WO2017104048A1 - 内視鏡用照明装置及び内視鏡システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an endoscope illumination device and an endoscope system including the same.
- a fiber light source has been proposed in which light from a small solid light source is wavelength-converted by a wavelength conversion member disposed at the tip of the optical fiber to change the light into a desired irradiation pattern or color.
- Patent Document 1 discloses the following light emitting device. That is, the light emitting device includes a light source, a light guide member optically connected to the light source, a wavelength conversion member disposed at an emission end of the light guide member, and return light from the wavelength conversion member. And a detection member having a light receiving element for detection. In this light emitting device, the return light from the wavelength conversion member is detected by the light receiving element, so that the disconnection of the light guide member and the failure of the phosphor as the wavelength conversion member can be detected.
- the present invention has been made in view of the above points, and provides an endoscope illumination device capable of determining the operation of a plurality of light conversion members, and an endoscope provided with such an endoscope illumination device.
- An object is to provide an endoscope system.
- One aspect of the endoscope illumination device of the present invention is a primary light source that emits primary light, and secondary light having optical characteristics different from the primary light emitted from the primary light source. And a light conversion unit that emits at least a part of the secondary light as detection light and illumination light, and a detection that receives the detection light and outputs a detection light output signal corresponding to the amount of the detection light Light extraction means and operation determination means for determining the operation of the light conversion unit.
- the light conversion unit includes first and second light conversion members that receive the primary light and convert at least one of the optical properties of the primary light, and an incident portion on which the primary light is incident. have.
- the detection light is emitted from a region near the incident portion to the detection light extraction unit, and the primary light is a direct irradiation type in which the first light conversion member is irradiated and converted. A part of the first light conversion light and the second light conversion light that is converted by irradiating the first light to the second light conversion member is irradiated to the first light conversion member. At least one of the first light-converted light of the indirect irradiation type converted by this.
- the operation determination unit determines the operation of the first and second light conversion members based on the amount of change in the detection light output signal output from the detection light extraction unit.
- An aspect of the endoscope system according to the present invention includes an aspect of the endoscope illumination device according to the present invention, an imaging unit that captures reflected light of the illumination light irradiated to a predetermined irradiation area, Image generation means for performing predetermined image processing and acquiring an image based on an imaging signal imaged by the imaging means.
- Image generation means for performing predetermined image processing and acquiring an image based on an imaging signal imaged by the imaging means.
- both the first and second light conversion members are incident from the incident portion.
- the first light conversion member is disposed closer to the incident part than the second light conversion member, and the first light conversion member is the primary light It has a first phosphor that absorbs at least a part of light and converts the wavelength into first fluorescence in a wavelength region different from that of the primary light, and the second light conversion member includes the primary light It has a scattering or reflecting member having a function of converting the light distribution to at least a part of the light sideways or backward.
- the operation determining means has a function of calculating a detected light quantity standard value from primary light source driving information when the primary light source emits the primary light, and a standard detected light area including the detected light quantity standard value.
- a function of setting a first abnormality detection region and a second abnormality detection region by dividing a range outside the standard detection light region includes: It is detected whether the detection light output signal is included in the standard detection light region, the first abnormality detection region, or the second abnormality detection region, and based on the detection result, the first and second Motion estimation means for estimating the motion of the light conversion member is provided. Further, the first abnormality detection area is present within a predetermined difference from the standard detection light area, and the second abnormality detection area is present outside the predetermined difference from the standard detection light area. When the detection light output signal is present in the first abnormality detection region, the operation estimation means is an abnormal operation of one of the first and second light conversion members.
- the detection light output signal When the detection light output signal is present in the second abnormality detection region, it is estimated as a whole abnormal operation that is an abnormal operation of both the first and second light conversion members. . Then, when the motion estimation unit estimates the overall abnormal operation or the partial abnormal operation, the operation determination unit performs primary confirmation for operation with a light amount lower than the primary light with respect to the primary light source.
- the detection light extraction means receives the confirmation detection light emitted from the light conversion unit based on the primary light for operation confirmation, and responds to the amount of the confirmation detection light.
- a confirmation detection light output signal is output, and the operation determination unit recalculates the detected light amount standard value from the primary light source driving information when the primary light source emits the primary light for operation confirmation.
- the standard detection light area, the first abnormality detection area, and the second abnormality detection area are reset.
- the operation determination unit may determine whether the confirmation detection light output signal is in the first abnormal detection region or the second abnormality detection region that has been reset, or the overall abnormal operation or the
- the apparatus further includes an abnormal operation determination unit that determines the partial abnormal operation. Then, the operation determination means switches the primary light from the primary light for operation confirmation to the irradiation area of the illumination light by the primary light and the illumination light from the primary light for operation confirmation immediately after the switching. An image is obtained within a predetermined period such that the irradiation area is substantially equal, and the image generation means continuously acquires the illumination light of the primary light and the primary light for operation confirmation. An image including at least a common area is acquired.
- an endoscope illumination device capable of determining the operation of a plurality of light conversion members by detecting a change amount of one light conversion light generated by the interaction of the plurality of light conversion members.
- an endoscope system including such an endoscope illumination device can be provided.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention that includes an endoscope illumination device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light conversion unit.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of optical characteristics of the first light conversion member in the light conversion unit.
- FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a temperature quenching characteristic of the first light conversion member.
- FIG. 5 is a diagram for explaining the direct irradiation type first light conversion light and the indirect irradiation type first light conversion light included in the detection light.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention that includes an endoscope illumination device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light conversion unit.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of
- FIG. 6 is a diagram for explaining a detected light quantity standard value, a normal operation estimation region, a partial abnormal operation estimation region, and an overall abnormal operation estimation region.
- FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between FIG. 7A and FIG. 7B.
- FIG. 7A is a diagram illustrating a part of a flowchart for explaining the operation of the operation determination unit.
- FIG. 7B is a diagram illustrating the remaining part of the flowchart for explaining the operation of the operation determination unit.
- FIG. 8 is a diagram illustrating the transition of the detected light amount when the operation abnormality is temperature quenching of the first light conversion member.
- FIG. 9 is a diagram illustrating the transition of the detected light amount when the abnormal operation is an abnormal operation of the second light conversion member.
- FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a light conversion unit in a modification of the first embodiment.
- FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating another configuration example of the light conversion unit in the modification of the first embodiment.
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the light conversion unit in the endoscope system including the endoscope illumination device according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the optical characteristics of the second light conversion member in the light conversion unit.
- FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration example of a light conversion unit in the third embodiment of the present invention.
- FIG. 15 is a diagram illustrating an example of optical characteristics of the second light conversion member in the light conversion unit of the third embodiment.
- FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an endoscope system 10 according to an embodiment of the present invention that includes the endoscope illumination device 12 according to the first embodiment of the present invention.
- the endoscope system 10 according to the present embodiment includes an endoscope device 14, a main body (video processor) 16, and an image output device (monitor) 18.
- the endoscope illumination device 12 according to the present embodiment irradiates a subject O with illumination light IL.
- the constituent members are distributed to the endoscope device 14 and the main body 16. And configured.
- an endoscopic device refers to a medical endoscopic device (upper gastrointestinal endoscopic device, large intestine endoscopic device, ultrasonic endoscopic device, cystoscopic device, nephroscope device, bronchial device, It is not limited to a mirror device or the like) and an industrial endoscope device, and generally refers to a device including an insertion portion to be inserted into the subject O.
- a medical endoscope apparatus will be described as an example of the endoscope apparatus 14.
- the subject O is an affected part, a lesioned part, or the like in the body of a patient or the like (for example, in a body cavity (lumen)).
- the endoscope device 14 includes an elongated insertion portion 20 to be inserted into the subject O, an operation portion 22 connected to a proximal end portion of the insertion portion 20, and a universal cord 24 that connects the operation portion 22 and the main body portion 16. .
- the endoscope device 14 is a tubular insertion device that inserts a tubular insertion portion 20 into a body cavity.
- the insertion portion 20 includes a distal end hard portion, a curved bending portion, and a flexible tube portion from the distal end side to the proximal end side of the insertion portion 20. is doing.
- the proximal end portion of the distal end hard portion is connected to the distal end portion of the bending portion
- the proximal end portion of the bending portion is connected to the distal end portion of the flexible tube portion.
- the distal end hard portion is the distal end portion of the insertion portion 20 and the distal end portion of the endoscope apparatus 14 and is a hard member.
- the bending portion bends in a desired direction in accordance with an operation by a user (doctor's worker) of the operation unit 22.
- the flexible tube portion has a desired flexibility and is a tubular member that is bent by receiving an external force.
- the endoscope apparatus 14 includes an optical fiber 26 extending in the insertion unit 20, the operation unit 22, and the universal cord 24.
- the optical fiber 26 is a constituent member of the endoscope illumination device 12.
- the endoscope device 14 includes a light conversion unit 28 that is also a constituent member of the endoscope illumination device 12 in the distal end hard portion of the insertion portion 20.
- the tip of the optical fiber 26 is optically connected to the light conversion unit 28. Details of the light conversion unit 28 will be described later.
- the endoscope apparatus 14 includes an imaging unit 30 that detects the reflected light RL of the illumination light IL applied to the subject O and outputs an imaging signal in the hard tip portion of the insertion unit 20.
- the imaging unit 30 receives the reflected light RL from the subject O irradiated by the endoscope illumination device 12 and performs imaging. Specifically, it is a CCD imager or a CMOS imager.
- the universal cord 24 and the universal cord 24 of the endoscope apparatus 14 are detachably attached to the main body portion 16 by a connector portion.
- This connector portion includes an optical connector 32 for optically connecting the proximal end of the optical fiber 26 connected to the light conversion unit 28 to the main body portion 16, and electrical wiring connected to the imaging unit 30 to the main body portion 16. And an electrical connector 34 for electrical connection.
- the components distributed in the main body 16 of the endoscope illumination device 12 are a primary light source 36, a primary light source driving unit 38, an optical coupler 40, a detection light extraction unit 42, a primary light source driving monitor 44, a standard.
- a detection light information recording unit 46, a detection light information temporary recording unit 48, and an operation determination unit 50 are included.
- the operation determination unit 50 includes an operation estimation unit 52, an abnormal operation determination unit 54, and an abnormal operation member specification unit 56. Details of these parts will be described later.
- the allocation of these components to the endoscope device 14 and the main body 16 is not limited to this.
- the optical coupler 40 may also be disposed in the endoscope device 14 (the operation unit 22 thereof).
- both the primary light source 36 and the optical coupler 40, or the primary light source 36, the optical coupler 40, and the detection light extraction unit 42 can be arranged in the endoscope device 14 (the operation unit 22 thereof).
- all the constituent members of the endoscope illumination device 12 can be arranged in the endoscope device 14.
- the main body unit 16 further includes an input unit 58, a system control unit 60, and an image processing circuit 62.
- the image processing circuit 62 includes a variable amplification circuit (AMP) 64.
- AMP variable amplification circuit
- the input unit 58 has functions that enable power supply operation (ON / OFF) of the endoscope system 10, setting of an observation mode, adjustment of the amount of illumination light IL emitted from the endoscope illumination device 12, and the like. It has a user interface.
- the system control unit 60 controls the endoscope illumination device 12, the imaging unit 30, and the image processing circuit 62 based on information input to the input unit 58. Further, based on the operation determination result signal from the operation determination unit 50, the light amount control of the endoscope illumination device 12 (primary light source 36) is performed. Details of the control by the system control unit 60 will be described later.
- the system control unit 60 may be configured as a system control circuit by hardware or may be configured by a processor. When the processor is configured, a program code for causing the processor to function as the system control unit 60 by being executed by the processor is stored in an external memory (not shown) accessible by the processor.
- the image processing circuit 62 amplifies the observation mode information input to the input unit 58 and the imaging signal output from the imaging unit 30 with an AMP 64 as necessary, and then performs known image processing based on the imaging signal. A subject image is generated.
- the image output device 18 displays the subject image generated by the image processing circuit 62.
- the image output device 18 is a monitor such as a liquid crystal display.
- the primary light source 36 emits primary light. Various kinds of light can be used as the primary light depending on the light conversion unit 28.
- the primary light source 36 is a laser diode (LD) that emits blue laser light having an emission wavelength peak of 450 nm.
- LD laser diode
- the primary light source drive unit 38 supplies power to the primary light source 36 with a predetermined drive current and drive interval in order to drive the primary light source 36.
- the primary light source drive unit 38 has a function of receiving the light source control signal from the system control unit 60 and changing the drive of the primary light source 36 such as the drive current, drive interval, and stop of the primary light source 36. Have.
- the optical coupler 40 includes an optical branching fiber coupler having two input ends and one output end.
- One input end of the optical branching fiber coupler is optically connected to the primary light source 36 by an optical connector (P1), and the other input end is optically connected to the detection light extraction unit 42 by an optical connector (P2).
- the output end of the optical branching fiber coupler is optically connected to the optical connector 32 which is an optical connector (P3), and optically connected to the optical conversion unit 28 via the optical fiber 26 as described above.
- the optical coupler 40 returns the primary light from the primary light source 36 to the light conversion unit 28 via the optical fiber 26 and returns from the light conversion unit 28 via the optical fiber 26 as follows. And a function of guiding a part of the secondary light to the detection light extraction unit 42.
- the light conversion unit 28 is disposed in the vicinity of the distal end of the insertion portion 20 and is fixed inside the insertion portion 20 with an adhesive member or the like. As shown in FIG. 2, the light conversion unit 28 receives primary light that is guided by an optical fiber 26 including a core 66 and emitted from an emission end that is a tip portion thereof. That is, the exit end of the optical fiber 26 becomes the incident portion 68 of the light conversion unit 28.
- the light conversion unit 28 has a function of converting the primary light into secondary light having optical characteristics different from that of the primary light. Further, the light conversion unit 28 emits a part of the secondary light as illumination light IL from the emitting unit 70 toward the subject O, and the other part of the secondary light as detection light.
- the optical fiber 26 has a function of being incident on the exit end.
- the light conversion unit 28 includes a holder 72, a light transmission member 74, a first light conversion member 76, a second light conversion member 78, and a reflection member 80.
- the holder 72 has a cylindrical shape and holds the optical fiber 26 (optical fiber exit end), the first and second light conversion members 76 and 78, and the light transmission member 74. Inside the holder 72, a fiber holding hole and a truncated cone-shaped hollow portion connected to the fiber holding hole are formed. The diameter of the hollow portion gradually increases from the fiber holding hole toward the tip end surface of the holder 72.
- the reflecting member 80 is formed on a tapered surface that is the inner surface of the hollow portion of the holder 72.
- the reflecting member 80 is a metal reflecting film in which a metal such as silver or aluminum is thinly plated on the tapered surface of the hollow portion.
- the light transmitting member 74 is made of glass or silicone resin having high transmittance.
- the light transmission member 74 is radiated from the first light conversion member 76 and primary light that is incident from the exit end of the optical fiber 26 to the incident portion 68 of the light conversion unit 28 that is the base end portion of the light transmission member 74. And has a property of transmitting the wavelength-converted light.
- the light transmitting member 74 is disposed in the hollow portion. Specifically, the light transmission member 74 is disposed so as to surround the first and second light conversion members 76 and 78 both having a cylindrical shape. That is, in the light conversion unit 28 (hollow part in the holder 72), the light transmission member 74 and the first light conversion member 76 are arranged in the emission direction of the primary light from the optical fiber emission end serving as the incident part 68.
- the second light conversion member 78 is disposed in contact with each other in this order.
- the diameter of the first light conversion member 76 is the same as the diameter of the second light conversion member 78.
- the entire outer peripheral edge of the base end surface of the first light conversion member 76 facing the incident portion 70 is in contact with the reflecting member 80.
- the exit surface of the light transmitting member 74, the exit surface of the second light conversion member 78, and the tip end surface of the holder 72 are disposed on substantially the same plane.
- the emission surface of the light transmission member 74 and the emission surface of the second light conversion member 76 serve as the emission portion 70 of the light conversion unit 28.
- the first light conversion member 76 and the second light conversion member 78 have such a laminated structure. Therefore, the primary light incident on the light conversion unit 28 is not absorbed by the first light conversion member 76 after being transmitted to the first light conversion member 76 after being transmitted through the light transmission member 74. The remaining primary light that has passed through is irradiated onto the second light conversion member 78.
- the first light conversion member 76 has a first phosphor that functions as a wavelength conversion member.
- the phosphor has a property of absorbing the excitation light and generating fluorescence, and the first phosphor is shown by a broken line with respect to the excitation light spectrum as shown by a solid line in FIG. Has a good fluorescence spectrum. Accordingly, the first light conversion member 76 absorbs the primary light (blue laser light) emitted from the primary light source 36 and converts the wavelength into first fluorescence of light having a longer wavelength than the primary light. It has properties. Specifically, the first phosphor is a transparent ceramic phosphor represented by YAG: Ce, which absorbs primary light in the blue wavelength region and converts the wavelength into yellow fluorescence. Accordingly, the secondary light includes the first fluorescence (yellow). Further, the first light conversion member 76 (first phosphor) has a property of transmitting primary light that is not absorbed when the primary light is received without substantially increasing the light distribution angle. ing.
- Such a first light conversion member 76 has a temperature quenching characteristic in which the wavelength conversion efficiency decreases as the temperature at which the phosphor is placed increases. Specifically, as shown in FIG. 4, when the room temperature is 25 ° C., the wavelength conversion efficiency is about 85% at 150 ° C. and about 80% at 200 ° C. Temperature quenching seems to maintain the wavelength conversion efficiency when the temperature decreases (for example, about 100% at room temperature of 25 ° C.) after the wavelength conversion efficiency decreases due to the temperature increase (for example, about 85% at 150 ° C.). It shows reversible characteristic fluctuation.
- the second light converting member 78 has a diffusing member that is a scattering or reflecting member that converts incident primary light into diffusing light with a wider divergence angle and lower coherence without changing their wavelength. Yes.
- the diffusing member of the second light converting member 78 has an optical property of emitting at least a part of the incident primary light backward (toward the first light converting member 76) as the diffused light of the primary light.
- the diffusion member is obtained by dispersing alumina diffusion particles higher than the refractive index of the sealing material in a transparent sealing material such as a silicone resin, and curing the sealing material.
- the primary When receiving light, the light distribution angle of the primary light can be sufficiently widened in the light conversion unit 28.
- the primary light B ⁇ b> 1 emitted from the emission end of the optical fiber 26 and entering the incident portion 68 of the light conversion unit 28 is transmitted through the light transmission member 74.
- the first light conversion member 76 is irradiated.
- a part of the primary light B1 is absorbed by the first light conversion member 76 and wavelength-converted to the first fluorescence (yellow), and a part of the primary light B1 is transmitted through the first light conversion member 76 to the second light.
- the light conversion member 78 is irradiated.
- the first light conversion member 76 that has been subjected to light conversion by absorbing the primary light B1 that does not pass through the second light conversion member 78 is directly irradiated type first light conversion light. It is defined as Y1. Therefore, the secondary light includes the direct irradiation type first light-converted light Y1.
- the primary light B ⁇ b> 1 that is transmitted without being absorbed by the first light conversion member 76 and is irradiated to the second light conversion member 78 is irradiated to the second light conversion member 78.
- this primary light B1 repeats scattering or reflection by the diffusion particle (alumina) of the predetermined density
- the primary light B1 is converted into a diffused primary light B2 having a wide light distribution angle obtained by expanding the light distribution angle.
- such second light converted light converted by irradiating the second light converting member 78 with the primary light B1 is defined as diffused primary light B2. Therefore, the secondary light includes the diffused primary light B2.
- a part of the diffused primary light B2 is emitted forward from the second light conversion member 78 as illumination light IL. Further, the other part is directly irradiated from the second light conversion member 78 to the rear first light conversion member 76, or by at least one reflection by the reflection member 80 via the light transmission member 74. Irradiated. A part of the diffused primary light B2 irradiated to the first light conversion member 76 is absorbed by the first light conversion member 76 and wavelength-converted into first fluorescence (yellow). Further, the other part of the diffused primary light B2 irradiated to the first light conversion member 76 is transmitted through the first light conversion member 76 and is reflected through the light transmission member 74.
- the first light conversion member 76 absorbs part of the second light converted light (diffused primary light B2) converted through the second light conversion member 78.
- the light-converted light is defined as indirect irradiation type first light-converted light Y2.
- the secondary light includes indirect irradiation type first light conversion light Y2.
- the emission surface of the first light conversion member 76 comes into contact with air.
- return light of primary light is generated on the exit surface of the first light conversion member 76 by Fresnel reflection with respect to air.
- the amount of diffused primary light B2 emitted from the second light conversion member 78 when not detached is larger than the amount of primary return light due to such Fresnel reflection.
- the direct irradiation type first light conversion light Y1 and the indirect irradiation type first light conversion light Y2 are first fluorescence emitted isotropically without directivity during light conversion.
- the part Y3 of the first fluorescence is reflected at least once through the second light conversion member 78 and / or by the reflection member 80, and is emitted forward from the emission unit 70 as illumination light IL.
- the other part of the first fluorescence is incident on the optical fiber 26 from the exit end of the optical fiber 26 toward the incident portion 68 of the light conversion unit 28.
- the first fluorescence incident on the optical fiber 26 is guided to the operation determination unit 50 (detection light extraction unit 42) via the optical fiber 26, the optical coupler 40, and the like.
- the direct irradiation type and the indirect are used as the detection light.
- a part of the irradiation type first light-converted lights Y 1 and Y 2 is incident on the optical fiber 26.
- the direct irradiation type first light conversion light Y1 occupies a larger proportion of the detection light than the indirect irradiation type first light conversion light Y2.
- the detection light extraction unit 42 is a detector that receives the detection light emitted from the light conversion unit 28 via the optical fiber 26 and the optical coupler 40 and outputs a detection light output signal corresponding to the amount of detection light. is there. That is, the detection light extraction unit 42 detects detection light in real time, and has a function of outputting a detection light output signal corresponding to the detected light amount to the operation determination unit 50.
- the detection light extraction unit 42 includes a light amount sensor (photodiode) that outputs an electric signal with respect to the received light amount of the visible light region incident on the light receiving surface.
- This light quantity sensor is a light receiving element having a characteristic that sensitivity is higher in the wavelength region of the first fluorescence than in the wavelength region of the blue laser light that is the primary light. Further, the detection light extraction unit 42 has an amplification circuit that amplifies the electric signal output from the light quantity sensor. This amplified electrical signal is output to the operation determination unit 50 as a detection light output signal.
- the primary light source drive monitor 44 stores primary light source drive information, which is drive information of the primary light source 36 necessary for setting the standard detection light region used for determining the operation of the first and second light conversion members 76 and 78. Obtained from the primary light source drive unit 38.
- the primary light source drive information is, for example, a drive current value that drives the blue LD of the primary light source 36, and the primary light source drive monitor 44 has a function of outputting this drive current value information to the operation determination unit 50. Have.
- the standard detection light region will be described later.
- the standard detection light information recording unit 46 outputs a value of the amount of primary light emitted from the primary light source 36 and a value of the detection light output signal output from the detection light extraction unit 42 with respect to the primary light source drive information.
- This is a memory in which an information table indicating the correlation is previously recorded.
- the standard detection light information recording unit 46 is set by the system control unit 60 with the drive current, drive pulse (drive interval), or drive voltage with which the primary light source drive unit 38 drives the primary light source 36. Correlation characteristics between at least one of the primary light amount setting values to be detected and the detection light output signal value corresponding to the detection light amount detected by the detection light extraction unit 42 are recorded.
- the detection light information temporary recording unit 48 is a memory that temporarily records a detection light output signal value, a motion estimation result, and the like at the time of motion estimation in a motion determination unit 50 (motion estimation unit 52) described later.
- the motion determination unit 50 is based on the amount of change in the detection light output signal output from the detection light extraction unit 42 by the motion estimation unit 52, the abnormal operation determination unit 54, and the abnormal operation member specification unit 56 as follows.
- the operations of the first and second light conversion members 76 and 78 are determined.
- all or a part of the operation determination unit 50 may be configured as an operation determination circuit by hardware, or may be configured by a processor. That is, all or part of the motion estimation unit 52, the abnormal motion determination unit 54, and the abnormal motion member identification unit 56 may be configured as a hardware motion estimation circuit, an abnormal motion determination circuit, an abnormal motion member identification circuit, and the like. Alternatively, a processor may be used.
- the processor executes an external memory (not shown) accessible by the processor.
- an external memory not shown
- a program code for causing the processor to function as the operation determination unit 50 is stored.
- the operation determination unit 50 Based on the primary light source drive information acquired by the primary light source drive monitor 44, the operation determination unit 50 refers to an information table stored in the standard detection light information recording unit 46 and calculates a detected light amount standard value. .
- the operation determination unit 50 normalizes and uses the value of the detection light output signal based on the primary light source drive information. Therefore, the detected light quantity standard value is also a value normalized based on the primary light source drive information.
- movement determination part 50 sets the standard detection light area
- the lower limit detection light amount value of the standard detection light region is a normal-abnormal estimation threshold value.
- the operation determination unit 50 defines a predetermined detection light amount value that divides the range outside the set standard detection light region into two abnormality detection regions, ie, a first abnormality detection region and a second abnormality detection region. Provide as.
- the operation determination unit 50 sets, as a first abnormal detection region, that is, a partial abnormal operation estimation region, a region having a smaller difference from the standard detection light region out of the divided standard detection light regions, and the standard detection light region Is set as the second abnormality detection region, that is, the overall abnormal operation estimation region.
- the operation estimation unit 52 estimates the current operation of the first and second light conversion members 76 and 78 (in real time) from the comparison between the first fluorescence detection light and the three regions set as described above. Specifically, if the normalized detection light output signal value is within the standard detection light region, it is estimated that the operation is normal, and if the normalized detection light output signal value is outside the standard detection light region and is greater than or equal to the partial abnormality estimation threshold value. For example, a partial abnormal operation is estimated, and if the normalized detection light output signal value is smaller than the partial abnormality estimation threshold outside the standard detection light region, it is estimated as a total abnormal operation.
- the operation determination unit 50 sends an operation determination result signal corresponding to the operation estimation result of the operation estimation unit 52 to the system control unit 60. Specifically, when the motion estimation unit 52 estimates the partial abnormal operation or the overall abnormal operation, the motion determination unit 50 reduces the light amount of the primary light emitted from the current primary light source 36. A signal for switching the output to the operation confirmation primary light is sent as an operation determination result signal. Note that the primary light for operation confirmation when the motion estimation unit 52 estimates the overall abnormal operation is set to a lower light amount than the primary light for operation confirmation when the motion estimation unit 52 estimates the partial abnormal operation. .
- the motion determination unit 50 records the detected light output signal value normalized at the time of estimation by the motion estimation unit 52 and the motion estimation result in the detection light information temporary recording unit 48.
- the abnormal operation determination unit 54 outputs a confirmation detection light output signal output from the detection light extraction unit 42 for the confirmation detection light returned from the light conversion unit 28 when the operation confirmation primary light is incident on the light conversion unit 28.
- the abnormal operation of the first and second light conversion members 76 and 78 is determined from a comparison between the value and the three motion estimation regions described above.
- the abnormal operation member specifying unit 56 includes a detection light output signal value normalized with respect to the primary light estimated as abnormal operation by the operation estimation unit 52, and a confirmation detection light output signal value normalized with respect to the primary light for operation confirmation. Based on the difference amount, the operation abnormality of one or both of the first and second light conversion members 76 and 78 is specified.
- the abnormal operation member specifying unit 56 determines the member that has caused the abnormal operation based on the difference between the normalized detection light output signal value of the operation estimation result by the operation estimation unit 52 and the normalized confirmation detection light output signal value. Can be identified.
- the confirmation detection light output signal value normalized with respect to the normalized detection light output signal value estimated as the partial abnormal operation increases, and the confirmation detection output signal value reaches the standard detection light region. If it is, the abnormal operation (temperature quenching) of the first light conversion member 76 is specified.
- the first light conversion member The abnormal operation (desorption) of the second light conversion member 78 is specified instead of the abnormal operation of 76.
- the first and the first it is specified that the abnormal operation (both the first phosphor is burnt and the first and second light conversion members 76 and 78 are detached) that does not function with the two light conversion members 76 and 78.
- the abnormal operation member specifying unit 56 specifies the types of abnormal operation of the first and second light conversion members 76 and 78 in the light conversion unit 28.
- the system control unit 60 receives the operation determination result signal output from the operation determination unit 50 and controls the primary light source driving unit 38, the imaging unit 30, the image processing circuit 62, and the like. have. Specifically, the system control unit 60 has a function of performing the following control when a signal of a partial abnormality or a whole abnormality estimation result from the operation estimation unit 52 is received as an operation determination result signal.
- a control signal for outputting a predetermined (low light amount) primary light for operation confirmation necessary for the abnormal operation determination unit 54 is output to the primary light source driving unit 38.
- a control signal that assigns the difference between the light quantity of the primary light for operation confirmation and the light quantity of the primary light to the image processing circuit 62 as an increase amount for amplifying the imaging signal by the AMP 64 is output.
- a control signal for lowering the frame rate and outputting primary light for operation confirmation within the non-exposure period of the imaging unit 30 is output to the imaging unit 30 and the image processing circuit 62.
- An amplification circuit is provided in the operation determination unit 50, and the difference amount between the light amount of the primary light for operation confirmation and the light amount of the primary light is transmitted from the detection light extraction unit 42 to the operation determination unit 50.
- a control signal assigned to an increase amount to be amplified with respect to the output detection light output signal (electric signal) is output.
- the user selects a predetermined observation mode of the endoscope apparatus 14 and inputs it to the input unit 58.
- Predetermined mode information input from the input unit 58 is transmitted to the system control unit 60.
- the system control unit 60 uses the control information corresponding to the selected observation mode, and the endoscope illumination device 12, The imaging unit 30 and the image processing circuit 62 are controlled.
- the system control unit 60 outputs a control signal to the primary light source driving unit 38, and the primary light source driving unit 38 controls the primary light source 36.
- the primary light source 36 emits primary light (blue laser light), and the emitted primary light is guided by the optical coupler 40 and the optical fiber 26 and is incident on the incident portion 68 of the light conversion unit 28.
- the primary light source drive monitor 44 is primary light source drive information which is drive information of the primary light source 36 necessary for setting the standard detection light region used for determining the operation of the first and second light conversion members 76 and 78. Is acquired from the primary light source driving unit 38.
- the light conversion unit 28 includes incident primary light 2 including direct irradiation type first light conversion light Y1 and indirect irradiation type first light conversion light Y2 and primary light that has not been converted. Convert to next light. Then, the light conversion unit 28 emits a part of the secondary light as illumination light IL from the emitting unit 70 toward the subject O, and another part of the secondary light (first direct irradiation type first light). The converted light Y1 and a part of the indirect irradiation type first converted light Y2) are emitted from the incident portion 68 as detection light. The detection light incident on the incident portion 68 is guided by the optical fiber 26 and the optical coupler 40 and is incident on the detection light extraction portion 42.
- incident primary light 2 including direct irradiation type first light conversion light Y1 and indirect irradiation type first light conversion light Y2 and primary light that has not been converted. Convert to next light. Then, the light conversion unit 28 emits a part of the secondary light as illumination light IL from
- the detection light extraction unit 42 outputs a detection light output signal corresponding to the amount of received detection light to the operation determination unit 50 by the photodiode and the amplification circuit.
- the operation determination unit 50 determines the operation of the first and second light conversion members 76 and 78 based on the amount of change in the detection light output signal output from the detection light extraction unit 42.
- the operation determination unit 50 first sets a standard detection light region, a partial abnormal operation estimation region, and an overall abnormal operation estimation region (step S11). That is, based on the primary light source drive information acquired by the primary light source drive monitor 44, the detected light quantity standard value is calculated by referring to the information table stored in the standard detected light information recording unit 46, and this detected light quantity. The above three areas are set based on the standard value.
- the operation determination unit 50 receives the detection light output signal output from the detection light extraction unit 42, normalizes it based on the primary light source drive information acquired by the primary light source drive monitor 44, and detects the detection light information. Recording is performed in the temporary recording unit 48 (step S12).
- the motion estimation unit 52 of the motion determination unit 50 determines in real time whether or not the normalized detection light output signal value is equal to or greater than the normal-abnormality estimation threshold value, that is, whether or not it is within the standard detection light region. (Step S13).
- the motion estimation unit 52 estimates that the motion is normal (step S14), and the motion determination unit 50 End the operation. The operation from step S11 is repeated at the next operation timing.
- the motion estimation unit 52 estimates that the motion is normal, and does not transmit a motion determination signal that changes the amount of primary light from the motion determination unit 50 to the system control unit 60.
- step S14 the estimation result indicating normal operation and the information about the three areas set in step S11 may be recorded in the detection light information temporary recording unit 48.
- the estimation result indicating normal operation is recorded in the detected light information temporary recording unit 48 at the time of the next operation of the operation determining unit 50, the primary light source drive information in step S11.
- the above three regions can be set from the information recorded in the detected light information temporary recording unit 48 without calculating the detected light quantity standard value based on the above.
- step S13 if it is determined in step S13 that the normalized detection light output signal value is not equal to or greater than the normal-abnormal estimation threshold value, the motion estimation unit 52 causes the normalized detection light output signal value to be outside the standard detection light region. It is determined whether or not it is equal to or greater than a certain partial abnormality estimation threshold value, that is, whether or not it is within the partial abnormal motion estimation region (step S15).
- a certain partial abnormality estimation threshold value that is, whether or not it is within the partial abnormal motion estimation region.
- the motion estimation unit 52 estimates that it is a partial abnormal operation, and the estimation result is temporarily recorded as detection light information. It records in the part 48 (step S16).
- the operation determination unit 50 sets the light amount of the primary light for operation confirmation, and transmits a switching signal to the primary light for operation confirmation of the light amount to the system control unit 60 (step S17). That is, in this case, since the estimation result of the motion estimation unit 52 is a partial abnormal operation, the amount of primary light generated by the primary light source 36 is smaller than the amount of light corresponding to the observation mode. As a switching signal for changing to, an operation determination signal that is a partial abnormal operation estimation identification signal is transmitted to the system control unit 60.
- step S15 If it is determined in step S15 that the normalized detection light output signal value is smaller than the partial abnormality estimation threshold value, the motion estimation unit 52 estimates that the entire abnormal motion is detected, and the estimation result is detected light. It records in the information temporary recording part 48 (step S18).
- the operation determination unit 50 sets the light amount of the primary light for operation confirmation, and transmits a switching signal to the primary light for operation confirmation of the light amount to the system control unit 60 (step S17). That is, in this case, since the estimation result of the motion estimation unit 52 is an overall abnormal operation, the primary light for operation confirmation smaller than the light amount when the primary light source generated by the primary light source 36 is estimated to be a partial abnormality. As a switching signal for changing to the amount of light, an operation determination signal that is an overall abnormal operation estimation identification signal is transmitted to the system control unit 60.
- the system control unit 60 outputs a control signal for switching to the primary light for operation confirmation to the primary light source driving unit 38 based on the operation determination signal which is such a partial abnormal operation estimation identification signal or an overall abnormal operation estimation identification signal.
- the primary light source driving unit 38 controls the light amount of the primary light source 36 so that the primary light emitted from the primary light source 36 becomes the primary light for operation confirmation.
- the primary light source drive monitor 44 acquires primary light source drive information, which is drive information of the primary light source 36 at this time, from the primary light source drive unit 38. Further, when the primary light for operation confirmation is emitted from the primary light source 36, confirmation detection light is incident on the detection light extraction unit 42 from the light conversion unit 28.
- the detection light extraction unit 42 outputs a confirmation detection light output signal corresponding to the amount of the confirmation detection light to the operation determination unit 50.
- the operation determination unit 50 receives the confirmation detection light output signal output from the detection light extraction unit 42, normalizes it based on the primary light source drive information acquired by the primary light source drive monitor 44, and detects the detection light. It records in the information temporary recording part 48 (step S19).
- the detected light amount that is the normalized detection light output signal value is changed to a region outside the standard detection light region and larger than the partial abnormality estimation threshold value. Therefore, in the abnormal operation estimation period PE, which is the period from time t2 to t3, the operation estimation unit 52 estimates that the light conversion unit 28 is operating abnormally and confirms the primary light emitted from the primary light source 36. Switched to primary light. Then, abnormal operation determination by the abnormal operation determination unit 54 is performed in the abnormal operation determination period PD that is a period of time t4 to t5 after a predetermined time has elapsed from time t3.
- the abnormal operation determination unit 54 of the operation determination unit 50 determines whether or not the normalized confirmation detection light output signal value is greater than or equal to the normal-abnormality estimation threshold, that is, whether or not it is within the standard detection light region. (Step S20).
- the abnormal operation determination unit 54 determines that the operation is normal (step S21).
- the determination results are different, such as the estimation result of the motion estimation unit 52 is an abnormal operation and the abnormal operation determination result of the abnormal operation determination unit 54 is a normal operation, the operation determination unit 50 A determination result is selected as a determination result.
- the operation determination unit 50 sets the light amount of the primary light, and transmits a switching signal for switching the primary light to the primary light to the system control unit 60 (step S22). That is, in this case, since the determination result is normal operation, the light amount of the primary light generated by the primary light source 36 is returned from the primary light for operation confirmation to the primary light having the light amount corresponding to the original observation mode. An operation determination signal that is a normal operation identification signal is transmitted to the system control unit 60 as a switching signal. Then, the operation determination unit 50 ends the operation and repeats the operation from step S11 at the next operation timing.
- the result that the estimation result of the motion estimation unit 52 is an abnormal operation and the abnormal operation determination result of the abnormal operation determination unit 54 is a normal operation is a result of the confirmation detection light output signal value being increased by a predetermined amount from the detection light output signal value Is shown. Therefore, in this case, the operation determination unit 50 determines that the operation is normal, and also determines that the abnormal operation of the immediately preceding operation estimation unit is the temperature quenching of the first light conversion member 76 (not shown). To do.
- the abnormal operation determination unit 54 determines that the operation is normal, and thus the operation determination unit 50 operates the light conversion unit 28 normally. Is determined. Therefore, the primary light source 36 is switched so as to emit the primary light corresponding to the observation mode.
- the abnormal operation determination unit 54 determines that the normalized confirmation detection light output signal value is It is determined whether or not the partial abnormality estimation threshold is outside the standard detection light region, that is, whether or not it is within the partial abnormal operation estimation region (step S23).
- the abnormal operation determination unit 54 determines that it is a partial abnormal operation (step S24).
- the abnormal operation member specifying unit 56 of the operation determination unit 50 determines the normalized detection light output signal value and the normalized confirmation detection light output signal value. Based on the difference amount, it is specified which of the first and second light conversion members 76 and 78 is an abnormally operating member.
- the abnormal operation member specifying unit 56 is configured to change the first and second light conversion members in the light conversion unit 28 based on the rate of change of the confirmation detection light output signal value with respect to the normalized detection light output signal value.
- the types of abnormal operations 76 and 78 are specified.
- the abnormal operation member specifying unit 56 has the normalized confirmation detection light output signal value increased from a predetermined amount with respect to the normalized detection light output signal value recorded in the detection light information temporary recording unit 48. Is determined (step S25).
- the abnormal operation member specifying unit 56 determines that the type of abnormal operation is the first.
- the abnormal operation of the first light conversion member 76 that is, the temperature quenching of the first phosphor is specified (step S26).
- the operation determination unit 50 sets the light amount of the primary light, and transmits a switching signal for switching the primary light to the primary light to the system control unit 60 (step S22).
- the operation determining unit 50 determines the amount of primary light generated by the primary light source 36 for operation check.
- An operation determination signal which is a first light conversion member abnormal operation identification signal, is transmitted to the system control unit 60 as a switching signal for changing the primary light to a light amount larger than that.
- the system control unit 60 receives the first light conversion member abnormal operation identification signal as the operation determination signal, the system control unit 60 is larger than the primary light for operation confirmation from the primary light source 36, but depends on the observation mode. Control is performed so that primary light having a light quantity smaller than the emitted light quantity is emitted.
- the operation determination unit 50 ends the operation and repeats the operation from step S11 at the next operation timing.
- the normalized confirmation detection light output signal It is determined whether or not the difference between the value and the detected light output signal value, the larger one of them or the smaller one of them, and the standard detected light region is smaller than a predetermined amount (step S27).
- the difference from the standard detection light region is smaller than a predetermined amount.
- the abnormal operation member specifying unit 56 determines that the type of abnormal operation is the abnormal operation (detachment) of the second light conversion member. Specify (step S28).
- the operation estimation unit 52 estimates that the light conversion unit 28 is operating abnormally.
- the primary light emitted from the primary light source 36 is switched to the primary light for confirming the partial abnormal operation.
- the abnormal operation determination unit 54 performs the abnormal operation determination in the abnormal operation determination period PD that is the period from time t4 to t5
- the confirmation detection light output signal value normalized by the primary light for operation confirmation continues.
- the operation determination unit 50 sets the light amount of the primary light, and transmits a switching signal to the primary light of the light amount to the system control unit 60 (step S22). That is, when the abnormal operation member specifying unit 56 specifies the abnormal operation of the second light conversion member 78 as described above, the operation determining unit 50 determines the amount of primary light generated by the primary light source 36 as a partial amount. An operation determination signal, which is a second light conversion member abnormal operation identification signal, is transmitted to the system control unit 60 as a switching signal for making the primary light for operation confirmation of abnormal operation lower than that.
- the system control unit 60 when receiving the second light conversion member abnormal operation identification signal as the operation determination signal, the system control unit 60 is smaller than the light amount of the primary light for operation confirmation of the partial abnormal operation from the primary light source 36. Control is performed so that the primary light of the light amount is emitted. Then, the operation determination unit 50 ends the operation and repeats the operation from step S11 at the next operation timing.
- step S24 If it is determined in step S24 that the operation is partially abnormal, it is not an overall abnormal operation. Therefore, the determination in step S27 may be omitted, and the process may proceed from step S25 to step S28.
- the abnormal operation determination unit 54 determines that the entire abnormal operation is performed (step S29).
- the abnormal operation member specifying unit 56 has both the normalized confirmation detection light output signal value and the normalized detection light output signal value recorded in the detection light information temporary recording unit 48 in the entire abnormal operation estimation region. That is, since they are substantially equal, the difference between the normalized confirmation detection light output signal value and the detection light output signal value, or the larger one of them, or the smaller one thereof, and the standard detection light region is It is determined whether it is smaller than the predetermined amount (step S27).
- the difference from the standard detection light region is a predetermined amount or more.
- the abnormal operation member specifying unit 56 functions as both the first and second light conversion members 76 and 78. It is specified that the abnormal operation is not performed (the first phosphor is burnt and the first and second light conversion members 76 and 78 are detached) (step S30). Then, the operation determination unit 50 sets the light amount of the primary light, and transmits a switching signal for switching the primary light to the primary light to the system control unit 60 (step S22). That is, when the abnormal operation member specifying unit 56 specifies the abnormal operation of the first and second light conversion members 76 and 78 in this way, the primary light generated by the primary light source 36 is determined.
- a switching signal for reducing the light quantity of the first and second light conversion member abnormal operation identification signals to the system control unit 60 as a switching signal for reducing the total light amount to that of the primary light for operation confirmation of the entire abnormal operation To do.
- the system control unit 60 receives the first and second light conversion member abnormal operation identification signals as the operation determination signal, the light amount of the primary light for operation confirmation of the overall abnormal operation from the primary light source 36. Control is performed so that the primary light having a smaller light quantity is emitted. Then, the operation determination unit 50 ends the operation and repeats the operation from step S11 at the next operation timing.
- step S29 If it is determined in step S29 that the entire abnormal operation is performed, it is not a partial abnormal operation. Therefore, the determination in step S27 may be omitted, and the process may proceed from step S29 to step S30.
- the endoscope illuminating device 12 uses the primary light source 36 that emits the primary light and the primary light emitted from the primary light source 36 as the primary light.
- a light conversion unit 28 that converts to secondary light having different optical characteristics and emits at least a part of the secondary light as detection light and illumination light IL, and receives the detection light according to the amount of the detection light
- a detection light extraction unit 42 that outputs a detection light output signal and an operation determination unit 50 that determines the operation of the light conversion unit 28 are provided.
- the light conversion unit 28 receives the primary light and the first and second light conversion members 76 and 78 for converting at least one of the optical properties of the primary light and the primary light is incident thereon. And an incident portion 68.
- the primary light is applied to the first light conversion member 76 and converted to the first light conversion member 76, and the primary light is applied to the second light conversion member 78.
- Indirect irradiation type first light conversion light Y2 converted by irradiating the first light conversion member 76 with a part of the converted second light conversion light. And is emitted from the vicinity of the incident portion 68 to the detection light extraction portion 42.
- the operation determination unit 50 determines the operation of the first and second light conversion members 76 and 78 based on the amount of change in the detection light output signal output from the detection light extraction unit 42.
- the endoscope illuminating device 12 operates the first light conversion member 76 and the second light conversion member 78 with respect to the direct irradiation type first light conversion light Y1 and the indirect irradiation type. And the first light conversion light Y2.
- an endoscope illumination device 12 that can determine the operation of a plurality of light conversion members by detecting the amount of change in one light conversion light caused by the interaction of the plurality of light conversion members. it can.
- the first and second light conversion members 76 and 78 are both arranged on the optical axis of the primary light incident from the incident portion 68, and the first light conversion member 76 is more than the second light conversion member 78.
- the first light converting member 76 absorbs at least part of the primary light and converts the wavelength into first fluorescence in a wavelength region different from that of the primary light.
- the second light converting member 78 has a scattering or reflecting member having a function of converting the light distribution to the side or rear side of at least part of the primary light.
- the operation determination unit 50 sets a function for calculating the detected light quantity standard value from the primary light source driving information when the primary light source 36 emits the primary light, and a standard detected light area including the detected light quantity standard value. And a function of dividing the range outside the standard detection light region and setting the first abnormality detection region and the second abnormality detection region, and the operation determination unit 50 outputs the detection light It is detected whether the signal is included in the standard detection light region, the first abnormality detection region, or the second abnormality detection region, and based on the detection result, the first and second light conversion members 76 and 78 are detected.
- the motion estimation part 52 which estimates these motions is provided.
- the first abnormality detection region (partial abnormality estimation region) and the second abnormality detection region divided into two by the threshold value (partial abnormality estimation threshold value) outside the standard detection light region with respect to the light amount of the detection light.
- the threshold value (partial abnormality estimation threshold value) outside the standard detection light region with respect to the light amount of the detection light.
- the motion estimation unit 52 determines that the detection light output signal exists in the first abnormality detection region.
- the partial abnormal operation that is an abnormal operation of one of the first and second light conversion members 76 and 78 is estimated.
- the second abnormality detection region exists outside the predetermined difference from the standard detection light region, and the motion estimation unit 52 determines that the detection light output signal exists in the second abnormality detection region.
- the overall abnormal operation that is an abnormal operation of both the first and second light conversion members 76 and 78 is estimated.
- the first abnormality detection region is present within a predetermined difference from the standard detection light region, and the second abnormality detection region is It exists outside the predetermined difference from the standard detection light region. Then, the operation determination unit 50 normalizes the detected light output signal value and the detected light amount standard value based on the primary light source drive information, and the operation estimation unit 52 determines that the normalized detected light output signal value is the first value. If it exists in the abnormality detection region, it is estimated as a partial abnormal operation that is an abnormal operation of one of the first and second light conversion members 76 and 78, and the detected light output signal value normalized is a second value.
- the operation determination unit 50 supplies the primary light for operation confirmation with a light amount lower than the primary light to the primary light source 36.
- the detection light extraction unit 42 receives the confirmation detection light emitted from the light conversion unit 28 based on the primary light for operation confirmation and outputs a confirmation detection light output according to the amount of the confirmation detection light.
- the signal is output, and the operation determination unit 50 normalizes the value of the confirmation detection light output signal based on the primary light source drive information.
- the operation determination unit 50 determines the overall abnormal operation or the partial abnormal operation depending on whether the normalized confirmation detection light output signal value exists in the first abnormality detection region or the second abnormality detection region.
- An abnormal operation determination unit 54 is further provided. As described above, when performing abnormal operation estimation, it is possible to improve the accuracy of abnormal operation determination by performing the two-stage determination of performing abnormal operation determination using primary light with a low light amount (safe light amount).
- the motion determination unit 50 estimates the amount of primary light for operation confirmation when the motion estimation unit 52 estimates the overall abnormal operation rather than when the motion estimation unit 52 estimates the partial abnormal operation. It is desirable to set low.
- the operation determination unit 50 determines the equal result as the type of abnormal operation.
- the operation determination unit 50 may control the primary light source 36 so that the primary light is less than or equal to the light amount of the primary light for operation confirmation when it is determined as an overall abnormal operation or a partial abnormal operation. preferable.
- the motion determination unit 50 selects the determination result of the abnormal operation determination unit 54 as a determination result.
- the operation determination unit 50 further includes an abnormal operation member specifying unit 56 that specifies the types of abnormal operations of the first and second light conversion members 76 and 78 in the light conversion unit 28, and the abnormal operation member specifying unit 56. Are determined based on the difference between the normalized detection light output signal value and the normalized confirmation detection light output signal value when the abnormal operation determination unit 54 determines that the entire abnormal operation or the partial abnormal operation. At least one of the second light conversion members 76 and 78, or both abnormally operating members are specified. As described above, the first and second light conversion members 76 and 78 having a predetermined structure (for example, a laminated structure) are extracted by extracting the difference in the amount of variation between the detection light and the confirmation detection light when determining the abnormal operation. Either or both of the abnormally operating members can be determined.
- an abnormal operation member specifying unit 56 specifies the types of abnormal operations of the first and second light conversion members 76 and 78 in the light conversion unit 28, and the abnormal operation member specifying unit 56. Are determined based on the difference between the normalized detection
- the first phosphor has a predetermined temperature quenching characteristic
- the abnormal operation member specifying unit 56 has a predetermined amount of the normalized confirmation detection light output signal value with respect to the normalized detection light output signal value. It is determined whether or not the type of abnormal operation is temperature quenching of the first phosphor depending on whether or not the increase has occurred.
- the influence of the temperature quenching (that is, not a failure) of the first light conversion member 76 is detected by detecting whether the confirmation detection light increases by a predetermined amount with respect to the detection light at the time of abnormal operation determination. can do.
- the abnormal operation member specifying unit 56 determines that the type of abnormal operation is the first fluorescence when the normalized confirmation detection light output signal value is larger than a predetermined amount with respect to the normalized detection light output signal value.
- the operation determining unit 50 specifies the temperature quenching of the body, and the primary light source 36 for the operation check is specified. Control is performed so that a primary light quantity larger than the light can be emitted.
- the abnormal operation member specifying unit 56 has a case where the normalized confirmation detection light output signal value and the normalized detection light output signal value are substantially equal, and the difference between them and the standard detection light region is smaller than a predetermined amount. Specifies that the type of abnormal operation is an abnormal operation of the second light conversion member 78. Thus, the abnormal operation of the second light conversion member 78 can be determined.
- the abnormal operation member specifying unit 56 has a case where the normalized confirmation detection light output signal value and the normalized detection light output signal value are substantially equal and the difference between them and the standard detection light region is larger than a predetermined amount. Specifies that the type of abnormal operation is the abnormal operation of the first and second light conversion members 76 and 78. Thus, it is possible to determine the abnormal operation of both the first and second light conversion members 76 and 78.
- the direct irradiation type first light conversion light Y1 occupies a larger proportion of the detection light than the indirect irradiation type first light conversion light Y2.
- the first phosphor can be a transparent phosphor (ceramics) that allows the unabsorbed primary light to pass through almost without diffusing.
- the amount of the second light conversion light irradiated from the second light conversion member 78 to the first phosphor is primary light generated by Fresnel reflection with respect to air on the emission surface of the first phosphor. Is larger than the amount of return light. Accordingly, the amount of the detection light decreases due to the detachment of the second light conversion member, so that the detachment of the second light conversion member can be determined.
- the detection light extraction unit 42 includes a light receiving element that receives the detection light, and the light receiving surface of the light receiving element is closer to the incident unit 68 than the incident surface on which the primary light is incident on the first phosphor. Has been placed.
- the endoscope illumination device 12 further includes an optical coupler 40 having two input ends and one output end.
- One input end of the optical coupler 40 is optically connected to the primary light source 36.
- the other input end of the optical coupler 40 is optically connected to the light receiving element, and one output end of the optical coupler 40 is optically connected to the incident portion 68 of the light conversion unit 28.
- the optical coupler 40 guides the primary light emitted from the primary light source 36 to the light conversion unit 28 and guides the detection light from the light conversion unit 28 side toward the light receiving element side.
- the light receiving element has higher light receiving sensitivity in the wavelength region of the first fluorescence than in the wavelength region of the primary light.
- the endoscope system 10 images the endoscope illumination device 12 according to the first embodiment and the reflected light RL of the illumination light IL irradiated to a predetermined irradiation region.
- An imaging unit 30 and an image processing circuit 62 that performs predetermined image processing and acquires an image based on an imaging signal captured by the imaging unit 30 are provided.
- the endoscope system 10 that can determine the operation of the plurality of light conversion members by detecting the amount of change of one light conversion light generated by the interaction of the plurality of light conversion members.
- the endoscope system 10 is based on the imaging unit 30 that captures the reflected light RL of the illumination light IL irradiated to a predetermined irradiation region and the imaging signal captured by the imaging unit 30.
- An image processing circuit 62 that performs predetermined image processing and acquires an image, and the operation determination unit 50 switches the primary light to the primary light for operation confirmation and irradiates the illumination light IL with the primary light.
- the image processing circuit 62 is used for the primary light and the operation check, and is performed within a predetermined period such that the irradiation region of the illumination light IL by the primary light for operation check immediately after switching is substantially equal.
- An image including at least a common region is acquired from images continuously acquired by the illumination light IL with the primary light.
- the switching from the motion estimation unit 52 to the abnormal motion determination unit 54 can be performed within a continuous image acquisition period. it can.
- the image processing circuit 62 performs signal amplification on the imaging signal captured by the primary light for operation confirmation so as to correct the light amount difference between the primary light for operation confirmation and the primary light for operation confirmation. It is desirable to obtain.
- the operation determination unit 50 controls the imaging unit 30 to reduce the imaging frame rate of the imaging unit 30 before emitting the primary light for operation confirmation, and operates within the non-exposure period of the imaging unit 30.
- the primary light source 36 may be controlled so as to emit the primary light for confirmation.
- the optical coupler 40 having a 2-input-1 output is used, but a 2-input-2-output one is used, and the other output terminal is the same as the optical conversion unit 28. You may enable it to connect a 2nd light conversion unit. That is, the endoscope apparatus 14 may have two light conversion units.
- an optical element such as a half mirror may be disposed between the primary light source 36 and the light conversion unit 28 as a component that branches light.
- the detection light detected by the detection light extraction unit 42 may detect a light component that is a combination of the first fluorescence and the primary light B1.
- a small amount of diffusion member that is smaller than the light distribution angle conversion amount of the second light conversion member 78 may be put in the first light conversion member 76.
- first light conversion member 76 and the second light conversion member 78 may be separated on the optical axis of the primary light B1.
- a light transmission member may be disposed between the first light conversion member 76 and the second light conversion member 78, or an air layer may be used.
- a mixed layer of the first light conversion member 76 and the second light conversion member 78 may exist between the first light conversion member 76 and the second light conversion member 78.
- the first and second light conversion members 76 and 78 need not have the same coaxial shape.
- the emission side of the second light conversion member 78 may be hemispherical.
- the first light is reflected only on the optical axis of the primary light on the emission side of the first light conversion member 76.
- a reflection member 82 which is a reflection mirror that transmits fluorescence may be disposed.
- the light conversion unit 28 includes a second light conversion member 84 instead of the second light conversion member 78 of the first embodiment, as shown in FIG.
- the second light converting member 84 has a diffusing member that is a scattering or reflecting member similar to the second light converting member 78, and further absorbs the primary light, and from the first fluorescence. Also has a second phosphor (red) that emits light on the long wavelength side.
- This second phosphor has a fluorescence spectrum as indicated by a broken line with respect to an excitation light spectrum as indicated by a solid line in FIG. Therefore, the second light conversion member 84 absorbs the primary light (blue laser light) emitted from the primary light source 36 and converts the wavelength into second fluorescence of light having a longer wavelength than the primary light. It has properties. The second phosphor absorbs the primary light in the blue wavelength region and converts the wavelength into red fluorescence. Therefore, the secondary light includes the second fluorescence (red).
- the first fluorescence (the direct irradiation type first light conversion light Y1 and the indirect irradiation type first light B1).
- second fluorescence is also generated, so that at least a part of the second fluorescence is incident on the optical fiber 26 as return light.
- the second light conversion member 84 is closer to the emission side than the first light conversion member 76, the amount of return light of the second fluorescence is smaller than the return light of the first fluorescence.
- the second light conversion member 84 absorbs at least a part of the primary light and the primary light and It further has a second phosphor that converts the wavelength to the second fluorescence having a wavelength region different from that of the second fluorescence, and the detection light is more in the first fluorescence than in the second fluorescence. Occupies a proportion.
- the second fluorescence can also be used as detection light, and the light receiving sensitivity of the detection light can be increased.
- the difference from the normal detection light becomes large, and an abnormal operation of only the second light conversion member 84 can be easily determined.
- the second light conversion member 84 may further include a first phosphor. By doing so, the difference in the detection light is further increased by the detachment of the second light conversion member 84.
- first and second light conversion members 76 and 84 may not have the same coaxial shape.
- the light conversion unit 28 includes a first light conversion member 86 instead of the first light conversion member 76 of the first embodiment, as shown in FIG.
- a second light conversion member 88 is provided instead of the conversion member 78.
- the second light conversion member 88 has a diffusing member that is a scattering or reflecting member similar to the second light conversion member 78, and further absorbs primary light and is more than the first fluorescence. It has the 2nd fluorescent substance (green) light-emitted on the short wavelength side.
- This second phosphor has a fluorescence spectrum as indicated by a broken line with respect to an excitation light spectrum as indicated by a solid line in FIG. Therefore, the second light conversion member 88 absorbs the primary light (blue laser light) emitted from the primary light source 36 and has a longer wavelength than the primary light but a shorter wavelength than the first fluorescence. It has the property of wavelength-converting to the second fluorescence that is the light of. The second phosphor absorbs the primary light in the blue wavelength region and converts the wavelength into green fluorescence. Therefore, the secondary light includes the second fluorescence (green).
- the first light conversion member 86 has a property of absorbing the second fluorescence and emitting the first fluorescence.
- the first fluorescence direct irradiation type first light conversion light Y1 and indirect light
- the second light conversion member 88 also generates second fluorescence, so that at least a part of the second fluorescence is returned to the optical fiber 26 as light. Incident.
- the second fluorescence is absorbed (secondary absorption) by the first phosphor of the first light conversion member 86 and emitted as the first fluorescence, and at least a part of the second fluorescence is emitted to the optical fiber 26. Incident as return light.
- the second light conversion member 88 is closer to the emission side than the first light conversion member 86, the amount of return light of the second fluorescence is smaller than the return light of the first fluorescence.
- the first phosphor of the first light conversion member 86 has at least a part of the second fluorescence. Absorb and convert to first fluorescence.
- the first fluorescence by secondary absorption can also be used as detection light, and the light receiving sensitivity of the detection light can be increased.
- the difference from the normal detection light becomes large, and an abnormal operation of only the second light conversion member 88 can be easily determined.
- the first and second light conversion members 86 and 88 do not have to have the same coaxial shape as in the first embodiment.
- abnormal operation Member identification unit 58 ... input unit, 60 ... system control unit, 62 ... image processing circuit, 64 ... variable amplification circuit, 66 ... core, 68 ... incidence unit, 68 ... emission , 72 ... holder, 74 ... light transmission member, 76, 86 ... first light conversion member, 78, 84, 88 ... second light conversion member, 80, 82 ... reflection member, B1 ... primary light, B2 ... Diffusion primary light, Y1 ... direct irradiation type first light conversion light, Y2 ... indirect irradiation type first light conversion light, Y3 ... part of the first fluorescence.
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Abstract
内視鏡用照明装置(12)は、1次光源(36)から射出される1次光をそれと異なる光学特性の2次光に変換して、2次光の少なくとも一部を検出光と照明光として射出する光変換ユニット(28)と、検出光を受光してその光量に応じた検出光出力信号を出力する検出光抽出部(42)と、光変換ユニットの動作を判定する動作判定部(50)と、を備える。光変換ユニットは、第1及び第2の光変換部材を有する。検出光は、1次光が、第1の光変換部材へ照射されて変換された直接照射型の第1の光変換光と、1次光が、第2の光変換部材へ照射されて変換された第2の光変換光の一部が、第1の光変換部材に照射されることにより変換された間接照射型の第1の光変換光と、の少なくとも何れか一方を含む。動作判定部は、検出光抽出部から出力された検出光出力信号の変化量に基づいて、第1及び第2の光変換部材の動作を判定する。
Description
本発明は、内視鏡用照明装置及びそれを備える内視鏡システムに関する。
従来より、小型固体光源からの光を光ファイバ先端に配置した波長変換部材により波長変換して、光を所望の照射パターンや色へ変化させるファイバ光源が提案されている。
例えば、日本国特許第5103874号公報(以下、特許文献1と記す)には、次のような発光装置が開示されている。すなわち、この発光装置は、光源と、該光源と光学的に接続された導光部材と、該導光部材の射出端部に配置された波長変換部材と、該波長変換部材からの戻り光を検出する受光素子を有する検出部材と、を備えている。この発光装置は、上記波長変換部材からの戻り光を上記受光素子で検出することで、上記導光部材の断線や上記波長変換部材である蛍光体の故障が検知できるものとなっている。
一方、近年、波長や広がり角といった光学的性質を変換する光変換部材を光ファイバの先端部に複数搭載することで、光学的性質が異なる光変換光を得ようとする試みがなされている。
上記特許文献1に開示されている発光装置では、上記波長変換部材のような光変換部材からの戻り光の変化量を検出することで、光変換部材の故障を検出することが可能である。しかしながら、光ファイバのような導光部材の先端部に複数の光変換部材を搭載した場合に、光変換光の戻り光の変化量を検出して複数の光変換部材の異常動作(一方または両方)を検出する方法については記載されておらず、複数の光変換部材の異常動作を精度良く抽出できないという課題を有する。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、複数の光変換部材の動作を判定可能な内視鏡用照明装置を提供すること、及びそのような内視鏡用照明装置を備える内視鏡システムを提供することを目的とする。
本発明の内視鏡用照明装置の一態様は、1次光を射出する1次光源と、前記1次光源から射出される前記1次光を前記1次光と異なる光学特性の2次光に変換して、前記2次光の少なくとも一部を検出光と照明光として射出する光変換ユニットと、前記検出光を受光して前記検出光の光量に応じた検出光出力信号を出力する検出光抽出手段と、前記光変換ユニットの動作を判定する動作判定手段と、を備える。前記光変換ユニットは、前記1次光を受光して前記1次光の光学的性質の少なくとも一つを変換する第1及び第2の光変換部材と、前記1次光が入射する入射部とを有している。前記検出光は、前記入射部の近傍領域から前記検出光抽出手段へ射出されるものであって、前記1次光が、前記第1の光変換部材へ照射されて変換された直接照射型の第1の光変換光と、前記1次光が、前記第2の光変換部材へ照射されて変換された第2の光変換光の一部が、前記第1の光変換部材に照射されることにより変換された間接照射型の第1の光変換光と、の少なくとも何れか一方を含んでいる。前記動作判定手段は、前記検出光抽出手段から出力された検出光出力信号の変化量に基づいて、前記第1及び第2の光変換部材の動作を判定する。
また、本発明の内視鏡システムの一態様は、前記本発明の内視鏡用照明装置の一態様と、所定の照射領域に照射された前記照明光の反射光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像信号を基に、所定の画像処理を行い画像を取得する画像生成手段と、を備える。
また、本発明の内視鏡システムの別の態様は、前記本発明の内視鏡用照明装置の一態様において、前記第1及び第2の光変換部材は、ともに前記入射部から入射する前記1次光の光軸上に配置され、前記第1の光変換部材は前記第2の光変換部材よりも前記入射部側に配置されており、前記第1の光変換部材は、前記1次光の少なくとも一部を吸収して前記1次光と異なる波長域の第1の蛍光に波長を変換する第1の蛍光体を有しており、前記第2の光変換部材は、前記1次光の少なくとも一部を側方または後方へ配光を変換する機能を有する散乱または反射部材を有している。ここで、前記動作判定手段は、前記1次光源が前記1次光を射出する際の1次光源駆動情報から検出光量標準値を算出する機能と、前記検出光量標準値を含む標準検出光領域を設定する機能と、前記標準検出光領域外の範囲を分割して第1の異常検出領域と第2の異常検出領域とを設定する機能と、を有しており、前記動作判定手段は、前記検出光出力信号が、前記標準検出光領域、前記第1の異常検出領域及び第2の異常検出領域の何れに含まれるかを検出し、その検出結果に基づいて、前記第1及び第2の光変換部材の動作を推定する動作推定手段を備えている。また、前記第1の異常検出領域は、前記標準検出光領域から所定の差分内に存在するものであり、前記第2の異常検出領域は、前記標準検出光領域から前記所定の差分外に存在するものであり、前記動作推定手段は、前記検出光出力信号が前記第1の異常検出領域に存在する場合には、前記第1及び第2の光変換部材の何れか一方の異常動作である部分異常動作として推定し、前記検出光出力信号が前記第2の異常検出領域に存在する場合には、前記第1及び第2の光変換部材の両方の異常動作である全体異常動作として推定する。そして、前記動作推定手段が前記全体異常動作または前記部分異常動作と推定した場合に、前記動作判定手段は、前記1次光源に対して、前記1次光よりも低光量の動作確認用1次光を射出するように制御し、前記検出光抽出手段は、前記動作確認用1次光に基づいて前記光変換ユニットから放射された確認検出光を受光して前記確認検出光の光量に応じた確認検出光出力信号を出力するものであり、前記動作判定手段は、前記1次光源が前記動作確認用1次光を射出する際の前記1次光源駆動情報から前記検出光量標準値を再算出して、前記標準検出光領域、前記第1の異常検出領域及び前記第2の異常検出領域を再設定する機能を有している。また、前記動作判定手段は、前記確認検出光出力信号が、前記再設定された前記第1の異常検出領域及び前記第2の異常検出領域の何れに存在するかにより、前記全体異常動作または前記部分異常動作を判定する異常動作判定手段をさらに備える。そして、前記動作判定手段は、前記1次光から前記動作確認用1次光への切り替えを、前記1次光による照明光の照射領域と切り替え直後の前記動作確認用1次光による照明光の照射領域とが略等しくなるような所定の期間内に実施するものであって、前記画像生成手段は、前記1次光と前記動作確認用1次光との照明光により連続して取得する画像の中に、少なくとも共通する領域を含む画像を取得する。
また、本発明の内視鏡システムの一態様は、前記本発明の内視鏡用照明装置の一態様と、所定の照射領域に照射された前記照明光の反射光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した撮像信号を基に、所定の画像処理を行い画像を取得する画像生成手段と、を備える。
また、本発明の内視鏡システムの別の態様は、前記本発明の内視鏡用照明装置の一態様において、前記第1及び第2の光変換部材は、ともに前記入射部から入射する前記1次光の光軸上に配置され、前記第1の光変換部材は前記第2の光変換部材よりも前記入射部側に配置されており、前記第1の光変換部材は、前記1次光の少なくとも一部を吸収して前記1次光と異なる波長域の第1の蛍光に波長を変換する第1の蛍光体を有しており、前記第2の光変換部材は、前記1次光の少なくとも一部を側方または後方へ配光を変換する機能を有する散乱または反射部材を有している。ここで、前記動作判定手段は、前記1次光源が前記1次光を射出する際の1次光源駆動情報から検出光量標準値を算出する機能と、前記検出光量標準値を含む標準検出光領域を設定する機能と、前記標準検出光領域外の範囲を分割して第1の異常検出領域と第2の異常検出領域とを設定する機能と、を有しており、前記動作判定手段は、前記検出光出力信号が、前記標準検出光領域、前記第1の異常検出領域及び第2の異常検出領域の何れに含まれるかを検出し、その検出結果に基づいて、前記第1及び第2の光変換部材の動作を推定する動作推定手段を備えている。また、前記第1の異常検出領域は、前記標準検出光領域から所定の差分内に存在するものであり、前記第2の異常検出領域は、前記標準検出光領域から前記所定の差分外に存在するものであり、前記動作推定手段は、前記検出光出力信号が前記第1の異常検出領域に存在する場合には、前記第1及び第2の光変換部材の何れか一方の異常動作である部分異常動作として推定し、前記検出光出力信号が前記第2の異常検出領域に存在する場合には、前記第1及び第2の光変換部材の両方の異常動作である全体異常動作として推定する。そして、前記動作推定手段が前記全体異常動作または前記部分異常動作と推定した場合に、前記動作判定手段は、前記1次光源に対して、前記1次光よりも低光量の動作確認用1次光を射出するように制御し、前記検出光抽出手段は、前記動作確認用1次光に基づいて前記光変換ユニットから放射された確認検出光を受光して前記確認検出光の光量に応じた確認検出光出力信号を出力するものであり、前記動作判定手段は、前記1次光源が前記動作確認用1次光を射出する際の前記1次光源駆動情報から前記検出光量標準値を再算出して、前記標準検出光領域、前記第1の異常検出領域及び前記第2の異常検出領域を再設定する機能を有している。また、前記動作判定手段は、前記確認検出光出力信号が、前記再設定された前記第1の異常検出領域及び前記第2の異常検出領域の何れに存在するかにより、前記全体異常動作または前記部分異常動作を判定する異常動作判定手段をさらに備える。そして、前記動作判定手段は、前記1次光から前記動作確認用1次光への切り替えを、前記1次光による照明光の照射領域と切り替え直後の前記動作確認用1次光による照明光の照射領域とが略等しくなるような所定の期間内に実施するものであって、前記画像生成手段は、前記1次光と前記動作確認用1次光との照明光により連続して取得する画像の中に、少なくとも共通する領域を含む画像を取得する。
本発明によれば、複数の光変換部材の相互作用により生じる一つの光変換光の変化量を検出することにより、複数の光変換部材の動作を判定可能な内視鏡用照明装置を提供すること、及びそのような内視鏡用照明装置を備える内視鏡システムを提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る内視鏡用照明装置12を備える本発明の一実施形態に係る内視鏡システム10の概略的な構成を示す図である。本実施形態に係る内視鏡システム10は、内視鏡装置14と、本体部(ビデオプロセッサ)16と、画像出力装置(モニタ)18と、を有している。本実施形態に係る内視鏡用照明装置12は、被写体Oに照明光ILを照射するものであり、詳細は後述するように、内視鏡装置14と本体部16に、その構成部材が振り分けられて、構成されている。
図1は、本発明の第1実施形態に係る内視鏡用照明装置12を備える本発明の一実施形態に係る内視鏡システム10の概略的な構成を示す図である。本実施形態に係る内視鏡システム10は、内視鏡装置14と、本体部(ビデオプロセッサ)16と、画像出力装置(モニタ)18と、を有している。本実施形態に係る内視鏡用照明装置12は、被写体Oに照明光ILを照射するものであり、詳細は後述するように、内視鏡装置14と本体部16に、その構成部材が振り分けられて、構成されている。
なお、本明細書において、内視鏡装置とは、医療用内視鏡装置(上部消化管内視鏡装置、大腸内視鏡装置、超音波内視鏡装置、膀胱鏡装置、腎盂鏡装置、気管支鏡装置、等)及び工業用内視鏡装置に限定するものではなく、被写体Oに挿入される挿入部を備える機器一般を指している。以下、内視鏡装置14として医療用内視鏡装置を例に説明する。この場合、被写体Oとは、患者等の体内(例えば体腔(管腔)内)における患部や病変部等である。
内視鏡装置14は、被写体Oに挿入される細長い挿入部20と、該挿入部20の基端部と連結した操作部22と、操作部22と本体部16とを接続するユニバーサルコード24と、を備える。内視鏡装置14は、管状の挿入部20を体腔内に挿入する管状挿入装置である。
なお、特に図示はしていないが、挿入部20は、挿入部20の先端部側から基端部側に向かって、先端硬質部と、湾曲する湾曲部と、可撓管部と、を有している。ここで、先端硬質部の基端部は、湾曲部の先端部と連結し、湾曲部の基端部は、可撓管部の先端部と連結している。先端硬質部は、挿入部20の先端部及び内視鏡装置14の先端部であり、硬い部材となっている。湾曲部は、操作部22のユーザ(医師らの作業者)による操作に応じて、所望の方向に湾曲する。この湾曲部の湾曲により、先端硬質部の位置と向きが変えられ、被写体Oが観察視野内に捉えられる。こうして捉えられた被写体Oに対し、内視鏡用照明装置12からの照明光ILが照射されて、被写体Oが照明される。可撓管部は、所望な可撓性を有しており、外力を受けることによって曲がる管状部材である。
内視鏡装置14は、挿入部20、操作部22及びユニバーサルコード24内に延設されている光ファイバ26を有する。この光ファイバ26は、内視鏡用照明装置12の一構成部材である。また、内視鏡装置14は、挿入部20の先端硬質部内に、同じく内視鏡用照明装置12の一構成部材である光変換ユニット28を備えている。光ファイバ26の先端部は、この光変換ユニット28に光学的に接続されている。光変換ユニット28の詳細については後述する。
さらに、内視鏡装置14は、挿入部20の先端硬質部内に、被写体Oに照射された照明光ILの反射光RLを検出して撮像信号を出力する撮像ユニット30を備えている。撮像ユニット30は、内視鏡用照明装置12が照射した被写体Oからの反射光RLを受光して、撮像を行う。具体的には、CCDイメージャやCMOSイメージャである。
本体部16と内視鏡装置14のユニバーサルコード24とは、コネクタ部によって、本体部16に対してユニバーサルコード24が着脱自在にされている。このコネクタ部は、光変換ユニット28に接続された光ファイバ26の基端を本体部16に光学的に接続するための光コネクタ32と、撮像ユニット30に接続された電気配線を本体部16に電気的に接続するための電気コネクタ34と、を含む。
内視鏡用照明装置12の本体部16内に振り分けられた構成部材は、1次光源36、1次光源駆動部38、光カプラ40、検出光抽出部42、1次光源駆動モニタ44、標準検出光情報記録部46、検出光情報一時記録部48、及び動作判定部50を含む。動作判定部50は、動作推定部52と、異常動作判定部54と、異常動作部材特定部56と、を含む。これら各部の詳細については、後述する。
なお、これら構成部材の内視鏡装置14と本体部16とへの振り分けは、これに限定されないことは勿論である。例えば、光カプラ40も内視鏡装置14(の操作部22)内に配置しても良い。あるいは、1次光源36と光カプラ40とも、または、1次光源36と光カプラ40と検出光抽出部42とも、内視鏡装置14(の操作部22)内に配置することができる。さらには、内視鏡用照明装置12の全ての構成部材を内視鏡装置14内に配置することも可能である。
本体部16は、更に、入力部58、システム制御部60、及び画像処理回路62を含む。画像処理回路62は、可変増幅回路(AMP)64を含む。
入力部58は、内視鏡システム10の電源動作(ON/OFF)、観察モードの設定、内視鏡用照明装置12から射出される照明光ILの光量の調整、などを可能にする機能を有するユーザーインターフェースを備えている。
システム制御部60は、入力部58に入力された情報を基に、内視鏡用照明装置12、撮像ユニット30、及び画像処理回路62を制御する。また、動作判定部50からの動作判定結果信号を基に、内視鏡用照明装置12(1次光源36)の光量制御を実施する。このシステム制御部60による制御の詳細については、後述する。システム制御部60は、ハードウェアによるシステム制御回路として構成しても良いし、プロセッサによって構成しても良い。プロセッサで構成する場合には、プロセッサがアクセス可能な図示しない外部メモリに、プロセッサが実行することで当該プロセッサをこのシステム制御部60として機能させるためのプログラムコードを記憶させておく。
画像処理回路62は、入力部58に入力された観察モードの情報と撮像ユニット30から出力された撮像信号を必要に応じてAMP64で増幅した上で、その撮像信号を基に公知の画像処理によって被写体画像を生成する。
画像出力装置18は、この画像処理回路62によって生成された被写体画像を表示する。例えば、画像出力装置18は、液晶ディスプレイ等のモニタである。
また、1次光源36は、1次光を射出する。1次光としては、光変換ユニット28に応じて、種々の光を用いることができる。本実施形態では、1次光源36は、発光波長ピーク450nmの青色レーザ光を射出するレーザダイオード(LD)である。
1次光源駆動部38は、1次光源36を駆動するために、1次光源36に対して所定の駆動電流や駆動間隔により電力を供給するものである。また、1次光源駆動部38は、システム制御部60からの光源制御信号を受信して、1次光源36の駆動電流、駆動間隔、停止、等の1次光源36の駆動を変更する機能を有している。
光カプラ40は、2つの入力端と1つの出力端とを備えた光分岐ファイバカプラを備えている。光分岐ファイバカプラの一方の入力端は、光コネクタ(P1)により、1次光源36と光学的に接続され、他方の入力端は、光コネクタ(P2)により、検出光抽出部42と光学的に接続される。また、光分岐ファイバカプラの出力端は、光コネクタ(P3)である光コネクタ32と光学的に接続されており、前述したように、光ファイバ26を介して光変換ユニット28に光学的に接続されている。従って、光カプラ40は、1次光源36からの1次光を、光ファイバ26を介して光変換ユニット28へ導光する機能と、以下のよう光変換ユニット28から光ファイバ26を介して戻ってきた2次光の一部を、検出光抽出部42に導光する機能と、を有している。
ここで、この光変換ユニット28から戻ってくる2次光の一部とはどのようなものであるのかについて説明する。
光変換ユニット28は、挿入部20の先端付近に配置され、挿入部20の内部に接着部材等により固定されている。光変換ユニット28は、図2に示すように、コア66を備える光ファイバ26によって導光され且つその先端部である射出端から射出された1次光を受光する。つまり、光ファイバ26の射出端は、光変換ユニット28の入射部68となる。そして、光変換ユニット28は、この1次光を、1次光のそれとは異なる光学特性を有する2次光に変換する機能を備えている。さらに、光変換ユニット28は、この2次光の一部を、照明光ILとして、射出部70から被検体Oに向けて射出し、また、2次光の他の一部を、検出光として、光ファイバ26の射出端に入射させる機能を備えている。
光変換ユニット28は、挿入部20の先端付近に配置され、挿入部20の内部に接着部材等により固定されている。光変換ユニット28は、図2に示すように、コア66を備える光ファイバ26によって導光され且つその先端部である射出端から射出された1次光を受光する。つまり、光ファイバ26の射出端は、光変換ユニット28の入射部68となる。そして、光変換ユニット28は、この1次光を、1次光のそれとは異なる光学特性を有する2次光に変換する機能を備えている。さらに、光変換ユニット28は、この2次光の一部を、照明光ILとして、射出部70から被検体Oに向けて射出し、また、2次光の他の一部を、検出光として、光ファイバ26の射出端に入射させる機能を備えている。
具体的には、光変換ユニット28は、ホルダ72と、光透過部材74と、第1の光変換部材76と、第2の光変換部材78と、反射部材80と、を有している。
ホルダ72は、円柱形状であり、光ファイバ26(光ファイバ射出端)と、第1及び第2の光変換部材76,78と、光透過部材74と、を保持する。このホルダ72の内部には、ファイバ保持孔と、ファイバ保持孔とつながっている先端側の円錐台形状の中空部と、が形成されている。中空部の直径は、ファイバ保持孔からホルダ72の先端面に向かって徐々に広がっている。
反射部材80は、ホルダ72の中空部の内面であるテーパ面に形成されている。この反射部材80は、中空部のテーパ面に銀やアルミニウムなどの金属を薄くめっきした金属反射膜である。1次光と第1の光変換部材76により変換された第1の光変換光とがこれに入射したときに、入射した光を正反射または拡散反射する。
光透過部材74は、透過率が高いガラスやシリコーン樹脂で構成されている。光透過部材74は、光透過部材74の基端部である光変換ユニット28の入射部68に光ファイバ26の射出端から入射される1次光と、第1の光変換部材76から放射される波長変換光とを透過する性質を有している。
光透過部材74は、中空部に配置される。具体的には、光透過部材74は、共に円柱形状を有する第1及び第2の光変換部材76,78を取り囲むように配置されている。すなわち、光変換ユニット28内(ホルダ72内の中空部)には、入射部68となる光ファイバ射出端からの1次光の射出方向に、光透過部材74と第1の光変換部材76と第2の光変換部材78とがこの順番で互いに接して配置されている。第1の光変換部材76の直径は、第2の光変換部材78の直径と同一である。入射部70に対向する第1の光変換部材76の基端面における外周縁全体は、反射部材80に接している。光透過部材74の射出面と第2の光変換部材78の射出面とホルダ72の先端面とは、略同一平面上に配置されている。光透過部材74の射出面及び第2の光変換部材76の射出面は、光変換ユニット28の射出部70となる。
第1の光変換部材76と第2の光変換部材78とは、このような積層構造となっている。そのため、光変換ユニット28へ入射される1次光は、光透過部材74を透過した後、はじめに第1の光変換部材76に照射された後、第1の光変換部材76に吸収されずに透過した残りの1次光が第2の光変換部材78へ照射される。
第1の光変換部材76は、波長変換部材として機能する第1の蛍光体を有している。蛍光体は、励起光を吸収して蛍光を発生する性質を有しているものであり、この第1の蛍光体は、図3に実線で示すような励起光スペクトルに対して破線で示すような蛍光スペクトルを有している。したがって、第1の光変換部材76は、1次光源36から射出される1次光(青色レーザ光)を吸収して、1次光よりも長波長の光の第1の蛍光に波長変換する性質を有している。第1の蛍光体は、具体的には、YAG:Ceで示す透明セラミックス蛍光体であり、青色波長域の1次光を吸収して黄色の蛍光に波長変換する。したがって、2次光は、第1の蛍光(黄色)を含んでいる。また、第1の光変換部材76(第1の蛍光体)は、1次光を受光した時に、吸収されない1次光については、その配光角をほとんど拡げずに、透過する性質も有している。
このような第1の光変換部材76(第1の蛍光体)は、その蛍光体が置かれている温度の上昇とともに、波長変換効率が低下する温度消光特性を有している。具体的には、図4に示すように、室温25℃を基準とした時に、150℃では約85%、200℃で約80%の波長変換効率になる特性を有している。温度消光は、温度の上昇により波長変換効率が低下した後(例えば150℃で約85%)に、温度が下がったときの波長変換効率は維持される(例えば室温25℃で約100%)ような、可逆的な特性変動を示すものである。
第2の光変換部材78は、入射した1次光をそれらの波長を変えずに拡がり角を広げ、可干渉性を低くした拡散光に変換する散乱または反射部材である拡散部材を有している。この第2の光変換部材78の拡散部材は、入射した1次光の少なくとも一部を後方(第1の光変換部材76の方)へ、1次光の拡散光として射出する光学的性質を有している。具体的には、拡散部材は、シリコーン樹脂などの透明な封止材に、封止材の屈折率よりも高いアルミナの拡散粒子を分散させて、封止材を硬化させたものである。粒径数μmのアルミナ粒子(屈折率1.76)とシリコーン樹脂(屈折率1.4)とを組み合わせる場合、アルミナ粒子の体積濃度20%、厚み0.1mm程度のものを用いると、1次光を受光した時に光変換ユニット28内で1次光の配光角を充分広げることができる。
このような構成の光変換ユニット28では、図5に示すように、光ファイバ26の射出端から射出され光変換ユニット28の入射部68に入射した1次光B1は、光透過部材74を透過して、第1の光変換部材76に照射される。この1次光B1の一部は、第1の光変換部材76に吸収されて第1の蛍光(黄色)に波長変換され、一部は第1の光変換部材76を透過して第2の光変換部材78に照射される。本実施形態では、第1の光変換部材76において、第2の光変換部材78を介していない1次光B1を吸収して光変換されたものを、直接照射型の第1の光変換光Y1と定義する。したがって、2次光は、直接照射型の第1の光変換光Y1を含んでいる。
一方、第1の光変換部材76に吸収されずに透過されて第2の光変換部材78に照射された1次光B1は、第2の光変換部材78に照射される。そして、この1次光B1は、第2の光変換部材78の内部に配置された所定濃度の拡散粒子(アルミナ)による、散乱または反射を繰り返すことにより、1次光B1の波長を変えずに1次光B1の配光角を拡げた広い配光角を有する拡散1次光B2に変換される。本実施形態では、このような1次光B1が第2の光変換部材78に照射されて変換された第2の光変換光を、拡散1次光B2と定義する。したがって、2次光は、拡散1次光B2を含んでいる。
この拡散1次光B2の一部は、第2の光変換部材78から前方へ照明光ILとして射出される。また、他の一部は、第2の光変換部材78から後方の第1の光変換部材76へ、直接照射される、または光透過部材74を介した反射部材80による少なくとも1回の反射により照射される。そして、この第1の光変換部材76へ照射された拡散1次光B2のうちの一部は、第1の光変換部材76によって吸収されて第1の蛍光(黄色)に波長変換される。また、この第1の光変換部材76へ照射された拡散1次光B2のうちの他の一部は、第1の光変換部材76を透過して、光透過部材74を介して反射部材80へ照射され、その反射部材80で少なくとも1回反射されて再び光透過部材74を介して第1の光変換部材76に入射され、波長変換されることになる。本実施形態では、第1の光変換部材76において、このような第2の光変換部材78を介して変換された第2の光変換光(拡散1次光B2)の一部を吸収して光変換されたものを、間接照射型の第1の光変換光Y2と定義する。したがって、2次光は、間接照射型の第1の光変換光Y2を含んでいる。
なお、例えば第2の光変換部材78が光透過部材74または第1の光変換部材76から脱離すると、第1の光変換部材76の射出面は空気と接することになる。この場合、第1の光変換部材76の射出面において、空気に対するフレネル反射により1次光の戻り光が発生する。脱離していない場合における第2の光変換部材78から照射される拡散1次光B2の光量は、このようなフレネル反射による1次光の戻り光の光量に比べて大きい。
直接照射型の第1の光変換光Y1及び間接照射型の第1の光変換光Y2は、光変換時に指向性なく等方的に発光される第1の蛍光である。この第1の蛍光の一部Y3は、第2の光変換部材78を介して、及び/または反射部材80により少なくとも1回反射されて、射出部70から前方に照明光ILとして射出される。また、第1の蛍光の他の一部は、光変換ユニット28の入射部68の方へ向かって、光ファイバ26の射出端から光ファイバ26に入射される。光ファイバ26に入射された第1の蛍光は、光ファイバ26や光カプラ40等を介して動作判定部50(検出光抽出部42)へ導光される。
以上のようにして、光ファイバ26の射出端から第1及び第2の光変換部材76,78を有する光変換ユニット28へ1次光B1を照射した時に、検出光として、直接照射型及び間接照射型の第1の光変換光Y1,Y2の一部が、光ファイバ26に入射される。なおこの場合、検出光は、直接照射型の第1の光変換光Y1の方が、間接照射型の第1の光変換光Y2よりも多くの割合を占めている。
検出光抽出部42は、この光変換ユニット28から射出された検出光を光ファイバ26及び光カプラ40を介して受光して、検出光の光量に応じた検出光出力信号を出力する検出器である。すなわち、検出光抽出部42は、リアルタイムに検出光を検出するもので、検出した光量に対応した検出光出力信号を動作判定部50に出力する機能を有する。具体的には、検出光抽出部42は、その受光面に入射した可視光領域の受光光量に対する電気信号を出力する光量センサ(フォトダイオード)を有している。この光量センサは、1次光である青色レーザ光の波長領域よりも、第1の蛍光の波長領域に感度が高い特性を有する受光素子である。さらに、検出光抽出部42は、光量センサから出力された電気信号を増幅する増幅回路を有している。この増幅された電気信号が、検出光出力信号として動作判定部50に出力される。
1次光源駆動モニタ44は、第1及び第2の光変換部材76,78の動作判定に用いる標準検出光領域の設定に必要な1次光源36の駆動情報である1次光源駆動情報を、1次光源駆動部38から取得する。1次光源駆動情報としては、例えば1次光源36の青色LDを駆動している駆動電流値であり、1次光源駆動モニタ44は、この駆動電流値情報を動作判定部50に出力する機能を有している。なお、標準検出光領域については後述する。
標準検出光情報記録部46は、1次光源駆動情報に対して1次光源36から射出される1次光の光量の値と、検出光抽出部42から出力される検出光出力信号の値と、の相関関係を示す情報テーブルを予め記録しているメモリである。具体的には、標準検出光情報記録部46には、1次光源駆動部38が1次光源36を駆動する駆動電流、駆動パルス(駆動間隔)、または駆動電圧と、システム制御部60で設定される1次光の光量設定値、のうち少なくとも一つと、検出光抽出部42で検出される検出光の光量に対応する検出光出力信号値と、の相関特性が記録されている。
検出光情報一時記録部48は、後述する動作判定部50(動作推定部52)での動作推定時の検出光出力信号値、動作推定結果、等を一時的に記録するメモリである。
動作判定部50は、動作推定部52、異常動作判定部54及び異常動作部材特定部56により、以下のようにして、検出光抽出部42から出力された検出光出力信号の変化量に基づいて、第1及び第2の光変換部材76,78の動作を判定する。なお、動作判定部50の全部または一部は、ハードウェアによる動作判定回路として構成しても良いし、プロセッサによって構成しても良い。つまり動作推定部52、異常動作判定部54及び異常動作部材特定部56の全部又は一部は、ハードウェアによる動作推定回路、異常動作判定回路及び異常動作部材特定回路などとして構成しても良いし、プロセッサによって構成しても良い。このような動作判定部50(動作推定部52、異常動作判定部54及び異常動作部材特定部56)をプロセッサで構成する場合には、プロセッサがアクセス可能な図示しない外部メモリに、プロセッサが実行することで当該プロセッサをこの動作判定部50(動作推定部52、異常動作判定部54及び異常動作部材特定部56)として機能させるためのプログラムコードを記憶させておく。
動作判定部50は、1次光源駆動モニタ44で取得した1次光源駆動情報を基に、標準検出光情報記録部46に格納されている情報テーブルを参照して、検出光量標準値を算出する。ここで、検出光量とは、光変換ユニット28から放射されて検出光抽出部42に入射する検出光の光量に応じて、検出光抽出部42から出力される検出光出力信号の値を、1次光源駆動モニタ44から出力される1次光源駆動情報で示される1次光源36から射出される1次光の光量に対応する1次光の出力信号値に対する割合(キャリブレーション)として、算出した値のことである。すなわち、“検出光量”=“検出光出力信号値/1次光出力信号値”である。このように、動作判定部50では、検出光出力信号の値を、1次光源駆動情報に基づいて正規化して使用する。したがって、検出光量標準値も、1次光源駆動情報に基づいて正規化した値である。
そして、動作判定部50は、図6に示すように、この検出光量標準値を含む標準検出光領域を設定する。この標準検出光領域の下限検出光量値は、正常-異常推定閾値となる。さらに、動作判定部50は、設定した標準検出光領域外の範囲を、第1及び第2の異常検出領域という2つの異常検出領域に分割する所定検出光量値を境界線(部分異常推定閾値)として設ける。すなわち、動作判定部50は、分割された標準検出光領域外の内、標準検出光領域との差分が少ない方を第1の異常検出領域すなわち部分異常動作推定領域として設定し、標準検出光領域との差分が大きい方を第2の異常検出領域すなわち全体異常動作推定領域として設定する。
動作推定部52は、第1の蛍光の検出光と上記で設定した3つの領域との比較から、現在の第1及び第2の光変換部材76,78の動作を(リアルタイムに)推定する。具体的には、正規化した検出光出力信号値が標準検出光領域内であれば正常動作と推定し、正規化した検出光出力信号値が標準検出光領域外で部分異常推定閾値以上であれば、部分異常動作と推定し、正規化した検出光出力信号値が標準検出光領域外で部分異常推定閾値より小さければ、全体異常動作と推定する。
動作判定部50は、この動作推定部52の動作推定結果に応じた動作判定結果信号をシステム制御部60へ送付する。具体的には、動作判定部50は、動作推定部52が部分異常動作または全体異常動作と推定した場合は、現在の1次光源36から射出される1次光の光量に対して、低光量である動作確認用1次光へ出力を切り替える信号を動作判定結果信号として送付する。なお、動作推定部52が全体異常動作と推定した場合の動作確認用1次光は、動作推定部52が部分異常動作と推定した場合の動作確認用1次光よりも低光量に設定される。
また、動作判定部50は、動作推定部52による推定時の正規化した検出光出力信号値と動作推定結果とを、検出光情報一時記録部48に記録する。
異常動作判定部54は、動作確認用1次光を光変換ユニット28へ入射したときに光変換ユニット28から戻されてくる確認検出光について検出光抽出部42から出力される確認検出光出力信号値と前述した3つの動作推定領域との比較から、第1及び第2の光変換部材76,78の異常動作を判定する。
この場合、確認検出光出力信号値に関しても、上記検出光出力信号値と同様、動作確認用1次光の出力信号値に関して正規化して使用する。したがって、前述した3つの動作推定領域、すなわち、標準検出光領域=正常動作推定領域、部分異常動作推定領域及び全体異常動作推定領域については、再設定すること無く、そのまま利用することができる。したがって、異常動作判定部54は、正規化した確認検出光出力信号値が、部分異常動作推定領域及び全体異常動作推定領域の何れに存在するかにより、全体異常動作または部分異常動作を判定する。
なお、動作判定部50、異常動作判定部54による正規化した確認検出光出力信号値と3つの動作推定領域とを比較した結果である異常動作判定結果と、その前の動作推定部52による動作推定結果とを比較する機能を有している。そして、動作推定結果と異常動作判定結果とが同じ場合は、動作判定部50は、動作推定部52による動作推定結果を有効とする。これに対して、動作推定結果と異常動作判定結果とが異なる場合には、動作判定部50は、異常動作判定部54による異常動作判定結果を選択する。
異常動作部材特定部56は、動作推定部52で異常動作と推定された1次光に対する正規化した検出光出力信号値と、動作確認用1次光に対する正規化した確認検出光出力信号値との差分量を基に、第1及び第2の光変換部材76,78の何れか一方または両方の動作異常を特定する。
なお、動作判定部50の中には、特に図示はしていないが、第1及び第2の光変換部材76,78による動作異常が発生した時の、動作推定部52の検出光出力信号値に対する確認検出光出力信号値の変動方向や変動量との関係が記録されている。そのため、異常動作部材特定部56は、動作推定部52による動作推定結果の正規化した検出光出力信号値と正規化した確認検出光出力信号値との差分により、異常動作を発生させた部材を特定することができる。
具体的には、例えば、部分異常動作と推定された正規化した検出光出力信号値に対して正規化した確認検出光出力信号値が増加し、確認検出出力信号値が標準検出光領域までなった場合には、第1の光変換部材76の異常動作(温度消光)であると特定する。
また、部分異常動作と推定された正規化した検出光出力信号値に対して正規化した確認検出光出力信号値が殆ど変化せず、どちらも部分異常推定領域の場合、第1の光変換部材76の異常動作ではなく、第2の光変換部材78の異常動作(脱離)であることを特定する。
また、全体異常動作と推定された正規化した検出光出力信号値に対して正規化した確認検出光出力信号値が殆ど変化せず、どちらも全体異常推定領域の場合には、第1及び第2の光変換部材76,78ともに機能しない異常動作(第1の蛍光体の焦げ、第1及び第2の光変換部材76,78の脱離)であることと特定する。
このように、異常動作部材特定部56は、光変換ユニット28内における第1及び第2の光変換部材76,78の異常動作の種類を特定する。
なお、システム制御部60は、前述したように、動作判定部50から出力される動作判定結果信号を受信して、1次光源駆動部38、撮像ユニット30、画像処理回路62等を制御する機能を有している。具体的には、システム制御部60は、動作推定部52からの部分異常または全体異常推定結果の信号を動作判定結果信号として受信した場合に、以下の制御を実施する機能を有している。
・1次光源駆動部38に対して、異常動作判定部54に必要な所定(低光量)の動作確認用1次光を出力する制御信号を出力する。
・(好ましくは)画像処理回路62に対して、動作確認用1次光の光量と1次光の光量との差分量を、AMP64により撮像信号を増幅する増加量に割り当てる制御信号を出力する。
・(好ましくは)撮像ユニット30及び画像処理回路62に対して、フレームレートを低下させて、撮像ユニット30の非露光期間内に動作確認用1次光を出力させる制御信号を出力する。
・(好ましくは)動作判定部50内に増幅回路を設け、動作判定部50に対して、動作確認用1次光の光量と1次光の光量との差分量を、検出光抽出部42から出力される検出光出力信号(電気信号)に対して増幅する増加量に割り当てる制御信号を出力する。
システム制御部60がこのような制御信号を出力して対応する各部を制御することにより、動作判定部50が動作推定部52から異常動作判定部54へ移行する場合に、連続して画像取得を実施できるようになる。
以下に、以上説明したような構成の内視鏡システム10の動作を説明する。
まず、ユーザは、内視鏡装置14の所定の観察モードを選択して、入力部58に入力する。この入力部58から入力された所定のモード情報がシステム制御部60に伝達され、システム制御部60は、その選択された観察モードに対応する制御情報を用いて、内視鏡用照明装置12、撮像ユニット30及び画像処理回路62の制御を実施する。
すなわち、システム制御部60は、1次光源駆動部38に制御信号を出力し、1次光源駆動部38が1次光源36を制御する。1次光源36は、1次光(青色レーザ光)を射出し、射出された1次光は、光カプラ40と光ファイバ26により導光されて、光変換ユニット28の入射部68に入射される。また、1次光源駆動モニタ44は、第1及び第2の光変換部材76,78の動作判定に用いる標準検出光領域の設定に必要な1次光源36の駆動情報である1次光源駆動情報を、1次光源駆動部38から取得する。
光変換ユニット28は、入射された1次光を、直接照射型の第1の光変換光Y1及び間接照射型の第1の光変換光Y2と光変換されなかった1次光とを含む2次光に変換する。そして、光変換ユニット28は、その2次光の一部を照明光ILとして射出部70から被検体Oに向けて射出すると共に、2次光の他の一部(直接照射型の第1の光変換光Y1及び間接照射型の第1の光変換光Y2の一部)を検出光として入射部68から射出する。この入射部68に入射された検出光は、光ファイバ26と光カプラ40により導光されて、検出光抽出部42に入射される。
検出光抽出部42は、フォトダイオードと増幅回路により、受光した検出光の光量に応じた検出光出力信号を動作判定部50に出力する。動作判定部50は、検出光抽出部42から出力された検出光出力信号の変化量に基づいて、第1及び第2の光変換部材76,78の動作を判定する。
以下、この動作判定部50の動作について、図7に示すように図7A及び図7Bに分割された一連のフローチャートに基づいて説明する。
動作判定部50は、動作を開始すると、まず、標準検出光領域、部分異常動作推定領域及び全体異常動作推定領域を設定する(ステップS11)。すなわち、1次光源駆動モニタ44で取得した1次光源駆動情報を基に、標準検出光情報記録部46に格納されている情報テーブルを参照して、検出光量標準値を算出し、この検出光量標準値を基に、上記3つの領域を設定する。
次に、動作判定部50は、検出光抽出部42から出力された検出光出力信号を受信して、1次光源駆動モニタ44で取得した1次光源駆動情報を基に正規化し、検出光情報一時記録部48に記録する(ステップS12)。
そして、動作判定部50の動作推定部52は、正規化した検出光出力信号値が正常-異常推定閾値以上か否か、すなわち、標準検出光領域内であるか否かの判定をリアルタイムで実施する(ステップS13)。ここで、正規化した検出光出力信号値が正常-異常推定閾値以上であると判定した場合には、動作推定部52は、正常動作であると推定し(ステップS14)、動作判定部50は、動作を終了する。そして、次の動作タイミングで、上記ステップS11からの動作を繰り返す。
例えば、図8における時刻t1までは正規化した検出光出力信号である検出光量が標準検出光領域内で動作している。したがって、光変換ユニット28には何ら異常が発生しておらず、ユーザが選択した観察モードに応じた光量から別の光量へ1次光源36が発生する1次光の光量を変更する必要は無い。このような場合には、動作推定部52は正常動作と推定し、動作判定部50からシステム制御部60へ1次光の光量を変更するような動作判定信号は送信しない。
なお、上記ステップS14において、正常動作であるという推定結果と、上記ステップS11で設定した上記3つの領域についての情報とを、検出光情報一時記録部48に記録しておくようにしても良い。そうすることで、動作判定部50の次の動作時に、この検出光情報一時記録部48に正常動作であるという推定結果が記録されている場合には、上記ステップS11において、1次光源駆動情報を基にした検出光量標準値の算出を行うこと無く、検出光情報一時記録部48に記録された情報から上記3つの領域を設定することが可能となる。
一方、上記ステップS13において正規化した検出光出力信号値が正常-異常推定閾値以上でないと判定した場合には、動作推定部52は、正規化した検出光出力信号値が標準検出光領域外にある部分異常推定閾値以上であるか否か、すなわち部分異常動作推定領域内であるか否かの判定を実施する(ステップS15)。ここで、正規化した検出光出力信号値が部分異常推定閾値以上であると判定した場合には、動作推定部52は、部分異常動作であると推定し、その推定結果を検出光情報一時記録部48に記録する(ステップS16)。
そして、動作判定部50は、動作確認用1次光の光量を設定し、その光量の動作確認用1次光への切替信号をシステム制御部60へ送信する(ステップS17)。すなわちこの場合、動作推定部52の推定結果は部分異常動作であるので、1次光源36が発生する1次光の光量を、観察モードに応じた光量よりも小さい動作確認用1次光の光量に変更するための切替信号として、部分異常動作推定識別信号である動作判定信号をシステム制御部60へ送信する。
また、上記ステップS15において、正規化した検出光出力信号値が部分異常推定閾値より小さいと判定した場合には、動作推定部52は、全体異常動作であると推定し、その推定結果を検出光情報一時記録部48に記録する(ステップS18)。
そして、動作判定部50は、動作確認用1次光の光量を設定し、その光量の動作確認用1次光への切替信号をシステム制御部60へ送信する(ステップS17)。すなわちこの場合、動作推定部52の推定結果は全体異常動作であるので、1次光源36が発生する1次光の光量を、部分異常と推定した場合の光量よりも小さい動作確認用1次光の光量に変更するための切替信号として、全体異常動作推定識別信号である動作判定信号をシステム制御部60へ送信する。
このような部分異常動作推定識別信号または全体異常動作推定識別信号である動作判定信号により、システム制御部60は、1次光源駆動部38に動作確認用1次光へ切り替える制御信号を出力し、1次光源駆動部38は、1次光源36から射出される1次光が動作確認用1次光となるように、1次光源36の光量制御を行うこととなる。1次光源駆動モニタ44は、このときの1次光源36の駆動情報である1次光源駆動情報を、1次光源駆動部38から取得する。また、1次光源36から動作確認用1次光が射出されることにより、光変換ユニット28から検出光抽出部42には、確認検出光が入射される。検出光抽出部42は、この確認検出光の光量に応じた確認検出光出力信号を動作判定部50に出力する。
したがって、動作判定部50は、この検出光抽出部42から出力された確認検出光出力信号を受信して、1次光源駆動モニタ44で取得した1次光源駆動情報を基に正規化し、検出光情報一時記録部48に記録する(ステップS19)。
例えば、図8における時刻t1~t2の期間に、正規化した検出光出力信号値である検出光量が、標準検出光領域外であって、部分異常推定閾値よりも大きい領域に変化している。このため、時刻t2~t3の期間である異常動作推定期間PEにおいて、動作推定部52は、光変換ユニット28が異常動作していると推定し、1次光源36が射出する1次光が確認1次光に切り替えられる。そして、時刻t3から所定時間経過後の時刻t4~t5の期間である異常動作判定期間PDにおいて、異常動作判定部54による異常動作判定が実施される。
すなわち、動作判定部50の異常動作判定部54は、正規化した確認検出光出力信号値が正常-異常推定閾値以上か否か、すなわち、標準検出光領域内であるか否かの判定を実施する(ステップS20)。ここで、正規化した確認検出光出力信号値が正常-異常推定閾値以上であると判定した場合には、異常動作判定部54は、正常動作であると判定する(ステップS21)。このように、動作推定部52の推定結果は異常動作、異常動作判定部54の異常動作判定結果は正常動作というように、判定結果が異なる場合、動作判定部50は、異常動作判定部54の判定結果を選択して判定結果とする。そして、動作判定部50は、1次光の光量を設定し、その光量の1次光への切替信号をシステム制御部60へ送信する(ステップS22)。すなわちこの場合、判定結果は正常動作であるので、1次光源36が発生する1次光の光量を、動作確認用1次光から元の観察モードに応じた光量の1次光に戻すための切替信号として、正常動作識別信号である動作判定信号をシステム制御部60へ送信する。そして、動作判定部50は、動作を終了し、次の動作タイミングで、上記ステップS11からの動作を繰り返すこととなる。
また、動作推定部52の推定結果が異常動作で、異常動作判定部54の異常動作判定結果が正常動作という結果は、確認検出光出力信号値が検出光出力信号値よりも所定量増加した結果を示している。したがってこの場合、動作判定部50は正常動作と判定するとともに、(図示していないが)直前の動作推定部の異常動作が第1の光変換部材76の温度消光であったと判定することも実施する。
図8の例では、時刻t4~t5の期間である異常動作判定期間PDにおいて、異常動作判定部54は正常動作と判定し、よって、動作判定部50は光変換ユニット28が正常動作していると判定する。そこで、1次光源36が観察モードに応じた1次光を射出するように切り替えられる。
これに対して、上記ステップS20において正規化した確認検出光出力信号値が正常-異常推定閾値以上でないと判定した場合には、異常動作判定部54は、正規化した確認検出光出力信号値が標準検出光領域外にある部分異常推定閾値以上であるか否か、すなわち部分異常動作推定領域内であるか否かの判定を実施する(ステップS23)。ここで、正規化した確認検出光出力信号値が部分異常推定閾値以上であると判定した場合には、異常動作判定部54は、部分異常動作であると判定する(ステップS24)。
このように、異常動作判定部54が部分異常動作と判定したならば、動作判定部50の異常動作部材特定部56は、正規化した検出光出力信号値と正規化した確認検出光出力信号値との差分量に基づいて、第1及び第2の光変換部材76,78のいずれが異常動作している部材であるのかを特定する。具体的には、異常動作部材特定部56は、正規化した検出光出力信号値に対する確認検出光出力信号値の変化率を基に、光変換ユニット28内における第1及び第2の光変換部材76,78の異常動作の種類を特定する。
すなわち、異常動作部材特定部56は、正規化した確認検出光出力信号値が、検出光情報一時記録部48に記録されている正規化した検出光出力信号値に対して、所定量より増加したか否かの判定を実施する(ステップS25)。ここで、正規化した確認検出光出力信号値が正規化した検出光出力信号値に対して所定量より増加したと判定した場合には、異常動作部材特定部56は、異常動作の種類が第1の光変換部材76の異常動作、つまり第1の蛍光体の温度消光であると特定する(ステップS26)。そして、動作判定部50は、1次光の光量を設定し、その光量の1次光への切替信号をシステム制御部60へ送信する(ステップS22)。すなわち、動作判定部50は、このように異常動作部材特定部56が第1の蛍光体の温度消光と特定した場合には、1次光源36が発生する1次光の光量を、動作確認用1次光のそれからそれよりも大きい光量にするための切替信号として、第1の光変換部材異常動作識別信号である動作判定信号をシステム制御部60へ送信する。例えば、システム制御部60は、動作判定信号としてこの第1の光変換部材異常動作識別信号を受けた場合には、1次光源36から、動作確認用1次光よりも大きいが観察モードに応じた光量よりも小さい光量の1次光が射出されるように制御する。これは、例えば第1の蛍光体の温度が低くなって温度消光が解消するであろう所定時間の間で良く、その所定時間経過後は、観察モードに応じた光量の1次光となるようにしても良い。そして、動作判定部50は、動作を終了し、次の動作タイミングで、上記ステップS11からの動作を繰り返すこととなる。
また、上記ステップS25において正規化した確認検出光出力信号値が正規化した検出光出力信号値に対して所定量より増加していないと判定した場合には、つまり、異常動作部材特定部56は、正規化した確認検出光出力信号値と検出光情報一時記録部48に記録されている正規化した検出光出力信号値とが略等しいと判定した場合には、正規化した確認検出光出力信号値と検出光出力信号値の両方、またはその内の大きい方、またはその内の小さい方と、標準検出光領域との差分が所定量より小さいか否かを判定する(ステップS27)。ここで、部分異常判定時には、標準検出光領域との差分が所定量より小さい。よって、標準検出光領域との差分が所定量より小さいと判定した場合には、異常動作部材特定部56は、異常動作の種類が第2の光変換部材の異常動作(脱離)であると特定する(ステップS28)。
例えば、図9の例では、図8の例と同様に、時刻t2~t3の期間である異常動作推定期間PEにおいて、動作推定部52は、光変換ユニット28が異常動作していると推定し、1次光源36が射出する1次光が部分異常動作の確認1次光に切り替えられる。そして、時刻t4~t5の期間である異常動作判定期間PDにおいて、異常動作判定部54が異常動作判定を実施したとき、動作確認用1次光による正規化した確認検出光出力信号値が、引き続き部分異常動作推定域の部分異常動作推定閾値よりも大きい領域にあることで、部分異常動作であると特定する。
そして、動作判定部50は、1次光の光量を設定し、その光量の1次光への切替信号をシステム制御部60へ送信する(ステップS22)。すなわち、動作判定部50は、このように異常動作部材特定部56が第2の光変換部材78の異常動作と特定した場合には、1次光源36が発生する1次光の光量を、部分異常動作の動作確認用1次光のそれ以下にするための切替信号として、第2の光変換部材異常動作識別信号である動作判定信号をシステム制御部60へ送信する。例えば、システム制御部60は、動作判定信号としてこの第2の光変換部材異常動作識別信号を受けた場合には、1次光源36から部分異常動作の動作確認用1次光の光量よりも小さい光量の1次光が射出されるように制御する。そして、動作判定部50は、動作を終了し、次の動作タイミングで、上記ステップS11からの動作を繰り返すこととなる。
なお、上記ステップS24において部分異常動作と判定した場合には、全体異常動作ではないので、上記ステップS27の判定は省略して、上記ステップS25から上記ステップS28に進むようにしても構わない。
また、上記ステップS23において正規化した確認検出光出力信号値が部分異常推定閾値より小さいと判定した場合には、異常動作判定部54は、全体異常動作であると判定する(ステップS29)。そして、異常動作部材特定部56は、正規化した確認検出光出力信号値と検出光情報一時記録部48に記録されている正規化した検出光出力信号値とが共に全体異常動作推定領域にある、つまりそれらが略等しいとので、正規化した確認検出光出力信号値と検出光出力信号値の両方、またはその内の大きい方、またはその内の小さい方と、標準検出光領域との差分が所定量より小さいか否かを判定する(ステップS27)。ここで、全体異常判定時には、標準検出光領域との差分が所定量以上である。よって、標準検出光領域との差分が所定量より小さいくないと判定した場合には、異常動作部材特定部56は、異常動作の種類が第1及び第2の光変換部材76,78ともに機能しない異常動作(第1の蛍光体の焦げ、第1及び第2の光変換部材76,78の脱離)であると特定する(ステップS30)。そして、動作判定部50は、1次光の光量を設定し、その光量の1次光への切替信号をシステム制御部60へ送信する(ステップS22)。すなわち、動作判定部50は、このように異常動作部材特定部56が第1及び第2の光変換部材76,78の異常動作と特定した場合には、1次光源36が発生する1次光の光量を、全体異常動作の動作確認用1次光のそれ以下にするための切替信号として、第1及び第2の光変換部材異常動作識別信号である動作判定信号をシステム制御部60へ送信する。例えば、システム制御部60は、動作判定信号としてこの第1及び第2の光変換部材異常動作識別信号を受けた場合には、1次光源36から全体異常動作の動作確認用1次光の光量よりも小さい光量の1次光が射出されるように制御する。そして、動作判定部50は、動作を終了し、次の動作タイミングで、上記ステップS11からの動作を繰り返すこととなる。
なお、上記ステップS29において全体異常動作と判定した場合には、部分異常動作ではないので、上記ステップS27の判定は省略して、上記ステップS29から上記ステップS30に進むようにしても構わない。
以上のように、本第1実施形態に係る内視鏡用照明装置12は、1次光を射出する1次光源36と、1次光源36から射出される1次光をその1次光と異なる光学特性の2次光に変換して、この2次光の少なくとも一部を検出光と照明光ILとして射出する光変換ユニット28と、検出光を受光してその検出光の光量に応じた検出光出力信号を出力する検出光抽出部42と、光変換ユニット28の動作を判定する動作判定部50と、を備える。ここで、光変換ユニット28は、1次光を受光して1次光の光学的性質の少なくとも一つを変換する第1及び第2の光変換部材76,78と、1次光が入射する入射部68とを有している。検出光は、1次光が、第1の光変換部材76へ照射されて変換された直接照射型の第1の光変換光Y1と、1次光が、第2の光変換部材78へ照射されて変換された第2の光変換光の一部が、第1の光変換部材76に照射されることにより変換された間接照射型の第1の光変換光Y2と、の少なくとも何れか一方を含み、入射部68の近傍領域から検出光抽出部42へ射出される。そして、動作判定部50は、検出光抽出部42から出力された検出光出力信号の変化量に基づいて、第1及び第2の光変換部材76,78の動作を判定する。
すなわち、本実施形態に係る内視鏡用照明装置12は、第1の光変換部材76と第2の光変換部材78の動作を、直接照射型の第1の光変換光Y1と間接照射型の第1の光変換光Y2とで判定する。このように複数の光変換部材の相互作用により生じる一つの光変換光の変化量を検出することにより、複数の光変換部材の動作を判定可能な内視鏡用照明装置12を提供することができる。
すなわち、本実施形態に係る内視鏡用照明装置12は、第1の光変換部材76と第2の光変換部材78の動作を、直接照射型の第1の光変換光Y1と間接照射型の第1の光変換光Y2とで判定する。このように複数の光変換部材の相互作用により生じる一つの光変換光の変化量を検出することにより、複数の光変換部材の動作を判定可能な内視鏡用照明装置12を提供することができる。
なお、第1及び第2の光変換部材76,78は、ともに入射部68から入射する1次光の光軸上に配置され、第1の光変換部材76は第2の光変換部材78よりも入射部68側に配置されており、第1の光変換部材76は、1次光の少なくとも一部を吸収して1次光と異なる波長域の第1の蛍光に波長を変換する第1の蛍光体を有しており、第2の光変換部材78は、1次光の少なくとも一部を側方または後方へ配光を変換する機能を有する散乱または反射部材を有している。
この場合、動作判定部50は、1次光源36が1次光を射出する際の1次光源駆動情報から検出光量標準値を算出する機能と、検出光量標準値を含む標準検出光領域を設定する機能と、標準検出光領域外の範囲を分割して第1の異常検出領域と第2の異常検出領域とを設定する機能と、を有しており、動作判定部50は、検出光出力信号が、標準検出光領域、第1の異常検出領域及び第2の異常検出領域の何れに含まれるかを検出し、その検出結果に基づいて、第1及び第2の光変換部材76,78の動作を推定する動作推定部52を備えている。
このように、検出光の光量に対して、標準検出光領域外に閾値(部分異常推定閾値)で2つに分割した第1の異常検出領域(部分異常推定域)と第2の異常検出領域(全体異常推定域)を設けることで、異常動作のレベルを場合分けして、推定することができる。
このように、検出光の光量に対して、標準検出光領域外に閾値(部分異常推定閾値)で2つに分割した第1の異常検出領域(部分異常推定域)と第2の異常検出領域(全体異常推定域)を設けることで、異常動作のレベルを場合分けして、推定することができる。
なお、第1の異常検出領域は、標準検出光領域から所定の差分内に存在するものであり、動作推定部52は、検出光出力信号が、第1の異常検出領域に存在する場合には、第1及び第2の光変換部材76,78の何れか一方の異常動作である部分異常動作として推定する。
また、第2の異常検出領域は、標準検出光領域から所定の差分外に存在するものであり、動作推定部52は、検出光出力信号が、第2の異常検出領域に存在する場合には、第1及び第2の光変換部材76,78の両方の異常動作である全体異常動作として推定する。
また、本第1実施形態に係る内視鏡用照明装置12では、第1の異常検出領域は、標準検出光領域から所定の差分内に存在するものであり、第2の異常検出領域は、標準検出光領域から前記所定の差分外に存在するものである。そして、動作判定部50は、検出光出力信号の値及び検出光量標準値をそれぞれ1次光源駆動情報に基づいて正規化し、動作推定部52は、正規化した検出光出力信号値が第1の異常検出領域に存在する場合には、第1及び第2の光変換部材76,78の何れか一方の異常動作である部分異常動作として推定し、正規化した検出光出力信号値が第2の異常検出領域に存在する場合には、第1及び第2の光変換部材76,78の両方の異常動作である全体異常動作として推定する。ここで、動作推定部52が全体異常動作または部分異常動作と推定した場合に、動作判定部50は、1次光源36に対して、1次光よりも低光量の動作確認用1次光を射出するように制御し、検出光抽出部42は、動作確認用1次光に基づいて光変換ユニット28から放射された確認検出光を受光して確認検出光の光量に応じた確認検出光出力信号を出力し、動作判定部50は、確認検出光出力信号の値を1次光源駆動情報に基づいて正規化する。そして、動作判定部50は、正規化した確認検出光出力信号値が、第1の異常検出領域及び第2の異常検出領域の何れに存在するかにより、全体異常動作または部分異常動作を判定する異常動作判定部54をさらに備える。
このように、異常動作推定時に、低光量(安全な光量)の1次光を用いて異常動作判定を行うという2段階の判定を行うことにより、異常動作の判定精度を高めることができる。
このように、異常動作推定時に、低光量(安全な光量)の1次光を用いて異常動作判定を行うという2段階の判定を行うことにより、異常動作の判定精度を高めることができる。
この場合、動作判定部50は、1次光源36に対して、動作推定部52が部分異常動作と推定した場合よりも、全体異常動作と推定した場合の方が動作確認用1次光の光量を低く設定することが望ましい。
また、動作判定部50は、動作推定部52による推定結果と、異常動作判定部54による判定結果とが等しい場合に、その等しい結果を異常動作の種類として判定する。
なお、動作判定部50は、全体異常動作または部分異常動作と判定した場合に、1次光源36に対して、1次光が動作確認用1次光の光量以下となるように制御することが好ましい。
また、動作判定部50は、動作推定部52による推定結果と異常動作判定部54による判定結果とが異なる場合に、異常動作判定部54の判定結果を選択して判定結果とする。
あるいは、動作判定部50は、光変換ユニット28内における第1及び第2の光変換部材76,78の異常動作の種類を特定する異常動作部材特定部56をさらに備え、異常動作部材特定部56は、異常動作判定部54が全体異常動作または部分異常動作と判定した場合に、正規化した検出光出力信号値と正規化した確認検出光出力信号値との差分量に基づいて、第1及び第2の光変換部材76,78の少なくとも一方、または両方の異常動作の部材を特定する。
このように、異常動作判定時に、検出光と確認検出光との変動量の差分を抽出することにより、予め構造が決まっている(例えば積層構造)第1及び第2の光変換部材76,78の何れか一方または両方の異常動作部材を判定することができる。
このように、異常動作判定時に、検出光と確認検出光との変動量の差分を抽出することにより、予め構造が決まっている(例えば積層構造)第1及び第2の光変換部材76,78の何れか一方または両方の異常動作部材を判定することができる。
なお、第1の蛍光体は所定の温度消光特性を有しており、異常動作部材特定部56は、正規化した確認検出光出力信号値が正規化した検出光出力信号値に対して所定量より増加したか否かにより、異常動作の種類が第1の蛍光体の温度消光であるかどうかを判定する。
このように、異常動作判定時に、検出光に対して確認検出光が所定量増加するかを検出することにより、第1の光変換部材76の温度消光(すなわち、故障ではない)の影響を検出することができる。
この場合、異常動作部材特定部56は、正規化した確認検出光出力信号値が正規化した検出光出力信号値に対して所定量より増加した場合に、異常動作の種類が前記第1の蛍光体の温度消光であると特定し、動作判定部50は、異常動作部材特定部56が第1の蛍光体の温度消光と特定した場合、前記1次光源36に対して、動作確認用1次光よりも大きい1次光量を射出できるように制御する。
つまり、温度消光の場合は、故障ではないため、動作確認光よりも大光量を許可することができる。
また、異常動作部材特定部56は、正規化した確認検出光出力信号値と正規化した検出光出力信号値とが略等しく、且つ、それらと標準検出光領域との差分が所定量より小さい場合は、異常動作の種類が第2の光変換部材78の異常動作であると特定する。
このように、第2の光変換部材78の異常動作を判定することができる。
このように、第2の光変換部材78の異常動作を判定することができる。
あるいは、異常動作部材特定部56は、正規化した確認検出光出力信号値と正規化した検出光出力信号値とが略等しく、且つ、それらと標準検出光領域との差分が所定量より大きい場合は、異常動作の種類が前記第1及び第2の光変換部材76,78の異常動作であると特定する。
このように、第1及び第2の光変換部材76,78の両方の異常動作を判定することができる。
このように、第1及び第2の光変換部材76,78の両方の異常動作を判定することができる。
なお、検出光は、直接照射型の第1の光変換光Y1の方が、間接照射型の第1の光変換光Y2よりも多くの割合を占めている。
また、第1の蛍光体は、吸収されなかった1次光をほとんど拡散させずに透過させる透明蛍光体(セラミックス)であることができる。
また、第2の光変換部材78から第1の蛍光体へ照射される第2の光変換光の光量は、第1の蛍光体の射出面で空気に対してフレネル反射により発生する1次光の戻り光の光量よりも大きい。
よって、第2の光変換部材の脱離により検出光の光量が低下するので、第2の光変換部材の脱離を判定できるようになる。
よって、第2の光変換部材の脱離により検出光の光量が低下するので、第2の光変換部材の脱離を判定できるようになる。
また、検出光抽出部42は、検出光を受光する受光素子を備えており、受光素子の受光面は、1次光が第1の蛍光体に入射する入射面よりも、入射部68側に配置されている。
この場合、内視鏡用照明装置12は、2つの入力端と1つの出力端とを有する光カプラ40をさらに備えており、光カプラ40の1つの入力端は、1次光源36に光学的に接続され、光カプラ40のもう一方の入力端は、受光素子に光学的に接続され、光カプラ40の1つの出力端は、光変換ユニット28の入射部68と光学的に接続されているものであり、光カプラ40は、1次光源36から射出された1次光を光変換ユニット28へ導光するとともに、光変換ユニット28側から受光素子側に向かって検出光を導光する機能を有する。
ここで、受光素子は、1次光の波長領域よりも第1の蛍光の波長領域に受光感度が高い。
また、本第1実施形態に係る内視鏡システム10は、本第1実施形態に係る内視鏡用照明装置12と、所定の照射領域に照射された照明光ILの反射光RLを撮像する撮像ユニット30と、撮像ユニット30で撮像した撮像信号を基に、所定の画像処理を行い画像を取得する画像処理回路62と、を備える。
従って、複数の光変換部材の相互作用により生じる一つの光変換光の変化量を検出することにより、複数の光変換部材の動作を判定可能な内視鏡システム10を提供することができる。
あるいは、本第1実施形態に係る内視鏡システム10は、所定の照射領域に照射された照明光ILの反射光RLを撮像する撮像ユニット30と、撮像ユニット30で撮像した撮像信号を基に、所定の画像処理を行い画像を取得する画像処理回路62と、を備え、動作判定部50は、1次光から動作確認用1次光への切り替えを、1次光による照明光ILの照射領域と切り替え直後の動作確認用1次光による照明光ILの照射領域とが略等しくなるような所定の期間内に実施するものであって、画像処理回路62は、1次光と動作確認用1次光との照明光ILにより連続して取得する画像の中に、少なくとも共通する領域を含む画像を取得する。
このように、撮像ユニット30と画像処理回路62とを備えた内視鏡システム10において、動作推定部52から異常動作判定部54への切り替えを、連続的な画像取得期間内に実施することができる。
この場合、画像処理回路62は、1次光と動作確認用1次光との光量差を補正するように、動作確認用1次光により撮像した撮像信号に対して信号増幅を行い、画像を取得することが望ましい。
あるいは、動作判定部50は、動作確認用1次光を射出する前に、撮像ユニット30の撮像フレームレートを低減するように撮像ユニット30を制御し、撮像ユニット30の非露光期間内に、動作確認用1次光を射出するように1次光源36を制御するようにしても良い。
なお、上記第1実施形態では、光カプラ40は、2入力-1出力のものを使用したが、2入力-2出力のものを用いて、もう1つの出力端に光変換ユニット28と同様の第2の光変換ユニットを接続できるようにしても良い。すなわち、内視鏡装置14が2つの光変換ユニットを有していても良い。
また、光カプラ40に限らず、光を分岐する部品として、ハーフミラーなどの光学素子を、1次光源36と光変換ユニット28との間に配置しても良い。
また、検出光抽出部42で検出する検出光は、第1の蛍光と1次光B1とを合わせた光成分を検出しても良い。
さらに、第1の光変換部材76に、第2の光変換部材78の配光角変換量よりも小さくなるような少量の拡散部材を入れても良い。
また、第1の光変換部材76と第2の光変換部材78とは、1次光B1の光軸上で離間していても良い。その場合、第1の光変換部材76と第2の光変換部材78との間には、光透過部材を配置しても良いし、空気層であっても良い。さらには、第1の光変換部材76と第2の光変換部材78との間に、第1の光変換部材76と第2の光変換部材78との混合層が存在していても良い。
[変形例]
なお、第1及び第2の光変換部材76,78は、同軸同形状でなくても良い。
なお、第1及び第2の光変換部材76,78は、同軸同形状でなくても良い。
例えば、図10に示すように、第2の光変換部材78の射出側が半球形状であっても良い。
また、図11に示すように、第2の光変換部材78として、第1の光変換部材76の射出側の1次光の光軸上のみに、1次光を反射して、第1の蛍光は透過するような反射ミラーである反射部材82を配置しても良い。
このように、本変形例では、周辺部の散乱または反射部材を少なくすることにより、第1の蛍光が光変換ユニット28内で散乱または反射して損失する割合を低減でき、照明光ILとして第1の蛍光を射出する量を大きくすることができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。ここでは、前述の第1実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。ここでは、前述の第1実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
本第2実施形態においては、光変換ユニット28が、図12に示すように、第1実施形態の第2の光変換部材78に代えて、第2の光変換部材84を備える。この第2の光変換部材84は、上記第2の光変換部材78と同様の散乱または反射部材である拡散部材を有しており、更に、1次光を吸収して、第1の蛍光よりも長波長側に発光する第2の蛍光体(赤色)を有している。
この第2の蛍光体は、図13に実線で示すような励起光スペクトルに対して破線で示すような蛍光スペクトルを有している。したがって、第2の光変換部材84は、1次光源36から射出される1次光(青色レーザ光)を吸収して、1次光よりも長波長の光の第2の蛍光に波長変換する性質を有している。第2の蛍光体は、青色波長域の1次光を吸収して赤色の蛍光に波長変換する。したがって、2次光は、第2の蛍光(赤色)を含んでいる。
このような第2の光変換部材84を備える光変換ユニット28では、1次光B1が入射したときは、第1の蛍光(直接照射型の第1の光変換光Y1及び間接照射型の第1の光変換光Y2)に加えて、第2の蛍光も発生するため、この第2の蛍光の少なくとも一部が、光ファイバ26へ戻り光として入射される。
ただし、第2の光変換部材84は、第1の光変換部材76よりも射出側にあるため、第2の蛍光の戻り光量は、第1の蛍光の戻り光よりも小さい。
以上のように、第2実施形態に係る内視鏡用照明装置12及び内視鏡システム10は、第2の光変換部材84が、1次光の少なくとも一部を吸収して1次光及び第2の蛍光と異なる波長域の第2の蛍光に波長を変換する第2の蛍光体をさらに有しており、検出光は、第1の蛍光の方が、第2の蛍光よりも多くの割合を占めている。
よって、第1の蛍光に加えて、第2の蛍光も検出光として利用することができ、検出光の受光感度を高めることができる。
例えば、第2の光変換部材84の脱離時に、通常時の検出光との差分が大きくなり、第2の光変換部材84のみの異常動作を容易に判定することができる。
なお、第2の光変換部材84は、第1の蛍光体をさらに有していても良い。こうすることで、第2の光変換部材84の脱離で、検出光の差分が更に大きくなる。
また、本第2実施形態においても、第1実施形態と同様、第1及び第2の光変換部材76,84は、同軸同形状でなくても良い。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を説明する。ここでは、前述の第1実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。ここでは、前述の第1実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
本第3実施形態においては、光変換ユニット28が、図14に示すように、第1実施形態の第1の光変換部材76に代えて第1の光変換部材86を備え、第2の光変換部材78に代えて第2の光変換部材88を備える。
第2の光変換部材88は、上記第2の光変換部材78と同様の散乱または反射部材である拡散部材を有しており、更に、1次光を吸収して、第1の蛍光よりも短波長側に発光する第2の蛍光体(緑色)を有している。
この第2の蛍光体は、図15に実線で示すような励起光スペクトルに対して破線で示すような蛍光スペクトルを有している。したがって、第2の光変換部材88は、1次光源36から射出される1次光(青色レーザ光)を吸収して、1次光よりも長波長であるが第1の蛍光よりも短波長の光である第2の蛍光に波長変換する性質を有している。第2の蛍光体は、青色波長域の1次光を吸収して緑色の蛍光に波長変換する。したがって、2次光は、第2の蛍光(緑色)を含んでいる。
また、第1の光変換部材86は、更に、このような第2の蛍光を吸収して、第1の蛍光を発光する性質を有している。
このような第1及び第2の光変換部材86,88を備える光変換ユニット28では、1次光B1が入射したとき、第1の蛍光(直接照射型の第1の光変換光Y1及び間接照射型の第1の光変換光Y2)に加えて、第2の光変換部材88により第2の蛍光も発生するため、この第2の蛍光の少なくとも一部が、光ファイバ26へ戻り光として入射される。
さらに、第2の蛍光は、第1の光変換部材86の第1の蛍光体に吸収(2次吸収)されて、第1の蛍光として射出されて、その少なくとも一部が、光ファイバ26へ戻り光として入射される。
ただし、第2の光変換部材88は、第1の光変換部材86よりも射出側にあるため、第2の蛍光の戻り光量は、第1の蛍光の戻り光よりも小さい。
以上のように、第3実施形態に係る内視鏡用照明装置12及び内視鏡システム10は、第1の光変換部材86の第1の蛍光体が、第2の蛍光の少なくとも一部を吸収して、第1の蛍光に変換する。
よって、直接照射と間接照射の第1の蛍光に加えて、2次吸収による第1の蛍光も検出光として利用することができ、検出光の受光感度を高めることができる。
例えば、第2の光変換部材88の脱離時に、通常時の検出光との差分が大きくなり、第2の光変換部材88のみの異常動作を容易に判定することができる。
なお、本第3実施形態においても、第1実施形態と同様、第1及び第2の光変換部材86,88は、同軸同形状でなくても良い。
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
10…内視鏡システム、 12…内視鏡用照明装置、 14…内視鏡装置、 16…本体部、 18…画像出力装置、 20…挿入部、 22…操作部、 24…ユニバーサルコード、 26…光ファイバ、 28…光変換ユニット、 30…撮像ユニット、 32…光コネクタ、 34…電気コネクタ、 36…1次光源、 38…1次光源駆動部、 40…光カプラ、 42…検出光抽出部、 44…1次光源駆動モニタ、 46…標準検出光情報記録部、 48…検出光情報一時記録部、 50…動作判定部、 52…動作推定部、 54…異常動作判定部、 56…異常動作部材特定部、 58…入力部、 60…システム制御部、 62…画像処理回路、 64…可変増幅回路、 66…コア、 68…入射部、 68…射出部、 72…ホルダ、 74…光透過部材、 76,86…第1の光変換部材、 78,84,88…第2の光変換部材、 80,82…反射部材、 B1…1次光、 B2…拡散1次光、 Y1…直接照射型の第1の光変換光、 Y2…間接照射型の第1の光変換光、 Y3…第1の蛍光の一部。
Claims (28)
- 1次光を射出する1次光源と、
前記1次光源から射出される前記1次光を前記1次光と異なる光学特性の2次光に変換して、前記2次光の少なくとも一部を検出光と照明光として射出する光変換ユニットと、
前記検出光を受光して前記検出光の光量に応じた検出光出力信号を出力する検出光抽出手段と、
前記光変換ユニットの動作を判定する動作判定手段と、
を備えた内視鏡用照明装置において、
前記光変換ユニットは、前記1次光を受光して前記1次光の光学的性質の少なくとも一つを変換する第1及び第2の光変換部材と、前記1次光が入射する入射部とを有しており、
前記検出光は、
前記入射部の近傍領域から前記検出光抽出手段へ射出されるものであって、
前記1次光が、前記第1の光変換部材へ照射されて変換された直接照射型の第1の光変換光と、
前記1次光が、前記第2の光変換部材へ照射されて変換された第2の光変換光の一部が、前記第1の光変換部材に照射されることにより変換された間接照射型の第1の光変換光と、
の少なくとも何れか一方を含んでおり、
前記動作判定手段は、前記検出光抽出手段から出力された検出光出力信号の変化量に基づいて、前記第1及び第2の光変換部材の動作を判定することを特徴とする内視鏡用照明装置。 - 前記第1及び第2の光変換部材は、ともに前記入射部から入射する前記1次光の光軸上に配置され、前記第1の光変換部材は前記第2の光変換部材よりも前記入射部側に配置されており、
前記第1の光変換部材は、前記1次光の少なくとも一部を吸収して前記1次光と異なる波長域の第1の蛍光に波長を変換する第1の蛍光体を有しており、
前記第2の光変換部材は、前記1次光の少なくとも一部を側方または後方へ配光を変換する機能を有する散乱または反射部材を有していることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記動作判定手段は、前記1次光源が前記1次光を射出する際の1次光源駆動情報から検出光量標準値を算出する機能と、前記検出光量標準値を含む標準検出光領域を設定する機能と、前記標準検出光領域外の範囲を分割して第1の異常検出領域と第2の異常検出領域とを設定する機能と、を有しており、
前記動作判定手段は、前記検出光出力信号が、前記標準検出光領域、前記第1の異常検出領域及び第2の異常検出領域の何れに含まれるかを検出し、その検出結果に基づいて、前記第1及び第2の光変換部材の動作を推定する動作推定手段を備えていることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記第1の異常検出領域は、前記標準検出光領域から所定の差分内に存在するものであり、
前記動作推定手段は、前記検出光出力信号が、前記第1の異常検出領域に存在する場合には、前記第1及び第2の光変換部材の何れか一方の異常動作である部分異常動作として推定することを特徴とする請求項3に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記第2の異常検出領域は、前記標準検出光領域から所定の差分外に存在するものであり、
前記動作推定手段は、前記検出光出力信号が、前記第2の異常検出領域に存在する場合には、前記第1及び第2の光変換部材の両方の異常動作である全体異常動作として推定することを特徴とする請求項3に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記第1の異常検出領域は、前記標準検出光領域から所定の差分内に存在するものであり、
前記第2の異常検出領域は、前記標準検出光領域から前記所定の差分外に存在するものであり、
前記動作判定手段は、前記検出光出力信号の値及び前記検出光量標準値をそれぞれ前記1次光源駆動情報に基づいて正規化し、
前記動作推定手段は、正規化した検出光出力信号値が前記第1の異常検出領域に存在する場合には、前記第1及び第2の光変換部材の何れか一方の異常動作である部分異常動作として推定し、前記正規化した検出光出力信号値が前記第2の異常検出領域に存在する場合には、前記第1及び第2の光変換部材の両方の異常動作である全体異常動作として推定し、
前記動作推定手段が前記全体異常動作または前記部分異常動作と推定した場合に、
前記動作判定手段は、前記1次光源に対して、前記1次光よりも低光量の動作確認用1次光を射出するように制御し、
前記検出光抽出手段は、前記動作確認用1次光に基づいて前記光変換ユニットから放射された確認検出光を受光して前記確認検出光の光量に応じた確認検出光出力信号を出力し、
前記動作判定手段は、前記確認検出光出力信号の値を前記1次光源駆動情報に基づいて正規化し、
前記動作判定手段は、正規化した確認検出光出力信号値が、前記第1の異常検出領域及び前記第2の異常検出領域の何れに存在するかにより、前記全体異常動作または前記部分異常動作を判定する異常動作判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記動作判定手段は、前記1次光源に対して、前記動作推定手段が前記部分異常動作と推定した場合よりも、前記全体異常動作と推定した場合の方が前記動作確認用1次光の光量を低く設定することを特徴とする請求項6に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記動作判定手段は、前記動作推定手段による推定結果と、前記異常動作判定手段による判定結果とが等しい場合に、その等しい結果を異常動作の種類として判定することを特徴とする請求項6に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記動作判定手段は、前記全体異常動作または前記部分異常動作と判定した場合に、前記1次光源に対して、前記1次光が前記動作確認用1次光の光量以下となるように制御することを特徴とする請求項8に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記動作判定手段は、前記動作推定手段による推定結果と前記異常動作判定手段による判定結果とが異なる場合に、前記異常動作判定手段の判定結果を選択して判定結果とすることを特徴とする請求項6に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記動作判定手段は、前記光変換ユニット内における前記第1及び第2の光変換部材の異常動作の種類を特定する異常動作部材特定手段をさらに備えており、
前記異常動作部材特定手段は、前記異常動作判定手段が前記全体異常動作または前記部分異常動作と判定した場合に、前記正規化した検出光出力信号値と前記正規化した確認検出光出力信号値との差分量に基づいて、前記第1及び第2の光変換部材の少なくとも一方、または両方の異常動作の部材を特定することを特徴とする請求項6に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記第1の蛍光体は所定の温度消光特性を有しており、
前記異常動作部材特定手段は、前記正規化した確認検出光出力信号値が前記正規化した検出光出力信号値に対して所定量より増加したか否かにより、前記異常動作の種類が前記第1の蛍光体の温度消光であるかどうかを判定することを特徴とする請求項11に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記異常動作部材特定手段は、前記正規化した確認検出光出力信号値が前記正規化した検出光出力信号値に対して所定量より増加した場合に、前記異常動作の種類が前記第1の蛍光体の温度消光であると特定し、
前記動作判定手段は、前記異常動作部材特定手段が前記第1の蛍光体の温度消光と特定した場合、前記前記1次光源に対して、前記動作確認用1次光よりも大きい1次光量を射出できるように制御することを特徴とする請求項12に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記異常動作部材特定手段は、前記正規化した確認検出光出力信号値と前記正規化した検出光出力信号値とが略等しく、且つ、それらと前記標準検出光領域との差分が所定量より小さい場合は、前記異常動作の種類が前記第2の光変換部材の異常動作であると特定することを特徴とする請求項11に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記異常動作部材特定手段は、前記正規化した確認検出光出力信号値と前記正規化した検出光出力信号値とが略等しく、且つ、それらと前記標準検出光領域との差分が所定量より大きい場合は、前記異常動作の種類が前記第1及び第2の光変換部材の異常動作であると特定することを特徴とする請求項11に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記検出光は、前記直接照射型の第1の光変換光の方が、前記間接照射型の第1の光変換光よりも多くの割合を占めていることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記第2の光変換部材は、前記1次光の少なくとも一部を吸収して前記1次光及び第2の蛍光と異なる波長域の第2の蛍光に波長を変換する第2の蛍光体をさらに有しており、
前記検出光は、前記第1の蛍光の方が、前記第2の蛍光よりも多くの割合を占めていることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記第1の蛍光体は、前記第2の蛍光の少なくとも一部を吸収して、第1の蛍光に変換することを特徴とする請求項17に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記第1の蛍光体は、吸収されなかった前記1次光をほとんど拡散させずに透過させる透明蛍光体であることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記第2の光変換部材から前記第1の蛍光体へ照射される前記第2の光変換光の光量は、前記第1の蛍光体の射出面で発生する1次光の戻り光の光量よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記第2の光変換部材は、前記第1の蛍光体をさらに有していることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。
- 前記検出光抽出手段は、前記検出光を受光する受光素子を備えており、
前記受光素子の受光面は、前記1次光が前記第1の蛍光体に入射する入射面よりも、前記入射部側に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡用照明装置。 - 2つの入力端と1つの出力端とを有する光カプラをさらに備えており、
前記光カプラの1つの入力端は、前記1次光源に光学的に接続され、
前記光カプラのもう一方の入力端は、前記受光素子に光学的に接続され、
前記光カプラの前記1つの出力端は、前記光変換ユニットの前記入射部と光学的に接続されているものであり、
前記光カプラは、前記1次光源から射出された前記1次光を前記光変換ユニットへ導光するとともに、前記光変換ユニット側から前記受光素子側に向かって前記検出光を導光する機能を有することを特徴とする請求項22に記載の内視鏡用照明装置。 - 前記受光素子は、前記1次光の波長領域よりも前記第1の蛍光の波長領域に受光感度が高いことを特徴とする請求項23に記載の内視鏡用照明装置。
- 請求項1~24の何れか一項に記載の内視鏡用照明装置と、
所定の照射領域に照射された前記照明光の反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した撮像信号を基に、所定の画像処理を行い画像を取得する画像生成手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡システム。 - 請求項6~15の何れか一項に記載の内視鏡用照明装置と、
所定の照射領域に照射された前記照明光の反射光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した撮像信号を基に、所定の画像処理を行い画像を取得する画像生成手段と、
を備え、
前記動作判定手段は、前記1次光から前記動作確認用1次光への切り替えを、前記1次光による照明光の照射領域と切り替え直後の前記動作確認用1次光による照明光の照射領域とが略等しくなるような所定の期間内に実施するものであって、
前記画像生成手段は、前記1次光と前記動作確認用1次光との照明光により連続して取得する画像の中に、少なくとも共通する領域を含む画像を取得することを特徴とする内視鏡システム。 - 前記画像生成手段は、前記1次光と前記動作確認用1次光との光量差を補正するように、前記動作確認用1次光により撮像した撮像信号に対して信号増幅を行い、画像を取得することを特徴とする請求項26に記載の内視鏡システム。
- 前記動作判定手段は、
前記動作確認用1次光を射出する前に、前記撮像手段の撮像フレームレートを低減するように前記撮像手段を制御し、
前記撮像手段の非露光期間内に、前記動作確認用1次光を射出するように前記1次光源を制御することを特徴とする請求項26に記載の内視鏡システム。
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