(57)【要約】      （修正有）【課題】光源部の温度の調整時における消費電力を低減させることが可能な光源装置、及び温度制御方法を提供する。【解決手段】光源装置は、複数の光源部４４Ｒ、４４Ｇ、４４Ｂと、複数の温度調整部４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂと、駆動制御部４２とを具備する。前記複数の温度調整部は、前記複数の光源部の各々の温度を調整可能である。前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミングを制御可能である。【選択図】図２
2020098604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源部と、
前記複数の光源部の各々の温度を調整可能な複数の温度調整部と、
前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミングを制御可能な駆動制御部と
を具備する光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部を、前記各々の駆動タイミングが互いに異なるように駆動する
光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部を所定の時間間隔で順次駆動する
光源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の光源部の各々の温度を検出可能な温度検出部を具備し、
前記駆動制御部は、前記温度検出部により検出された温度をもとに、前記各々の駆動タイミングを制御する
光源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、第１の光源部の温度を調整する第１の温度調整部を駆動し、前記第１の光源部の温度が所定の範囲内に含まれた場合に、前記第１の光源部とは異なる第２の光源部の温度を調整する第２の温度調整部を駆動する
光源装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の温度調整部の各々の消費電力を検出可能な電力検出部を具備し、
前記駆動制御部は、前記電力検出部により検出された消費電力をもとに、前記各々の駆動タイミングを制御する
光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、第１の温度調整部を駆動し、前記第１の温度調整部の消費電力が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記第１の温度調整部とは異なる第２の温度調整部を駆動する
光源装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記光源部の温度を調整して定常状態となった前記温度調整部の所費電力が小さい前記温度調整部から優先的に駆動する
光源装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の光源部の各々の温度を検出可能な温度検出部を具備し、
前記駆動制御部は、前記温度検出部により検出された温度をもとに前記複数の温度調整部の各々をＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御することが可能である
光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記各々の駆動タイミングが互いに等しくなるように制御し、前記複数の温度調整部の各々のＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤパラメータを互いに異なるように設定する
光源装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記光源部の現在の温度から目標温度までの間に１以上の仮目標温度を設定し、前記１以上の仮目標温度及び前記目標温度の各々を目標値とするＰＩＤ制御を段階的に実行する
光源装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の光源部の温度の調整に消費可能な最大電力をもとに、前記各々の駆動タイミングを制御する
光源装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の光源部の各々の消費電力を検出可能な電力検出部を具備し、
前記駆動制御部は、前記最大電力と、前記電力検出部により検出された消費電力の合計との差分が所定の範囲内に含まれるように、前記各々の駆動タイミングを制御する
光源装置。
【請求項１４】
複数の光源部の各々の温度を調整可能な複数の温度調整部を配置し、
前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミングを制御する
温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光源装置、これに適用可能な温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、生体等に励起光を照射し励起により発生する蛍光を測定することで、検査や診断等を行う技術が知られている。特許文献１には、励起光用の光源として半導体レーザが用いられた蛍光観察装置について開示されている。この蛍光観察装置では、半導体レーザから出射された励起光が内視鏡先端部から生体組織に照射される。そして励起により生体組織から発生した蛍光が撮像素子により撮像されて表示部に表示される。
【０００３】
特許文献１の図１に示されるように、半導体レーザには、ペルチェ素子及びサーミスタが密着するように配置される。サーミスタにより検知された温度をもとにペルチェ素子が駆動されることで、常に半導体レーザの温度が２０℃以下に保たれる。このように半導体レーザの温度を調整することで、励起光の出力向上及び長寿命化が図られている（特許文献１の明細書段落［００１４］［００４４］［００４５］等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７０２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようにペルチェ素子等を用いて光源の温度を調整する場合、ペルチェ素子等を駆動させるための電力が必要となり消費電力が増加してしまう。医療分野等において、消費電力の増加は漏れ電流の増加につながり、また救急医療時における装置のバッテリ駆動を妨げてしまう可能性もある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、光源部の温度の調整時における消費電力を低減させることが可能な光源装置、及び温度制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る光源装置は、複数の光源部と、複数の温度調整部と、駆動制御部とを具備する。
前記複数の温度調整部は、前記複数の光源部の各々の温度を調整可能である。
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミングを制御可能である。
【０００８】
この光源装置では、光源部の温度を調整可能な複数の温度調整部の駆動タイミングが制御される。これにより光源部の温度の調整時における消費電力を低減させることができる。
【０００９】
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部を、前記各々の駆動タイミングが互いに異なるように駆動してもよい。
これにより温度調整時の消費電力を低減させることができる。
【００１０】
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部を所定の時間間隔で順次駆動してもよい。
これにより簡単な処理で消費電力の低減を実現することができる。
【００１１】
前記光源装置は、さらに、前記複数の光源部の各々の温度を検出可能な温度検出部を具備してもよい。この場合、前記駆動制御部は、前記温度検出部により検出された温度をもとに、前記各々の駆動タイミングを制御してもよもよい。
これにより温度調整時の消費電力を低減しつつ、温度調整にかかる時間を短縮することができる。
【００１２】
前記駆動制御部は、第１の光源部の温度を調整する第１の温度調整部を駆動し、前記第１の光源部の温度が所定の範囲内に含まれた場合に、前記第１の光源部とは異なる第２の光源部の温度を調整する第２の温度調整部を駆動してもよい。
これにより温度調整時の消費電力を低減しつつ、効率よく温度調整を実行可能である。
【００１３】
前記光源装置は、さらに、前記複数の温度調整部の各々の消費電力を検出可能な電力検出部を具備してもよい。この場合、前記駆動制御部は、前記電力検出部により検出された消費電力をもとに、前記各々の駆動タイミングを制御してもよい。
これにより温度調整時の消費電力を低減しつつ、温度調整にかかる時間を短縮することができる。
【００１４】
前記駆動制御部は、第１の温度調整部を駆動し、前記第１の温度調整部の消費電力が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記第１の温度調整部とは異なる第２の温度調整部を駆動してもよい。
これにより少ない消費電力で効率よく温度調整を実行可能である。
【００１５】
前記駆動制御部は、前記光源部の温度を調整して定常状態となった前記温度調整部の所費電力が小さい前記温度調整部から優先的に駆動してもよい。
これにより温度調整にかかる時間を短縮することができる。
【００１６】
前記駆動制御部は、前記温度検出部により検出された温度をもとに前記複数の温度調整部の各々をＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御することが可能でもよい。
ＰＩＤ制御により高い精度で温度を調整することができる。
【００１７】
前記駆動制御部は、前記各々の駆動タイミングが互いに等しくなるように制御し、前記複数の温度調整部の各々のＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤパラメータを互いに異なるように設定してもよい。
これにより温度調整時の消費電力を低減させることができる。
【００１８】
前記駆動制御部は、前記光源部の現在の温度から目標温度までの間に１以上の仮目標温度を設定し、前記１以上の仮目標温度及び前記目標温度の各々を目標値とするＰＩＤ制御を段階的に実行してもよい。
これにより温度調整時の消費電力を低減させることができる。
【００１９】
前記駆動制御部は、前記複数の光源部の温度の調整に消費可能な最大電力をもとに、前記各々の駆動タイミングを制御してもよい。
これにより温度調整にかかる時間を短縮することができる。
【００２０】
前記駆動制御部は、前記最大電力と、前記電力検出部により検出された消費電力の合計との差分が所定の範囲内に含まれるように、前記各々の駆動タイミングを制御してもよい。
これにより温度調整にかかる時間を短縮することができる。
【００２１】
本技術の一形態に係る温度制御方法は、複数の光源部の各々の温度を調整可能な複数の温度調整部を配置することを含む。前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミングが制御される。
【００２２】
この温度制御方法では、光源部の温度を調整可能な複数の温度調整部の駆動タイミングが制御される。これにより光源部の温度の調整時における消費電力を低減させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本技術によれば、光源部の温度の調整時における消費電力を低減させることが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】の一実施形態に係る内視鏡装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光源ユニットの構成例を示すブロック図である。
【図３】各温調回路の駆動タイミングを互いに等しく設定した場合の消費電力の推移を示すグラフである。
【図４】駆動タイミングを５秒遅延させた場合の消費電力の推移を示すグラフである。
【図５】駆動タイミングを３０秒遅延させた場合の消費電力の推移を示すグラフである。
【図６】遅延時間と瞬間的な最大消費電力との関係を示すグラフである。
【図７】温調回路の駆動の優先順位の設定例を説明するための図である。
【図８】ＰＩＤパラメータを調整する駆動方法を説明するための模式的なグラフである。
【図９】ＰＩＤ制御の目標値を調整する方法を説明するための模式的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
［内視鏡装置］
図１は、本技術の一実施形態に係る内視鏡装置の構成例を示すブロック図である。内視鏡装置１００は、挿入部１０と、操作部２０と、本体部３０とを有する。
【００２７】
挿入部１０は、体腔内に挿入される部分であり、可撓性を有する。挿入部１０の先端部１１には、被観察領域に照射される照明光の照射口１２が設けられる。また先端部１１には、被観察領域の画像情報を取得するために、対物レンズユニット１３及び撮像素子１４が配置される。撮像素子１４として、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等が用いられる。
【００２８】
操作部２０は、挿入部１０の基端に接続される。操作部２０には、各種のスイッチ２１やアングルノブ２２等が配置される。例えばスイッチ２１を操作することで、図示しない供給口を介して、空気や水等が被観察領域に供給される。またアングルノブ２２を操作することで、先端部１１に設けられた湾曲機構が動作し、先端部１１が任意の方向や任意の角度に湾曲される。操作部２０に、鉗子や電極等の処置具が挿入される鉗子口等が設けられてもよい。
【００２９】
本体部３０は、システムコントローラ３１と、画像処理部３２と、本技術に係る光源装置４０とを有する。システムコントローラ３１は、内視鏡装置１００のシステム全体を統括的に制御する。例えばシステムコントローラ３１は、光源装置４０に照明光の出射を指示し、これと同期して撮像素子１４に被観察領域の画像情報を取得させる。
【００３０】
また図１に示すように、システムコントローラ３１には、図示しない出入力インタフェースを介して入力装置７０が接続される。入力装置７０は、例えばキーボード、マウス、タッチパネル等のオペレータが操作するデバイスである。システムコントローラ３１は、入力装置７０を介して入力された操作に応じた処理を実行する。
【００３１】
システムコントローラ３１は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を有し、ＣＰＵがＲＯＭに予め記録されている制御用プログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、システム全体を制御する。システムコントローラ３１の構成は限定されず、任意のハードウェア及びソフトウェアが用いられてよい。例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデバイスが用いられてよい。
【００３２】
画像処理部３２は、撮像素子１４から出力される画像情報に対して色補間やガンマ補正等の種々の画像処理を実行する。画像処理部３２により処理された画像情報は、本体部３０に接続された表示装置８０に出力される。表示装置８０は、例えば液晶、ＥＬ（Electro-Luminescence）等を用いた表示デバイスである。
【００３３】
［光源装置］
光源装置４０は、光源ユニット４１と、光源制御部４２と、電源４３とを有する。光源ユニット４１は、複数のレーザ光源（ＬＤ）４４と、複数の温度調整部４５と、モニタ部４６とを有する。
【００３４】
本実施形態では、複数のレーザ光源４４として、赤色レーザ光源４４Ｒ、緑色レーザ光源４４Ｇ、及び青色レーザ光源４４Ｂが配置される。各レーザ光源４４から出射されたＲＧＢの各色のレーザ光は、例えば光源ユニット４１内の合波光学系４７（図２参照）により合波される。合波により生成された白色光は、光源ユニット４１に接続されたライトガイド（光ファイバ）４８に出射される。そしてライドガイド４８を通じて、挿入部１０の先端部１１に設けられた照明口１２に導かれる。
【００３５】
赤色レーザ光源４４Ｒ、緑色レーザ光源４４Ｇ、及び青色レーザ光源４４Ｂの各々は、本実施形態において、光源部に相当する。従って複数のレーザ光源４４は、複数の光源部に相当する。なお光源部の数は限定されない。
【００３６】
複数の温度調整部４５は、複数のレーザ光源５５の各々の温度を調整可能である。図１に示すように本実施形態では、赤色レーザ光源４４Ｒに温度調整部４５Ｒが配置され、緑色レーザ光源４４Ｇに温度調整部４５Ｇが配置される。また青色レーザ光源４４Ｂに温度調整部４５Ｂが配置される。温度調整部４５については、後に詳しく説明する。
【００３７】
なお温度調整部４５による温度調整の対象となる光源部は、本実施形態のように単数のレーザ光源４４により構成される場合に限定されない。複数のレーザ光源により１つの光源部が構成されてもよい。またＬＥＤ等の他の固体光源や、キセノンランプ等により光源部が構成される場合にも、本技術は適用可能である。また１つの光源部に対して複数の温度調整部４５が配置される場合もあり得る。
【００３８】
モニタ部４６は、各温度調整部４５に印加される電流値及び電圧値を検出する。検出された各温度調整部４６の電流値及び電圧値は、光源制御部４２に出力される。電流値及び電圧値を検出する方法は限定されず、例えば周知の技術が用いられてよい。
【００３９】
光源制御部４２は、各レーザ光源４４の動作の開始及び停止を制御するとともに、各レーザ光源４４に入力される電流値を制御する。また光源制御部４２は、複数の温度調整部４５の各々の駆動タイミングを制御する。また光源制御部４２は、モニタ部４６から出力された電流値及び電圧値をもとに、各温度調整部４５の消費電力を検出する。消費電力は、電流値及び電圧値の積により算出される。
【００４０】
光源制御部４２としては、例えばＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）、Ｉ／Ｏ（Input/Output）等が１チップに収められたマイクロプロセッサ等が用いられる。上記したＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のデバイスが用いられてもよい。光源制御部４２は、本実施形態において、駆動制御部、及び電力検出部として機能する。
【００４１】
電源４３は、図示しない電源回路を介して、光源ユニット４１に電力を供給する。例えば各レーザ光源４４の駆動時や各温度調整部４５の駆動時に電力が消費される。その他電源４３は、光源装置４０内の各ブロック、及び内視鏡装置１００内の各ブロックに電力を供給する。内視鏡装置１００内の光源装置４０とは異なるブロックに電源４３が配置され、当該電源４３から光源装置４０に電力が供給されてもよい。なお外部からの電力供給がない場合は、電源４３のブロックをバッテリに置き換えて考えてよい。
【００４２】
図２は、光源ユニット４１の構成例を示すブロック図である。なおモニタ部４６の図示は省略されている。図２に示すように、ＲＧＢの各レーザ光源４４は、駆動回路５１に接続される。光源制御部４２により電流値が設定され、駆動回路５１に出力される。駆動回路５１は、当該電流値に基づいてレーザ光源４４に電流を印加する。
【００４３】
各温度調整部４５は、温度センサ５２と、熱電素子５３と、温調回路（温度調整回路）５４とを有する。温度センサ５２は、本実施形態において温度検出部として機能し、複数のレーザ光源４４の各々の温度を検出する。検出された温度は、光源制御部４２に出力される。温度センサ５２として、例えばサーミスタや熱電対等が用いられる。
【００４４】
熱電素子５３は、電気エネルギー及び熱エネルギーを交換可能な素子であり、電力の印加に応じて対象物を冷却又は加熱する。熱電素子５３としては、例えばペルチェ素子等が用いられる。温調回路５４は、熱電素子５３の動作を制御する。光源制御部４２により温調回路５４が駆動されることで、熱電素子５３による冷却又は加熱が行われる。なお温調回路５４の具体的な構成は限定されない。本実施形態では、温調回路５４の駆動が、温度調整部４５の駆動に相当する。
【００４５】
［各温調回路の駆動方法］
複数の温調回路５４は、主に光源装置４０の駆動の準備段階において、各レーザ光源４４を最適な使用温度とするために制御される。すなわち各温調回路５４が駆動されることで、各レーザ光源４４の温度が目標温度に調整される。目標温度の具体的な値は限定されないが、本実施形態では目標温度を２５℃とする。以下に説明する各温調回路５４の駆動方法は、本技術に係る温度調整方法に相当する。
【００４６】
光源制御部４２は、温度センサ５２からフィードバックされた温度をもとに、各温調回路５４に対してＰＩＤ制御を実行する。すなわち目標値が２５℃に設定され所定のＰＩＤパラメータにてＰＩＤ制御が実行される。これにより高い精度で温度調整が可能となる。
【００４７】
また光源制御部４２は、各温調回路５４の駆動状態をもとに、各温調回路５４の駆動タイミングを制御することが可能である。駆動タイミングとは、駆動が開始されるタイミングのことであり、本実施形態では、ＰＩＤ制御が開始されるタイミングとなる。
【００４８】
図３−図５は、各レーザ光源４４の温度調整時における消費電力の推移を示すグラフである。これらのグラフは、環境温度が３５℃の状態から、各レーザ光源４４を２５℃まで調整する場合のグラフである。
【００４９】
図３は、各温調回路５４の駆動タイミングを互いに等しく設定した場合、すなわち複数の温調回路５４を同時に駆動させた場合のグラフである。複数の温調回路５４が一斉にレーザ光源４４の温度を冷却するため、４００Ｗを超える電力が瞬間的に消費される。その後、各温調回路５４が定常状態となり、消費電力は１００Ｗ以下で安定する。
【００５０】
なお定常状態とは、フィードバックされる温度がほぼ変化しない状態をいい、典型的には、レーザ光源４４を目標温度である２５℃に維持するために駆動している状態である。また本開示では、全駆動時間における全体的な消費電力と対比するために、瞬間的な消費電力という表現を用いている。典型的には、各温調回路５４が定常状態となるまでの消費電力が、当該瞬間的な消費電力に相当する。
【００５１】
図４及び図５は、各温調回路５４の駆動タイミングを遅延させた場合、すなわち複数の温調回路５４を所定の時間間隔で順次駆動させた場合のグラフである。
【００５２】
図４は遅延時間（間隔）を５秒とした場合のグラフであり、瞬間的な消費電力が４００Ｗ以下の値に低減されているのがわかる。図５は遅延時間を３０秒とした場合のグラフであり、２００Ｗ以下の消費電力で目標温度まで到達可能となっている。
【００５３】
図６は、遅延時間と瞬間的な最大消費電力との関係を示すグラフである。図６に示すように、遅延時間を大きくするほど、消費電力のピーク値が低減されることがわかる。すなわち複数の温度調整部４５を、各々の駆動タイミングが互いに異なるように駆動することで、瞬間的な最大消費電力を低減させることができる。
【００５４】
瞬間的な最大消費電力が低減可能である場合、光源装置４０の駆動に必要な電源容量を小さくすることができる。従って光源装置４０の電源４３の小型化が可能となり、装置全体の小型化が実現可能となる。また例えば外部からの電力供給がない状況での救急医療時において安定したバッテリ駆動が可能となる。この結果、医療分野等において救急医療時に安定したバッテリ駆動が可能な小型の医療用光源装置や、これを備えた内視鏡装置等を実現することが可能となる。
【００５５】
また瞬間的な最大消費電力を低減させることが可能であるので、想定され得る漏れ電流を十分に抑制可能である。すなわち、患者等への安全性をさらに向上させることが可能となる。またレーザ光源４４の温度を目標温度に調整可能であるので、レーザ光源４４の長寿命化が可能となり、出射光の波長変化を防止することもできる。
【００５６】
図３−５に示すように、各温調回路５４の駆動タイミングをずらすことで最大消費電力を低減可能である。一方で、全てのレーザ光源４４が目標温度に達するまでのトータル時間は長くなる。すなわち最大消費電力と目標温度の到達時間とはトレードオフの関係となる。例えばこの最大消費電力と目標温度までの到達時間の関係を考慮にいれて、遅延時間が設定される。もちろんこれに限定されず、任意に遅延時間が設定されてもよい。
【００５７】
例えばレーザ光源４４の温度調整に消費可能な最大電力が予め定まっている場合には、温度調整時の最大消費電力がこの最大電力よりも小さくなる範囲で、目標温度の到達時間が極力短くなるように遅延時間が設定される。なお温度調整に消費可能な最大電力は、例えば電源４３の容量や、レーザ光源４４等の光源装置４０内の他のブロックの駆動状況等をもとに定められる。また内視鏡装置１００内の他のブロックの駆動状況に依存して最大電力が定められる場合もあり得る。
【００５８】
当該最大電力と各温調回路５４の消費電力の合計との差分（以下、単にマージンと記載する）をもとに遅延時間が設定されてもよい。すなわちマージンが所定の範囲に含まれるように、典型的にはマージンが十分に小さくなるように、遅延時間が設定される。これにより許容される消費電力の範囲内で到達時間を十分に短縮することができる。
【００５９】
また図５に示すように遅延時間が３０秒である場合、全ての温調回路５４が定常状態となるまでの間に、消費電力が一時的に低下して再び上昇する部分が存在する。この部分は、順次駆動される温調回路５４において、先に駆動した温調回路５４が定常状態となり消費電力が低下した後に、次の温調回路５４が駆動された時間帯に相当する。例えばこのような時間帯が生じないように遅延時間を設定することで、最大消費電力の増加を抑制しつつ到達時間を短縮することができる。
【００６０】
一定の時間間隔で複数の駆動回路５４を順次駆動させることにより、簡単な処理で瞬間的な最大消費電力を低減させることができる。一方で、レーザ光源４４から発生する熱量やペルチェ素子のスペック等は光源装置４０ごとに異なり、瞬間的な最大消費電力や目標温度の到達時間が一定とはならないことも多い。従って各温調回路５４の駆動状態に応じて、各駆動タイミングを制御することも有効である。
【００６１】
例えば光源制御部４２により、温度センサ５２により検出された各レーザ光源４４の温度をもとに、各駆動タイミングが制御される。例えば先に駆動された温調回路５４によりレーザ光源４４の温度が目標温度付近に収束したと判定された場合に、次の温調回路５４が駆動される。
【００６２】
図２を参照して説明すると、例えばまず赤色レーザ光源４４Ｒ（第１の光源部）の温度を調整する温調回路５４Ｒ（第１の温度調整部）が駆動され、温度センサ５２Ｒにより検出される赤色レーザ光源４４Ｒの温度が所定の範囲内に含まれた場合に、赤色レーザ光源４４Ｒとは異なる緑色レーザ光源４４Ｇ（第２の光源部）の温度を調整する温調回路５４Ｇ（第２の温度調整部）が駆動される。これにより瞬間的な消費電力を低減しつつ、目標温度の到達時間を十分に短縮することができる。
【００６３】
上記の所定の範囲は例えば目標温度±ｎ℃の範囲であり、ｎの値としては例えば０．５℃、１℃、１．５℃等が採用される。もちろんこれに限定されず、所定の範囲は任意に設定されてよい。また温度調整に消費可能な最大電力までのマージンや目標温度までの到達時間等をもとに、上記した所定の範囲が適宜設定されてもよい。なおＲＧＢのレーザ光源４４を冷却する順番は限定されない。
【００６４】
光源制御部４２により算出された各温調回路５４の消費電力をもとに、各駆動タイミングが制御されてもよい。例えば先に駆動された温調回路５４の消費電力が低減したと判定された場合に、次の温調回路５４が駆動される。
【００６５】
例えば図２に示す温調回路５４Ｒ（第１の温度調整部）が駆動され、当該温調回路５４Ｒの消費電力が所定の閾値よりも小さくなった場合に、温調回路５４Ｒとは異なる温調回路５４Ｇ（第２の温度調整部）が駆動される。これにより少ない消費電力で効率よく温度調整を実行可能であり、目標温度までの到達時間を短縮することができる。
【００６６】
所定の閾値は限定されず、例えば温度調整に消費可能な最大電力までのマージンや目標温度までの到達時間等をもとに適宜設定されてよい。なお温調回路５４を駆動する順番は限定されないが、例えば以下のように優先順位が設定されてもよい。
【００６７】
図７は、温調回路５４の駆動の優先順位の設定例を説明するための図であり、温度調整時における消費電力の推移を模式的に示したグラフである。例えばレーザ光源４４の温度を調整して定常状態となった温調回路５４の消費電力をもとに優先順位が設定される。すなわち定常状態の消費電力が小さい温調回路５４から優先的に駆動する。
【００６８】
図７に示すように、例えば消費可能な最大電力は３００Ｗとする。そして各温調回路５４について、各レーザ光源４４を目標温度にするために必要な消費電力Ｐ１、及び定常状態の消費電力Ｐ２が以下の値であるとする。
温調回路５４Ｒ  消費電力Ｐ１：１００Ｗ  消費電力Ｐ２：２５Ｗ
温調回路５４Ｇ  消費電力Ｐ１：１５０Ｗ  消費電力Ｐ２：５０Ｗ
温調回路５４Ｂ  消費電力Ｐ１：２００Ｗ  消費電力Ｐ２：７５Ｗ
【００６９】
図７Ａに示すように、定常状態の消費電力Ｐ２が最も大きい温調回路５４から駆動する場合、まず温調回路５４Ｂが駆動され時刻ｔ１にて定常状態になる。このとき残りの消費可能な電力は２２５Ｗとなるため、温調回路５４Ｇが駆動されて時刻ｔ２で定常状態になった後に、温調回路５４Ｒが駆動される。そして温調回路Ｒが定常状態となる時刻ｔ３にて、３つのレーザ光源５４が目標温度に到達する。
【００７０】
図７Ｂに示すように、定常状態の消費電力Ｐ２が小さいものから優先的に駆動する場合、まず温調回路５４Ｒが駆動される。そのとき消費電力としては２００Ｗの余裕があるため、温調回路５４Ｇも同時に駆動可能である。時刻ｔ４にて温調回路５４Ｒ及び５４Ｇが定常状態となった後に、温調回路５４Ｂが駆動され、時刻ｔ５にて定常状態となる。この結果３つのレーザ光源４４が目標温度に到達するまでの時間を大幅に短縮することができる。
【００７１】
このように定常状態の消費電力Ｐ２が小さいものを優先的に駆動させることで、複数の温調回路５４が同時に駆動可能となる可能性が高くなり、目標温度の到達時間を短縮することができる。この技術は、所定の時間間隔にて温調回路５４を駆動させる場合、各レーザ光源４４の温度や各温調回路５４の消費電力をもとに駆動タイミングを制御する場合にも適用可能である。すなわち単体の温調回路５４を駆動させる場合に、消費電力に余裕があれば、その温調回路５４と同時に他の温調回路も駆動してよい。
【００７２】
なお定常状態の消費電力Ｐ２の大小関係は、各レーザ光源４４を目標温度にするための消費電力Ｐ１の大小関係と、ほぼ同義といえる程度に成立する。このことに着目して、定常状態の消費電力Ｐ２をもとに駆動の優先順位を設定した。もちろん各レーザ光源４４を目標温度にするための消費電力Ｐ１に着目して、当該消費電力Ｐ１の小さいものから優先的に駆動してもよい。
【００７３】
消費電力Ｐ２及び消費電力Ｐ１をもとにした優先順位は、オペレータにより設定されてもよい。あるいは算出された各温調回路５４の消費電力をもとに、光源制御部４２により自動的に設定されてもよい。
【００７４】
図８は、ＰＩＤパラメータを調整する駆動方法を説明するための模式的なグラフである。なおここでは、現在温度が目標温度よりも低い場合を例にして説明する。目標温度に向け現在温度を下げる場合でも、目標温度に向けて現在温度を上げる場合でも、本技術は同様に適用可能である。
【００７５】
図８に示す駆動方法では、複数の温調回路５４の各々の駆動タイミングが互いに等しくなるように制御される（ｔ６）。一方で、複数の温調回路５４の各々のＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤパラメータにいて、各温調回路５４に異なるＰＩＤパラメータが設定される。
【００７６】
例えば図８Ａに示すように、ある温調回路５４には、現在温度をすばやく目標温度に近づけるＰＩＤパラメータが設定される。この場合、消費電力のピークは駆動開始とほぼ同時のタイミングとなる。一方で他の温調回路５４には、図８Ｂに示すように、現在温度をゆっくりと目標温度に近づけるＰＩＤパラメータが設定される。この場合、駆動開始からしばらくたったタイミングで消費電力がピークとなる。
【００７７】
このように各温調回路５４に互いに異なるようにＰＩＤパラメータを設定することで、各温調回路５４の消費電力のピークをずらすことが可能となる。この結果、各温調回路５４が定常状態となるまでの瞬間的な消費電力のピークを鈍化させることが可能となる。各温調回路５４に設定されるＰＩＤパラメータは、例えば温度調整に消費可能な最大電力までのマージンや目標温度までの到達時間等をもとに適宜設定される。
【００７８】
なお上記した他の駆動方法が実行される場合に、マージン等をもとＰＩＤパラメータが適宜設定されてもよい。例えばマージンが大きい場合には、ＰＩＤパラメータのゲインを上げて消費電力の増加を許容しつつ目標温度までの到達時間を短縮する。マージンが小さい場合には、ＰＩＤパラメータのゲインを下げて到達時間の増加を許容しつつ消費電力を抑制する。このような制御が例えば動的に実行されてもよい。
【００７９】
図９は、ＰＩＤ制御の目標値を調整する方法を説明するための模式的なグラフである。図９に示すように、各レーザ光源４４の現在温度Ｔ１から最終的な目標温度Ｔ２までの間に、仮目標温度Ｔ３及びＴ４が設定されてもよい。そして仮目標温度Ｔ３及びＴ４と、目標温度Ｔ２をそれぞれ目標値とするＰＩＤ制御が段階的に実行されてもよい。
【００８０】
すなわち最も現在温度Ｔ１に近い仮目標温度Ｔ３を目標値とするＰＩＤ制御が実行され、その後、次に目標温度Ｔ１に近い仮目標温度Ｔ４を目標値とするＰＩＤ制御が実行される。最後に目標温度Ｔ２を目標値とするＰＩＤ制御が実行される。
【００８１】
ＰＩＤ制御が実行される際には、現在温度Ｔ１と目標値となる温度との差が大きいほど、温調回路５４の消費電力が大きくなる。従って図９に示すように、仮目標温度Ｔ３及びＴ４を設定して、ＰＩＤ制御における温度差を制限することで、例えばＰＩＤパラメータを変更することなく消費電力を低減させることができる。
【００８２】
なお仮目標温度の数は限定されず、１以上の仮目標温度が適宜設定されてよい。また各温調回路５４に対して、互いに異なる仮目標温度が設定されてもよい。仮目標温度の設定方法も限定されず、例えば現在温度Ｔ１と目標温度Ｔ２とを等分割するように１以上の仮目標温度が設定される。あるいは現在温度Ｔ１から近い温度範囲では仮目標温度を細かく設定し目標温度Ｔ２に近い温度範囲では間隔をあけて仮目標温度を設定してもよい。この逆の設定も有り得る。
【００８３】
＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【００８４】
上記では、ＲＧＢの３色のレーザ光源が用いられる場合を説明した。これに限定されず、例えば人体に投与された蛍光色素を励起させるための励起光用のレーザ光源が配置されてもよい。例えばＲＧＢのレーザ光源と、励起光等の特殊光を出射する赤外レーザ光源等が合わせて配置され、白色光による画像と特殊光による画像とが交互に撮影される。このような構成においても、本技術は適用可能である。
【００８５】
図９に示す仮目標温度の設定は、単体の温調回路のみが使用される場合にも適用可能であり、定常状態となるまでの瞬間的な消費電力を低減させることができる。
【００８６】
本技術は内視鏡装置のみならず、光学顕微鏡等の医療・生物分野における他の装置及び他のシステムにも適用可能である。その他、光記録システムや半導体の露光装置等の種々の分野における装置やシステムに、本技術に係る光源装置及び温度制御方法が適用されてもよい。また温度を調整する対象も光源には限定されず、他のデバイス等の温度を調整する場合にも、本技術は適用可能である。例えば結晶の温度コントロール等が挙げられる。
【００８７】
以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。
【００８８】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）複数の光源部と、
前記複数の光源部の各々の温度を調整可能な複数の温度調整部と、
前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミングを制御可能な駆動制御部と
を具備する光源装置。
（２）（１）に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部を、前記各々の駆動タイミングが互いに異なるように駆動する
光源装置。
（３）（１）又は（２）に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部を所定の時間間隔で順次駆動する
光源装置。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の光源部の各々の温度を検出可能な温度検出部を具備し、
前記駆動制御部は、前記温度検出部により検出された温度をもとに、前記各々の駆動タイミングを制御する
光源装置。
（５）（４）に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、第１の光源部の温度を調整する第１の温度調整部を駆動し、前記第１の光源部の温度が所定の範囲内に含まれた場合に、前記第１の光源部とは異なる第２の光源部の温度を調整する第２の温度調整部を駆動する
光源装置。
（６）（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の温度調整部の各々の消費電力を検出可能な電力検出部を具備し、
前記駆動制御部は、前記電力検出部により検出された消費電力をもとに、前記各々の駆動タイミングを制御する
光源装置。
（７）（６）に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、第１の温度調整部を駆動し、前記第１の温度調整部の消費電力が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記第１の温度調整部とは異なる第２の温度調整部を駆動する
光源装置。
（８）（１）から（７）のうちいずれか１つに記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記光源部の温度を調整して定常状態となった前記温度調整部の所費電力が小さい前記温度調整部から優先的に駆動する
光源装置。
（９）（１）から（８）のうちいずれか１つに記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の光源部の各々の温度を検出可能な温度検出部を具備し、
前記駆動制御部は、前記温度検出部により検出された温度をもとに前記複数の温度調整部の各々をＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御することが可能である
光源装置。
（１０）（９）に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記各々の駆動タイミングが互いに等しくなるように制御し、前記複数の温度調整部の各々のＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤパラメータを互いに異なるように設定する
光源装置。
（１１）（９）又は（１０）に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記光源部の現在の温度から目標温度までの間に１以上の仮目標温度を設定し、前記１以上の仮目標温度及び前記目標温度の各々を目標値とするＰＩＤ制御を段階的に実行する
光源装置。
（１２）（１）から（１１）のうちいずれか１つに記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の光源部の温度の調整に消費可能な最大電力をもとに、前記各々の駆動タイミングを制御する
光源装置。
（１３）（１２）に記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の光源部の各々の消費電力を検出可能な電力検出部を具備し、
前記駆動制御部は、前記最大電力と、前記電力検出部により検出された消費電力の合計との差分が所定の範囲内に含まれるように、前記各々の駆動タイミングを制御する
光源装置。
【符号の説明】
【００８９】
Ｔ１…現在温度
Ｔ２…目標温度
Ｔ３、Ｔ４…仮目標温度
４０…光源装置
４１…光源ユニット
４２…光源制御部
４４…複数のレーザ光源
４５…温度調整部
４６…モニタ部
５２…温度センサ
５３…電素子
５４…温調回路（温度調整回路）
１００…内視鏡装置
【図１】
2020098604.tif 000003
【図２】
2020098604.tif 000004
【図３】
2020098604.tif 000005
【図４】
2020098604.tif 000006
【図５】
2020098604.tif 000007
【図６】
2020098604.tif 000008
【図７】
2020098604.tif 000009
【図８】
2020098604.tif 000010
【図９】
2020098604.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月23日(2020.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源部と、
前記複数の光源部の各々の温度を調整可能な複数の温度調整部と、
前記複数の光源部の各々の温度を検出可能な温度検出部と、
前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミングを制御可能であり、前記温度検出部により検出された温度をもとに前記複数の温度調整部の各々をＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御することが可能である駆動制御部と
を具備し、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部の各々のＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤパラメータを、前記複数の温度調整部の各々ごとに調整可能である
光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミングが互いに等しくなるように制御し、前記複数の温度調整部の各々のＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤパラメータを互いに異なるように設定する
光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部の各々の駆動に応じて前記複数の光源部の各々の温度が互いに異なる変化率で変化するように、前記ＰＩＤパラメータを設定する
光源装置。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部の各々の駆動に応じて前記複数の光源部の各々の温度が互いに異なる到達時間で目標温度まで到達するように、前記ＰＩＤパラメータを設定する
光源装置。
【請求項５】
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部の各々の消費電力のピークが互いに異なるタイミングとなるように、前記ＰＩＤパラメータを設定する
光源装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の光源部の全ての温度が目標温度に到達するまでの目標到達時間をもとに、前記ＰＩＤパラメータを設定する
光源装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちいずれか１項に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の光源部の温度の調整に消費可能な最大電力をもとに、前記ＰＩＤパラメータを設定する
光源装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光源装置であって、さらに、
前記複数の温度調整部の各々の消費電力を検出可能な電力検出部を具備し、
前記駆動制御部は、前記最大電力と、前記電力検出部により検出された消費電力の合計との差分が所定の範囲内に含まれるように、前記ＰＩＤパラメータを設定する
光源装置。
【請求項９】
請求項７に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記最大電力の変化をもとに、前記ＰＩＤパラメータを動的に設定する
光源装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記最大電力と、前記電力検出部により検出された消費電力の合計との差分の変化をもとに、前記ＰＩＤパラメータを動的に設定する
光源装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記光源部の現在の温度から目標温度までの間に１以上の仮目標温度を設定し、前記１以上の仮目標温度及び前記目標温度の各々を目標値とするＰＩＤ制御を段階的に実行する
光源装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、第１の仮目標温度を目標値とする第１のＰＩＤ制御を実行した後に、前記第１のＰＩＤ制御と同じＰＩＤパラメータを用いて、前記第１の仮目標温度よりも高い第２の仮目標温度を目標値とする第２のＰＩＤ制御を実行する
光源装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部の各々に対して、互いに異なるように前記１以上の仮目標温度を設定する
光源装置。
【請求項１４】
請求項１１から１３のうちいずれか１項に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記光源部の現在の温度から目標温度までの間を等分割するように、前記１以上の仮目標温度を設定する
光源装置。
【請求項１５】
請求項１１から１４のうちいずれか１項に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記光源部の現在の温度から目標温度までの間を複数の温度範囲に区分し、前記複数の温度範囲の各々に対して、互いに異なる間隔で前記１以上の仮目標温度を設定する
光源装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光源装置であって、
前記駆動制御部は、前記現在の温度から所定の中間温度までの温度範囲では第１の間隔で前記１以上の仮目標温度を設定し、前記所定の中間温度から前記目標温度までの温度範囲では前記第１の間隔とは異なる第２の間隔で前記１以上の仮目標温度を設定する
光源装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のうちいずれか１項に記載の光源装置であって、
前記複数の光源部から照射された光は、顕微鏡又は内視鏡の観察対象となる生体組織に照射される
光源装置。
【請求項１８】
複数の光源部と、前記複数の光源部の各々の温度を調整可能な複数の温度調整部とを有する光源装置の作動方法であって、
前記光源装置が、前記複数の光源部の各々の温度を検出する検出ステップと、
前記光源装置が、検出された前記温度をもとに、前記複数の温度調整部の各々をＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御する制御ステップと
を具備し、
前記制御ステップは、前記光源装置が、前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミング、及び前記複数の温度調整部の各々のＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤパラメータを、前記複数の温度調整部の各々ごとに制御するステップを含む
光源装置の作動方法。
【請求項１９】
複数の光源部と、
前記複数の光源部の各々の温度を調整可能な複数の温度調整部と、
前記複数の光源部の各々の温度を検出可能な温度検出部と、
前記複数の温度調整部の各々の駆動タイミングを制御可能であり、前記温度検出部により検出された温度をもとに前記複数の温度調整部の各々をＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御することが可能である駆動制御部と
を有し、
前記駆動制御部は、前記複数の温度調整部の各々のＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤパラメータを、前記複数の温度調整部の各々ごとに調整可能である
光源装置と、
前記光源装置から出射された光を照明光として観察対象を観察可能な医療用観察装置と
を具備する医療用システム。
【請求項２０】
請求項１８に記載の医療用システムであって、
前記医療用観察装置は、顕微鏡又は内視鏡である
医療用システム。