(57)【要約】【課題】光源の点灯周期と導光ロッドの回転周期とを容易に同期させることができる光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】円環状に並んで配置され、前記円環の半径方向内方に照明光を射出するＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１から出射された照明光を前記円環の中心軸線に沿う方向に導光する導光部材１５と、導光部材１５を前記中心軸線回りに回転駆動する回転モータと、回転モータの回転を検出する反射型フォトセンサと、導光部材１５により導光された照明光の光量を検出するＣＣＤ５と、これらを制御するとともに、ＣＣＤ５により検出される光量に基づいて、ＬＥＤ１１の点灯制御を行う点灯信号と反射型フォトセンサにより検出された回転検出信号との位相差を調整する制御部６とを備える光源装置１０を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状に並んで配置され、前記円環の半径方向内方に照明光を射出する複数の光源と、
該光源から出射された照明光を前記円環の中心軸線に沿う方向に導光する導光部と、
該導光部を前記中心軸線回りに回転駆動する回転部と、
該回転部の回転を検出する回転検出部と、
前記導光部により導光された照明光の光量を検出する光検出部と、
これら各部を制御するとともに、前記光検出部により検出される光量に基づいて、前記光源の点灯制御を行う点灯信号と前記回転検出部により検出された回転検出信号との位相差を調整する制御部とを備える光源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記光源を常時点灯させたときに該光源からの照明光が前記導光部に入射する時間に等しい時間だけ前記光源から照明光を射出させて前記位相差を調整する請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記制御部が、照明時の光量よりも低い光量に設定して前記位相差を調整する請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記制御部が、一部の前記光源を点灯させて前記位相差を調整する請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記回転部により前記導光部を定速回転させた状態で前記点灯信号の位相を変動させて、前記光検出部により検出される光量が最大となるように前記点灯信号の位相を調整する請求項１から請求項４のいずれかに記載の光源装置。
【請求項６】
前記制御部により調整された前記位相差を格納する記憶部を備え、
前記制御部が、電源投入時またはリセット時に、前記記憶部に格納された前記位相差に基づいて各部を制御する請求項１から請求項５のいずれかに記載の光源装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の光源装置を備える内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源を備えた光源装置及び内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円環状に配置したＬＥＤ等の光源を高出力で順次点灯させ、その点灯周期に合わせて導光ロッドを回転させることにより、高輝度の照明光を射出する光源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この光源装置は、ＬＥＤからの照明光を検出する検出手段を備えており、この検出手段によりＬＥＤの点灯制御を行うこととしている。
【特許文献１】特許第３９８９３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の特許文献１に開示されている技術において、ＬＥＤの点灯周期と導光ロッドの回転周期とを同期させるための具体的な方法については何も開示されていない。
ここで、例えば、映像信号の１フレームにＬＥＤの点灯周期を同期させる場合、映像信号とＬＥＤの点灯タイミングとの位相差についても別途調整する必要がある。また、経年劣化等によりＬＥＤの点灯周期と導光ロッドの回転周期とがずれてしまい、ユーザによって調整が必要になる場合もあり、その調整が困難であるという不都合があった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、光源の点灯周期と導光ロッドの回転周期とを容易に同期させることができる光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明は、円環状に並んで配置され、前記円環の半径方向内方に照明光を射出する複数の光源と、該光源から出射された照明光を前記円環の中心軸線に沿う方向に導光する導光部と、該導光部を前記中心軸線回りに回転駆動する回転部と、該回転部の回転を検出する回転検出部と、前記導光部により導光された照明光の光量を検出する光検出部と、これら各部を制御するとともに、前記光検出部により検出される光量に基づいて、前記光源の点灯制御を行う点灯信号と前記回転検出部により検出された回転検出信号との位相差を調整する制御部とを備える光源装置を採用する。
ここで、回転検出部が回転部の回転を検出して発生させる回転検出信号は、回転角度を表す信号でも良いし、１回転したことを表すインデックス信号でも構わない。回転角度を表す信号を用いる場合、回転検出部はロータリーエンコーダなど高価な検出器が必要となるが、インデックス信号を用いる場合には、回転検出部は１回転したことを検出すれば良いので、より簡易な検出器を用いることが可能となる。
【０００６】
本発明によれば、複数の光源から射出されて導光部により導光された照明光の光量が光検出部により検出され、検出した光量に基づいて光源の点灯制御を行う点灯信号と回転検出部により検出された回転検出信号との位相差が制御部により調整される。
具体的な位相差の調整方法としては、点灯信号と回転検出信号の両方の位相をある基準信号に対して調整することとしてもよいし、一方の位相を基準信号として固定して他方の位相を調整することとしてもよい。例えば、回転部が安定して定速運転となった後に位相差の調整を行うことによって、回転検出信号の位相を基準信号に対して固定することができ、点灯信号の位相のみを調整することで、点灯信号と回転検出信号との位相差を容易に調整することができる。
これにより、光源の点灯周期と回転部の回転周期とを同期させることができ、安定した光量の照明光を射出することができる。
【０００７】
上記発明において、前記制御部は、前記光源を常時点灯させたときに該光源からの照明光が前記導光部に入射する時間に等しい時間だけ前記光源から照明光を射出させて前記位相差を調整することとしてもよい。
光源から照明光を射出させる時間を、光源を常時点灯させたときに該光源からの照明光が導光部に入射する時間と等しくすることで、点灯信号の位相と回転検出信号の位相とのずれを、導光部により導光される照明光の光量に敏感に反応させることができる。したがって、この照明光の光量を光検出部により検出することにより、点灯信号と回転検出信号との位相差の調整を高精度に行うことができる。
【０００８】
上記発明において、前記制御部が、照明時の光量よりも低い光量に設定して前記位相差を調整することとしてもよい。
例えば、ＬＥＤ等の光源は、温度が上昇するにつれて光量が低下する。したがって、光源を最大出力で駆動させている場合には、熱による光量の低下が顕著に発生してしまう。この現象が点灯信号と回転検出信号との位相差を調整する際に発生してしまった場合には、光検出部により検出される照明光の光量の変化が、位相差と熱のいずれによるものかが判断できず、適切に位相差の調整を行うことが困難である。
したがって、位相差を調整する際の光量を照明時の光量よりも低く設定することで、光源からの発熱を小さくすることができ、熱による光量の低下を抑制して点灯信号と回転検出信号との位相差を高精度に調整することができる。
【０００９】
上記発明において、前記制御部が、一部の前記光源を点灯させて前記位相差を調整することとしてもよい。
このようにすることで、光源からの発熱を小さくすることができ、熱による光量の低下を抑制して点灯信号と回転検出信号との位相差を高精度に調整することができる。
【００１０】
上記発明において、前記制御部は、前記回転部により前記導光部を定速回転させた状態で前記点灯信号の位相を変動させて、前記光検出部により検出される光量が最大となるように前記点灯信号の位相を調整することとしてもよい。
このようにすることで、点灯信号と回転検出信号との位相差を容易に調整することができる。
【００１１】
上記発明において、前記制御部により調整された前記位相差を格納する記憶部を備え、前記制御部が、電源投入時またはリセット時に、前記記憶部に格納された前記位相差に基づいて各部を制御することとしてもよい。
このようにすることで、事前に調整された点灯信号と回転検出信号との位相差により光源装置を運転することができる。
【００１２】
本発明は、上記のいずれかに記載の光源装置を備える内視鏡装置を採用する。
本発明によれば、内視鏡の撮像デバイスで受光する光を基準として点灯信号と回転検出信号との位相差の調整を行うことができる。なお、光検出部として、内視鏡装置のスコープ先端に備えられた撮像デバイスを兼用することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光源の点灯周期と導光ロッドの回転周期とを容易に同期させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る照明装置について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る照明装置の構成を説明する模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る光源装置１０は、円環状に並んで配置された複数のＬＥＤ（光源）１１と、前記円環の半径方向内方に配置された導光部材（導光部）１５と、導光部材１５を前記円環の中心軸線回りに回転駆動する図示しない回転モータ（回転部）と、該回転部の回転を検出する図示しない回転センサ（回転検出部）と、導光部材１５の射出光軸上に配置されたＣＣＤ（光検出部）５と、これら各部を制御する制御部６と、制御部６と双方向に接続された記憶部７とを備えている。
【００１５】
ＬＥＤ１１は、円環状に並んで複数配置されており、円環の半径方向内方に照明光を射出するようになっている。
導光部材１５は、ＬＥＤ１１から射出された照明光を円環の半径方向内方に導光する導光ロッド１２と、導光ロッド１２により導光された照明光を円環の中心軸線Ｏに沿う方向に反射するプリズム１６と、プリズム１６により反射された照明光を導光する導光ロッド１３とを有している。このような構成を有することにより、導光部材１５は、ＬＥＤ１１から射出された照明光を円環の中心軸線Ｏに沿う方向に導光するようになっている。
【００１６】
回転モータは、導光部材１５の中心軸線Ｏに沿う方向に配置されており、導光部材１５を中心軸線Ｏ回りに回転駆動させるようになっている。
ＣＣＤ５は、光エネルギーを電力に変換する光電変換素子であり、導光部材１５により導光された照明光の光量を検出するようになっている。また、ＣＣＤ５は、回転モータの回転とＬＥＤの点灯周期との位相合わせの基準となる基準信号を制御部６に送信している。
【００１７】
記憶部７は、例えば、電源を落としてもデータを保持可能なＥＥＰＲＯＭであり、制御部６により調整された位相差等の情報を格納できるようになっている。
回転センサは図示しない反射型フォトセンサ（フォトリフレクタ）で構成し、回転部の１回転を１周期として１回検出するインデックス信号（回転検出信号）を生成する。
【００１８】
制御部６は、上記の各部を制御するとともに、ＣＣＤ５により検出される光量に基づいて、基準信号に対してＬＥＤ１１の点灯制御を行う点灯信号と回転センサにより検出された回転検出信号との位相差を調整するようになっている。
【００１９】
ここでは位相差の具体的な調整方法として、点灯信号と回転検出信号の両方の位相をＣＣＤ５が発生させている基準信号に対して調整しているが、点灯信号と回転検出信号のどちらか一方の位相を基準信号として他方の位相を調整することとしてもよい。例えば、回転モータが安定して定速運転となった後に位相差の調整を行うことによって、回転検出信号の位相を基準信号に対して固定することができ、点灯信号の位相のみを調整することで、点灯信号と回転検出信号との位相差を容易に調整することができる。
【００２０】
また、制御部６は、電源投入時またはリセット時に、記憶部７に格納された位相差等の情報を読み出して、読み出した情報に基づいて各部を制御するようになっている。
このようにすることで、事前に調整された点灯信号と回転検出信号との位相差により光源装置１０を作動させることができる。
【００２１】
上記構成を有する光源装置１０の通常時の動作について以下に説明する。
光源装置１０の駆動が指示されると、制御部６は、回転モータを回転駆動させる制御信号を出力するとともに、回転センサにより導光部材１５の回転を検出する。
【００２２】
制御部６は、回転センサにより検出した回転検出信号に基づいて、ＬＥＤ１１の点灯を制御する。すなわち、制御部６は、後述する位相差調整モードによって設定された位相差を、基準信号に対して持たせたＬＥＤ点灯信号によって、導光部材１５の入射面１７が対向するＬＥＤに対して電力を供給して照明光を射出させる。この際、ＬＥＤ１１は、定格駆動よりも高い電流で瞬間的に駆動させてパルス点灯させることにより、高輝度の照明光を射出するように制御される。
【００２３】
これにより、ＬＥＤ１１より照明光が射出され、入射面１７から入射した照明光は、導光部材１５内を導光され、射出面１８から射出光軸Ｏに沿う方向に射出される。このように射出された照明光は、ＣＣＤ５によりその光量が検出される。この際、見かけ上は各ＬＥＤからの光が重畳されて出力される。
【００２４】
次に、光源装置１０が位相差調整モードを実行する際の動作について、図２に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
まず、所定の条件に基づいて位相差設定モードが必要か否かの判断が行われる（Ｓ１）。ここで所定の条件として、例えば、光源装置１０の電源投入時としてもよいし、光源装置１０の積算運転時間が所定値以上となったこととしてもよい。
【００２５】
位相差設定モードが必要と判断された場合には、位相差設定モードを開始して、基準信号に対する点灯信号と回転検出信号の位相差を調整する（Ｓ２）。なお、位相差の具体的な調整方法については後述する。
そして、位相差設定モードが不要と判断された場合、または、位相差の調整が完了した場合には、位相差設定モードを終了して通常照明モードに移行する（Ｓ３）。ここで、この各モードへの移行は、自動的に行われることとしてもよいし、手動により行われることとしてもよい。
【００２６】
次に、点灯信号と回転検出信号との位相差の具体的な調整方法について以下に説明する。
図３は、位相差調整モードにおけるＬＥＤ１１の駆動シーケンスを示している。ここで、円環状に並べて配置されたＬＥＤ１１１〜ＬＥＤ１３０は、制御部６により順次パルス発光するように制御される。
【００２７】
図３において、基準となる同期信号（基準信号）とモータの回転インデックス信号（回転検出信号）との位相差は所定の値Ｐ１となるように制御されている。また、基準となる同期信号と、基準となるＬＥＤの点灯信号との位相差をＰ２としている。ここでは、基準となるＬＥＤとして、ＬＥＤ１１１を選択した場合について説明する。なお、図３に示す重畳光の光量は、各ＬＥＤから導光部材１５により導光された照明光の光量である。
【００２８】
各ＬＥＤについて、破線で示した出力は通常照明モードでの最大出力である。それに対し、位相差設定モードでは実線に示す出力とする。ここで、位相差設定モードでは、各ＬＥＤの発光割り当て期間、すなわち、各ＬＥＤから照明光を射出させる時間を、ＬＥＤを常時点灯させたときに該ＬＥＤからの照明光が導光部材１５に入射する時間と等しく設定する。
このようにすることで、点灯信号の位相と回転検出信号の位相のずれを、導光部材１５により導光される照明光の光量に敏感に反映させることができる。この照明光の光量をＣＣＤ５により検出することにより、点灯信号と回転検出信号との位相差の調整を高精度に行うことができる。
【００２９】
また、位相差設定モードでは、各ＬＥＤに供給する電流量を低下させて、各ＬＥＤの光量を通常照明モードよりも低下させる。また、全てのＬＥＤを点灯させるのではなく、例えば、図３に示すように一部のＬＥＤを点灯させることにより、点灯させるＬＥＤの個数を制限する。
このようにすることで、ＬＥＤの発熱を小さくすることができ、熱による光量の低下を抑制して点灯信号と回転検出信号との位相差の調整を高精度に行うことができる。
【００３０】
上記条件において、制御部６は、１周期分の重畳光の光量、すなわち、導光部材１５が１周する間にＣＣＤ５により検出された積算光量に基づいて、基準となる同期信号とＬＥＤ１１の点灯制御を行う点灯信号との位相差を調整することで、点灯信号と回転検出信号との位相差を調整する。
【００３１】
次に、位相差設定モードにおける詳細な処理について、図４に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
まず、光源装置１０を起動させて、基準信号となる同期信号を発生させる（Ｓ１１）。次に、ＬＥＤの発光割り当て期間を算出し（Ｓ１２）、回転モータの回転駆動を開始する（Ｓ１３）。
次に、同期信号とモータの回転インデックス信号との位相差Ｐ１が安定したこと、すなわち、回転モータの回転動作が安定したことを判断する（Ｓ１４）。
【００３２】
次に、位相差Ｐ１が安定した状態において、同期信号と基準となるＬＥＤの点灯信号との位相差Ｐ２をΔＰずつ増加させた場合の照明光の光量をＣＣＤ５により取得する。
まず、位相差Ｐ２をゼロに設定し（Ｓ１５）、基準となるＬＥＤを点灯させる（Ｓ１６）。そして、その際の照明光の光量をＣＣＤ５により取得し（Ｓ１７）、位相差Ｐ２をΔＰ増加させる前の照明光の光量よりも、位相差Ｐ２をΔＰ増加させた後の照明光の光量の方が大きいか否かを判断する（Ｓ１８）。位相差Ｐ２の増加により照明光の光量が大きくなった場合には、その際の照明光の光量と位相差Ｐ２を記憶部７に保存し（Ｓ１９）、基準となるＬＥＤを消灯させる（Ｓ２０）。
【００３３】
次に、位相差Ｐ２をΔＰ増加させ（Ｓ２１）、位相差Ｐ２が同期信号の周期以上となるまで、Ｓ１６からＳ２１までの処理を繰り返す（Ｓ２２）。
上記の処理を行うことにより、照明光の光量が最大となる位相差Ｐ２を抽出することができる。
【００３４】
以上説明してきたように、本実施形態に係る光源装置によれば、複数のＬＥＤから射出されて導光部材１５により導光された照明光の光量がＣＣＤ５により検出され、検出した光量に基づいて点灯信号と回転検出信号との位相差が制御部６により調整される。
これにより、ＬＥＤの点灯周期と回転モータの回転周期とを同期させることができ、安定した光量の照明光を射出することができる。また、ＣＣＤ５により検出される照明光の光量が最大となるように、点灯信号と回転検出信号との位相差を調整することによって、高輝度の照明光を射出することができる。
また、回転モータにより導光部材１５を定速回転させた状態で基準信号に対して回転モータの位相を固定し、ＬＥＤの点灯信号の位相を変動させることで、点灯信号と回転検出信号との位相差を容易に調整することができる。
【００３５】
〔適用例〕
以下に、上述の光源装置１０を内視鏡装置に適用した例について説明する。
図５は、本適用例に係る内視鏡装置１の概略構成図である。
図５に示すように、内視鏡装置１は、光源装置１０と、光源装置に連結されたスコープ２０と、スコープ２０からの映像信号を画像処理して表示画像を生成する画像処理装置２３と、画像を表示させるモニタ２４とを備えている。
【００３６】
スコープ２０の内部には、スコープ２０の先端まで光源装置１０からの照明光を導光するファイバ２１が備えられており、スコープ２０の先端に対向する観察領域３０に照明光を照明するようになっている。
また、スコープ２０の先端には、観察領域３０を撮影するＣＣＤ２２が備えられており、観察領域３０の画像が映像信号として画像処理装置２３に出力されるようになっている。
【００３７】
上記構成を有する内視鏡装置１において、光源装置１０の同期信号として、ＣＣＤ２２の撮像同期信号を用いることとする。光源装置１０は、前述のように位相差が調整されており、その位相差のデータは電源を落としてもデータが消えない記録部７に記録されている。そして、電源投入時またはリセット時には、制御部６は、記録された位相差のデータを読み出し、通常照明モードでの位相差として用いることとする。
【００３８】
ここで、図６に位相差設定モード時に取り付けるキャップ４０を示す。
キャップ４０は、スコープ２０の先端を覆うように固定される勘合部４１と、位相調整中に被写体となる撮影対象領域３１を備えている。このキャップ４０を、図７に示すようにスコープ２０に取り付けることで、位相差設定モード中に、ＣＣＤ２２と被写体との距離変動による光量の変動や、外光の影響をなくすことができる。
【００３９】
本適用例に係る内視鏡装置１によれば、スコープ２０に備えられたＣＣＤ２２で受光する光を基準として点灯信号と回転検出信号との位相差の調整を行うことができ、安定した光量の照明光を射出することができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記の適用例において、光源装置１０の同期信号は、光源装置１０を照明光として表示する映像信号の同期信号や、回転モータの回転を検出したインデックス信号やホールセンサ信号などでもよい。また、映像信号と回転検出信号との位相差や、映像信号とＬＥＤの点灯信号との位相差は、０の場合もあることは言うまでもない。
また、回転検出部は、反射型フォトセンサ（フォトリフレクタ）を用いたが、透過型フォトセンサ（フォトインタラプタ）、ホールセンサ、ロータリーエンコーダなどを用いても良い。
また、位相差の調整方法として、ノイズを考慮して複数の照明光の光量に基づいて位相差を決定してもよいし、照明光の光量を位相差変化に対する微分を行うことによって照明光の光量のピークを割り出すこととしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る光源装置の模式図である。
【図２】位相差調整モードを実行する際の動作を示すフローチャートである。
【図３】位相差調整モードにおけるＬＥＤの駆動シーケンスである。
【図４】位相差調整モードの処理を示すフローチャートである。
【図５】図１の光源装置を適用した内視鏡装置の概略構成図である。
【図６】図５の内視鏡装置の部分拡大図である。
【図７】図５の内視鏡装置の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  内視鏡装置
５  ＣＣＤ
６  制御部
７  記憶部
１０  光源装置
１１  ＬＥＤ
１５  導光部材
２０  スコープ
２２  ＣＣＤ
２３  画像処理装置
２４  モニタ
４０  キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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