電圧に対応する第２の所定値との比は、前記第２のランプ電圧で駆動したときのランプ寿命と前記第１のランプ電圧で駆動したときのランプ寿命との比に等しい
ことを特徴とする内視鏡装置のランプ余命算出装置。
前記ランプ電圧と前記所定値との対応が、ルックアップテーブルとして記憶されているメモリを備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置のランプ余命算出装置。
前記ランプ余命算出手段において算出されたランプ余命に基づいてランプ余命に関わる情報を報知するランプ余命報知手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置のランプ余命算出装置。
前記ランプ余命報知手段が前記ランプ余命を表示するためのランプ余命表示手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置のランプ余命算出装置。
前記ランプ余命表示手段が前記ランプ余命をグラフィカルに表示することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置のランプ余命算出装置。
画像の明るさを検出する手段と、前記画像の明るさの基準レベルを設定するレベル設定手段と、前記ランプ電源部におけるランプ電圧を制御するランプ電圧制御手段とを備え、前記ランプ電圧制御手段が前記画像の明るさを検出する手段により得られた画像の明るさの情報に基づいて画像の明るさを前記基準レベルに維持するように前記ランプ電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置のランプ余命算出装置。
前記内視鏡が撮像素子を備える電子内視鏡であって、前記画像の明るさを検出する手段が、前記撮像素子において撮像される画像の映像信号に基づいて画像の明るさを検出することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置のランプ余命算出装置。
前記ランプ電圧制御手段において、前記ランプ電圧が定格電圧以下となるよう制御されることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置のランプ余命算出装置。
請求項１乃至請求項８の何れか１つのランプ余命算出装置が設けられた映像信号処理装置を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。