JP2012509098A - フィードバック制御を行う内視鏡光源システム及びその内視鏡光源システムの同期方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、フィードバック制御を行う内視鏡光源システムを提供すること、フィードバック制御を行う内視鏡光源システムの同期方法を提供することを目的としている。
【解決手段】このため、内視鏡光源システムの制御部は、感知明度がカラー光出力と対応するように、ＬＥＤの光強度を制御する電源信号を変える。また、内視鏡光源の照明動作とカメラの撮像動作の同期方法であって、照明出力ステップと、シャッター制御結果の供給ステップと、制御ステップを含む。更に、内視鏡光源システムは、測定距離と長さが同じときは、ＬＥＤへの電源を切断する制御部を含む。また、内視鏡光源システムは、内視鏡光源とカメラ制御ユニットとカメラ制御ユニットと制御部を含み、内視鏡の光源とカメラ撮像装置が同期するように、シャッターの結果と前回の駆動信号出力に応じて電源制御用駆動信号を出力する配置を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、２００８年１１月１８日に出願された米国仮出願第６１／１９９、５９７号を参照することにより、その全体を本発明に組込みその利益を主張するものである。

本発明は、外部光源から内視鏡を通じて手術部位に照明を供給するための固体システムに関する。
外部光源は、外部光源から内視鏡の入力部に光を供給する光ファイバーケーブルを含む。

外科手術中に内視鏡検査において、体内の部位を検査するための光源が使われる。
通常、内視鏡は手元のハンドルから内視鏡のボディを通ってその先端の検視端まで延びる１組の光ファイバーを備えた、剛性または柔軟な長い挿入チューブを有する。
外部光源は、内視鏡側のポストに取付けたケーブルを介して光ファイバーに光を供給する。
幾つかの実施態様において、内視鏡は外科医による観察のためにモニタにイメージを供給する撮像装置を含む。

米国特許第６９２１９２０号公報

図８及び図９の従来技術は、固体光源を開示する上記の特許文献１である米国特許第６９２１９２０号公報から得たものである。
図８に示すように、照明を供給するための内視鏡システム１０は、固体の光源１２、ビデオモニタ１４、カメラ１６および内視鏡１８を含む。
光源１２は、光ガイド２６を介して内視鏡１８の遠位端２２に運ばれる白色光を発生する。
光ガイド２６は、複数のファイバーを有し、光源１２の出力コネクタ２８と内視鏡１８の光ポスト３０の間に接続される。
白色光は、内視鏡の遠位端２２にある手術域２４を照明する。
内視鏡のハンドル３２に接続されたビデオカメラ１６は、ビデオモニタ１４上に表示するための手術域２４のイメージを表すビデオ信号を生成する。

図９は図８の既知の手段の特定の光源１２の概略を示す。
図９の光源１２は、光学システム３４と、対応するＬＥＤアレイ３８からの光を平行にするために使われるレンズアレイ３６を含む。
集束レンズ４０は、光カイド５２上に光を集束する。

ＬＥＤアレイ３８は円形の２次元のアレイに配列される。
対応するレンズアレイ３６は、それぞれの半導体光源４２が対応するレンズ４６の光軸４４に沿って位置するようにＬＥＤアレイ３８の前に置かれる。
レンズ４６は、それぞれの対応するＬＥＤ４２から発せられた光を平行にする。
レンズ４６は、単体またはダブルの非球面、複合レンズ、放射インデックスタイプのレンズの単体のレンズ、またはそれぞれの組み合わせを表す。
他の配置では、接着／融合その他によってＬＥＤアレイの一部として実現されるレンズアレイを有する。
幾つかの配置では、四角形のＬＥＤおよびレンズアレイを有する。

レンズ４０の焦点距離およびレンズ４６の直径は数ミリメートルオーダーで選択される。
実際の値は、レンズ４６の視野を決めるＬＥＤの発光表面４８のサイズに基づいて選択される。

レンズアレイ３６からの平行光は集束レンズ４０に進む。
集束レンズ４０は、ＬＥＤの発光表面４８にそれぞれのイメージを光ガイド４２の入射面５０に投射する。
イメージは、そのサイズが光ガイド４２の入射面５０のサイズとほぼ同じになるように拡大される。
光ガイド４２は、光を内視鏡に運ぶ。
光は内視鏡を通過し手術部位を照明する。
カメラ１６は、手術部位のイメージを提供しビデオモニタ１４上に表示する。

上記の内視鏡システムおよびその他の内視鏡照明システムにおける問題点は、内視鏡の遠位端にある金属の継ぎ手に光ガイド２６を通じて光源から熱が伝わることである。
幾つかの例において、内視鏡の遠位端の温度は、７０℃まで上がる可能性がある。
もし外科医が患者の体内から内視鏡を取り出し、内視鏡を患者の体の上に置いた場合、患者の皮膚に火傷を生じることもある。
さらに、ユーザーの体内に内視鏡が配置された場合、金属の先端が患者の組織を傷つける可能性がある。

本発明の１つの目的は、必要な光量を提供しながら、最小限の電圧すなわち電源レベルで動作する複数の固体の光源を有するフィードバック制御を行う内視鏡光源システムを提供することである。
また、本発明の１つの目的は、フィードバック制御を行う内視鏡光源システムの同期方法を提供することである。

本発明の一実施態様は、内視鏡を通じて手術部位に当てられる光の色を感知することである。
感知した明度によって、個々の発光ダイオードまたはダイオードアレイへの電源を制御し光の色のバランスを取り、白色光になるようにする。
このように、色のバランスが取られていないフィードバックを有する光源とは異なり、光源からの反射光を受け取るカメラにおける白色バランスを取る必要がない。

本発明の他の実施態様は、光ファイバーケーブルの遠位端が内視鏡から外れた場合に、光源への電源供給を自動的に停止する。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、
内視鏡に光を供給するための外部内視鏡光源システムであって、内視鏡は手術部位を照明するために遠位端に光を出力することができ、該内視鏡光源システムは、
筺体と、
筺体内に配置された複数のＬＥＤと、
ＬＥＤからの光を受け取るために筺体内に配置された複数の二色性フィルター素子と、
二色性フィルター素子からの光を受け取る筺体内に配置された光コリメート・混合デバイスと、
光ファイバーケーブルを光コリメート・混合デバイスに接続する接合部と、
光路内の照明から明度を感知するカラーセンサと、
カラーセンサから明度を受け取り、所定の明度と当該明度とを比較する筺体内に配置された制御部とからなり、
制御部は、カラーセンサにより感知された明度が所定のカラー光の出力と対応するように、複数のＬＥＤのうち少なくとも１個により出力される光の強度を制御するために電源信号を変えることができることを特徴とする。
また、
内視鏡光源の照明動作と内視鏡に接続されたカメラの撮像動作を同期させる方法であって、
手術部位を照明するために、内視鏡光源から光ケーブルに沿って内視鏡に照明を出力するステップと、
内視鏡の近位端に固定されたカメラのカメラ撮像装置のところの手術部位のイメージを感知するステップであって、カメラは前記カメラのシャッターオープン時間に対応する出力パルスを供給するカメラ制御ユニットを含み、
カメラ撮像装置により受け取った光の量を測定し、希望する光の特性をもつイメージのためのシャッター制御結果を供給するステップと、
照明制御部にシャッター制御結果を供給するステップと、
内視鏡光源とカメラ撮像装置が同期するように、シャッターの結果と前回の調節された駆動信号出力によって電源から内視鏡光源への調節された駆動信号出力を制御するステップと、を含むことを特徴とする。
更に、
内視鏡に光を供給するための外部内視鏡光源システムであって、内視鏡は手術部位を照明するために遠位端で光を出力することができ、内視鏡光源システムは、
筺体と、
筺体内に配置された複数のＬＥＤと、
筺体内に配置され、光ファイバーケーブルに光の平行ビームを供給する光コリメート・混合デバイスと、
筺体内に配置され、光ファイバーケーブル内にレーザーパルスを当てるレーザーと、
内視鏡から光ケーブルが検出されたときに、光ファイバーケーブルの距離を測定するために、光ファイバーケーブルの遠位端からのレーザーパルスの反射を検出する光センサであって、内視鏡に取付けられた光ファイバーケーブルからのレーザーの反射が、光センサによって検出された長いほうの距離によって測定される、光センサと、
光センサによって検出された距離と光ファイバーケーブルの長さに対応する距離とを比較する制御部であって、測定された距離と長さが同じときは、複数のＬＥＤへの電源を切断する制御部、を含むことを特徴とする。
更にまた、
内視鏡に接続されたカメラシステムと同期した動作で動作するために内視鏡に接続された内視鏡光源システムであって、
手術部位を照明するために光ケーブルを通じて内視鏡に照明を供給する内視鏡光源と、
手術部位のイメージを検出するカメラ撮像装置であって、カメラ撮像装置は内視鏡の近位端に固定され、カメラシステムは、前記カメラのシャッターオープン時間に対応して出力パルスを供給するカメラ制御ユニットを含み、
撮像装置によって受け取られた光の量を測定し、手術部位の明るい光を受け取る場合は速いシャッターオープン時間を提供し、暗い光を受け取る場合は遅いシャッターオープン時間を提供し、シャッターオープン時間により希望の特性を持ったイメージを得る、カメラ制御ユニットと、
シャッターオープン時間の結果と照明制御部からのシャッター速度を受け取る制御部と、
内視鏡の光源とカメラ撮像装置が同期されるように、シャッターの結果と前回の調節された駆動信号の出力に応じて内視鏡光源への電源を制御する、調節された駆動信号の出力する配置、を含むことを特徴とする。

以上詳細に説明した如くこの発明によれば、必要な光量を提供しながら、最小限の電圧すなわち電源レベルで動作する複数の固体の光源を有するフィードバック制御を行う内視鏡光源システムを提供することができる。
また、この発明によれば、フィードバック制御を行う内視鏡光源システムの同期方法を提供することができる。

図１は本発明の実施態様における第１の光源のブロック図である。（実施例） 図２は光源の一実施態様の光学装置の図である。（実施例） 図３は光源の他の実施態様の光学装置の図である。（実施例） 図４は内視鏡カメラとの組み合わせで光源を含む他の実施態様のブロック図である。（実施例） 図５は図４の光源のブロック図である。（実施例） 図６は図４の内視鏡カメラのブロック図である。（実施例） 図７はケーブルが内視鏡に接続されているかどうか判断するための光ファイバーケーブル存否センサーの光源のブロック図である。（実施例） 図８は既知の内視鏡システムの図である。 図９は図８の内視鏡システムのための光学システム図である。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
以下の説明で使われる特定の用語は、便宜的かつ参照のためのものであって、限定することを意図するものではない。
例えば、用語「上方」、「下方」、「右方向」および「左方向」は、参照する図面における方向を示すものである。
用語「内方向」および「外方向」は、それぞれ配置および指定する部品の幾何学的中心に向かう方向、およびそこから離れる方向を指す。
前記の用語は、特別の言い回し、その派生および同意の語を含む。

図１は、発光ダイオード（「発光素子」または「ＬＥＤ」ともいう。）６６ａ、６６ｂおよび６６ｃのような固体の発光装置に複数の出力６４ａ、６４ｂおよび６４ｃを供給する電源ユニット６２を含む光源６０のブロック図である。
発光ダイオード６６ａ〜６６ｃは、以下に詳しく説明する光学装置６８に光を供給する。
光学装置６８は、中空の光伝送ロッド７２の中にコリメート光である光出力７０を供給する。
光出力７０は白色光であることを意図する。

光伝送ロッド７２の遠位端に、光ファイバー７４が光出力７０のほんの１部を受け取るように向けられている。
光ファイバー７４は、受け取った光を光源の筺体に配置されたカラーセンサー７６に供給する。
カラーセンサー７６は、カラーバランス回路８０にカラー出力信号７８を供給する。
カラーバランス回路８０は、電源ユニット６２にカラーバランス出力信号８２ａ、８２ｂおよび８２ｃを供給する。
電源ユニット６２は、複数の発光ダイオードアレイ、すなわちＬＥＤアレイ６６ａ〜６６ｃに電力を供給する個々に独立した電力出力回路６３ａ〜６３ｃを有する。

動作時において、図１に示す実施態様の光源は、光ファイバーケーブルで受け取った光出力７０を光伝送ロッド７２に供給し、内視鏡に光出力を供給する。

内視鏡への光出力７０に加えて、光伝送ロッド７２の遠位端の端部に配置された光ファイバー７４が光出力７０のごく一部を受け取り、この光をカラーセンサー７６に供給する。
カラーセンサー７６は、光の特性を感知し、複数のカラーがある場合は、光出力７０の中のどのカラーが優勢か判断する。
例えば、光出力７０の中に赤色光が豊富に供給されている場合は、その条件により光出力が反射している対象物のイメージの様子、すなわち色を変える。
このように、カラーセンサー７６は光ファイバー７４から光を受取り、光ファイバー７４の中の色の濃さを測定する。
次に、カラーセンサー７６はＬＥＤすなわち固体の発光ダイオード６６からの複合光に応じてカラー出力信号７８を供給する。

カラーバランス回路８０は、カラーセンサー７６からカラー出力信号７８を受け取り、必要があれば、どのカラーの発光ダイオード６６ａ〜６６ｃが光学装置６８に、より多くまたは少なく光を出力する必要があるか判断する。
次に、カラーバランス回路８０は、電源ユニット６２にカラーバランス出力信号８２ａ、８２ｂおよび８２ｃを供給する。
電力出力回路６３ａ〜６３ｃは、カラーバランス出力信号８２に基づいて個々に発光ダイオード６６ａ〜６６ｃを制御し、一実施の態様によれば、バランスの取れた白色の光出力７０を得る。
しかし、場合によっては、白色光の出力は、手術部位を見るのに最も理想的な光の色でない場合もある。
かかる場合は、カラーバランス回路８０が動作して発光素子を制御し、所定の望ましい色を供給する。

要するに、光源の筺体の中に収納された図１に示す光源の配置により、発光ダイオード６６ａ〜６６ｃの個々の条件や特性に係わりなく、加工された光を供給し光伝送ロッド７２を通じて出力し、所定の色の光出力７０を供給するように動作する。

光学装置
図２は、光源６０に備える光学装置６８の一実施態様を示す。
図２の実施態様は、赤色、緑色および青色ＬＥＤなどの発光ダイオード６６ａ〜６６ｃをそれぞれ含む。
光学装置６８は、各発光ダイオード６６ａ〜６６ｃから供給された光を包含する複数の壁を有する。

光学装置６８は、緑色の発光ダイオード６６ｂの下方に配置され緑色光を反射する反射体すなわち鏡８８を有する。
反射体である鏡８８は、およそ４５°の角度で方向付けされ、図２に示すようにほぼ水平に横断する方向に緑色光を反射する。
緑色光は緑色光を通過させる第１の二色性帯域通過フィルター９０に向けて反射される。

図２において、赤色の発光ダイオード６６ａは、下向きに赤色光を供給し、第２の角度を持たせた高域二色性フィルター９２を通過する。
二色性フィルター９０および９２は二色性コーティングを有するガラスフィルターである。
二色性フィルター９２を通過した後、赤色光は、第１の帯域通過フィルター９０に進み、そこから横方向に反射され、第１の帯域通過フィルター９０を通過しながら緑色光とほぼ整列される。
このようにして、赤色光と緑色光は同じ光路に沿って進む。

青色の発光ダイオード６６ｃは、赤色の発光ダイオード６６ａからの光の方向に横断する経路に沿って光を供給する。
青色光は第２の高域二色性フィルター９２の表面から赤色光と同じ方向に同じ経路に沿って下向きに反射する。
青色光は、赤色光とともに第１の帯域二色性フィルター９０の表面から横方向に緑色光とほぼ同じ方向に反射する。

赤色、青色および緑色の複合光は、複合光の光路を狭める集束レンズ９４を通過し、次に光伝送ロッド７２に入るためにコリメートレンズ９６を通過する。

光伝送ロッド７２は、光ファイバーケーブル１００の近位端９８に接続するように調製したガラスロッドでもよい。
このように、光学装置６８は複数の色を複合して光ファイバーケーブル１００に送る白色光の光出力７０を得る。
幾つかの実施態様において、光ファイバーケーブル１００はその全長に沿って延びる複数の光ファイバーを含む。

図３は、図２に示す実施態様とは異なる光学装置６８の他の実施態様である。
図３において、発光ダイオード６６ａ〜６６ｃは全て、光学装置６８の光の出力経路に対して横方向して置かれる。

赤色の発光ダイオード６６ａは、光を供給し、この光は角度を持たせた反射体すなわち鏡８８によって横方向に反射される。
赤色光は光路に沿って進行し、角度を持たせた高域フィルター１０４を通過する。
緑色の発光ダイオード６６ｂは平行な下向きの経路に光を供給し、この光は高域二色性フィルター１０４によって横方向に反射される。
二色性フィルター１０４は、赤色光と緑色光が複合しほぼ同じ光路に沿って進むように、約４５°の角度で方向付けられる。

青色の発光ダイオード６６ｃも下方向に光を出力し、この光は高域二色性フィルター１０６によって横方向に反射される。
二色性フィルター１０６は、赤色光と緑色光は青色光と同じ光路に沿って通過させる。

赤色、青色および緑色光は単一の光路に沿って複合され、集束レンズ９４に進む。
集束レンズ９４は、複合光を収束しその光をコリメートレンズ９６に向ける。
コリメートレンズ９６は、光を直進方向に向け、受け取りロッド７２に入るようにする。
上記のように、受け取るための光伝送ロッド７２は、光を光ファイバーケーブル１００の近位端９８に伝送する。
光ファイバーケーブル１００の近位端９８は、光伝送ロッド７２を内包する光源の筺体に貫入する。
光伝送ロッド７２は、その遠位端が筺体の壁を貫通して光ファイバーケーブル１００の近位端９８を受け取るように向けられている。

カメラからの入力により制御される光源
図４のブロック図は、本発明の他の実施態様を示し、光源６０は、カメラ１１０からのフィードバック信号により制御される。
光ファイバーケーブル１００の近位端９８は上記の光源６０に接続し、光ファイバーケーブルの遠位端は内視鏡１１２の受光ポートに接続する。
内視鏡は、その内部に光路を有し、ポートで受け取った白色光の出力をその遠位端１１４から外に向けて投射する。
反射されたイメージは、内視鏡１１２の近位端に配置されたカメラ１１０のイメージセンサー１１６に供給される。

以下に詳述するように、カメラ１１０は、カラーバランス信号１１８とシャッタースピード信号１２０のひとつまたは両方を出力する。
カラーバランス信号１１８およびシャッタースピード信号１２０は、制御信号として光源６０に供給される。
図４において、カメラ１１０によって受け取られたイメージは、イメージ出力１２２として供給され、ビデオモニタ１２４上に表示される。

図５に示すカメラ１１０のブロック図は、光源６０にカラーバランス信号１１８およびシャッタースピード信号１２０を供給するための処理を詳細に示す。
図５はカメラ１１０の動作あるいはカメラの構成要素の詳細を示すことを意図するものではない。
図５のブロック図に示すいろいろなユニット１２２、１３０、１３４および１４０は、単一のプロセッサによって行われる動作として例示されるものである。

カメラ１１０は、例えば、毎秒６０フレームの画像生成速度と、フレーム毎にシャッター速度調節ができる高画質デジタルカメラを意図する。

図５に示すイメージセンサー１１６は、手術部位からのイメージを感知し、カメラ１１０のいろいろなユニット１３０、１３２および１３４に感知されたイメージ信号１２８を供給する。

カラー感知ユニット１３０は、イメージ信号１２８を受け取り、イメージの白色バランスを判断し、もしあれば通常、どの色が白色光の希望する所定のカラー光出力を損なっているか判断する。
カラー感知ユニット１３０は、測定したカラー情報を含むカラーバランス信号１１８を出力する。

イメージ処理ユニット１３２もイメージ信号１２８を受け取り、ビデオモニタ１２４に標準的な方法で表示するためにイメージ出力１２２を供給する。

また、光度感知ユニット１３４は、イメージ信号１２８を受け取る。
光度感知ユニット１３４は、イメージの明度を測定し、イメージセンサー１１６にとって必要なシャッター速度を判断する。
光度感知ユニット１３４は、シャッターパルス生成部１４０に光度フィードバック信号１３６を供給する。

シャッターパルス生成部１４０はイメージセンサー１１６にシャッタースピード信号１２０を供給し、シャッター速度を制御する。
光の感知がさらに必要な場合は、シャッター速度の時間（オープン時間の長さ）を増やし、明るい光イメージがイメージセンサー１１６に入力された場合は、シャッター速度の時間を減らす。
この明度制御動作は通常のデジタルビデオカメラに備えられている。

光源
図６のブロック図に示す光源６０は、カメラ１１０（図５に示す）から受け取ったカラーバランス信号１１８およびシャッタースピード信号１２０と以下のように協調する。
カメラ１１０からのカラーバランス信号１１８は、光源６０のカラーバランス回路１４８によって受け取られる。
カメラ１１０からのシャッタースピード信号１２０は、光源６０のパルス幅発生部１５０に受け取られる。
パルス幅発生部１５０は、光源電源ユニット１５２にパルス幅発生出力信号１５１を供給する。
また、光源電源ユニット１５２は、カラーバランス回路１４８から複数のカラーバランス出力１５６ａ〜１５６ｃを受け取る。

光源電源ユニット１５２は、カラーバランス出力１５６ａ〜１５６ｃをそれぞれ受け取る個々に独立した電源出力回路１６０ａ、１６０ｂおよび１６０ｃを有し、パルス幅発生部１５０からのパルス幅発生出力信号１５１を含む。

電源出力回路１６０ａ〜１６０ｃは、それぞれ発光ダイオード６６ａ〜６６ｃに接続し、図１〜図３に係わって上に説明した方法で光学装置６８に光を供給する。
図１に示すように、光学装置６８は、光ファイバーケーブル１００に光出力７０を供給する。

動作においては、上記のように、カメラ１１０がカラーバランス信号１１８を判断し、シャッタースピード信号１２０を測定する。
カラーバランス信号１１８およびシャッタースピード信号１２０は、光源６０に供給される。

図１に係わって説明したように、カラーバランス信号１１８はカラーバランス回路１４８により処理されて、電源回路１６０ａ〜１６０ｃにカラーバランス出力１５６ａ〜１５６ｃを供給し、所定のカラー光の出力となる。
色調節は発光ダイオード６６ａ〜６６ｃによって供給される光の個々のカラーの強度における必要な変化によって行われる。

調節
図６に示す光学装置６８の光出力７０は、カメラ１１０のイメージセンサー１１６のシャッター速度にしたがって調節される。
このように発光ダイオード６６ａ〜６６ｃは調節されて、光出力７０を定期的に供給する。

動作において、シャッタースピード信号１２０は光源６０のパルス幅発生部１５０により受け取られる。
パルス幅発生部１５０は、カメラ１１０のイメージセンサーが動作する各フレームの間、発光ダイオード６６ａ〜６６ｃが光を出力する時間の量を制御する幅を有するパルス幅発生出力信号１５１を供給する。

例えば、カメラ１１０が遅いシャッター速度が必要な場合、光は光源電源ユニット１５２により長い時間発光ダイオード６６ａ〜６６ｃに出力される必要がある。
このように、光源の光出力７０が、イメージセンサー１１６が所定のシャッター速度または所定の希望するシャッター速度の範囲内で動作することができるようにフィードバックの配置によりバランスされる。
発光ダイオード６６ａ〜６６ｃは、より少ない電力で適当な光出力７０ができるように、カメラ１１０のシャッター速度と同期してパルスする必要がある。

幾つかの実施態様において、シャッター速度の所定の範囲は、光源６０からの光出力７０の強度または時間を最小限にするように選択される。
カメラ１１０にとって望ましいイメージ信号１２８を維持しながら、光出力７０の時間を最小化することによって、光源６０から内視鏡１１２を通る光によって内視鏡１１２の遠位端１１４で発生する熱を小さくする。
さらに、光出力７０の強度を最小化することによって、内視鏡１１２の遠位端１１４で光によって生じる熱の量を小さくする。
したがって、フィードバック制御を有するこの配置において、イメージセンサー１１６は、強度を削減するためおよび／またはイメージセンサー１１６に供給される光の期間を調節するために、許容される最も早いシャッター速度で動作することが望ましい。

幾つかの実施態様においては、光出力７０を調節するために、所定のパルス幅をもったシャッタースピード信号１２０のみが光源６０に供給される。

幾つかの実施態様においては、各発光ダイオード６６ａ〜６６ｃからの光出力を制御するためにカラーバランス信号１１８のみが光源６０に供給される。
最後に、他の実施態様（図示せず）においては、光源６０から発せられる光の強度のみを制御するために、光強度のフィードバック信号１３６が供給される。

幾つかの実施態様において、システムにより、手術部位にあるイメージセンサー１１６から臓器または組織の標的までの距離の釣り合いを取る。
例えば、イメージセンサー１１６から標的の距離が大きいほど、光出力７０の強度を上げて、最適な映像を提供する。

代替手段
図１〜図６の実施態様では、発光ダイオード６６として赤色の発光ダイオード６６ａ、緑色の発光ダイオード６６ｂおよび青色の発光ダイオード６６ｃに限定される３個の発光ダイオードを示したが、他の実施態様も考えられる。
第１に、個々の発光ダイオードに代わって、各発光ダイオードが１個の発光ダイオードのアレイまたは他の固体のデバイスによって区切られてもよい。

他の実施態様において、シアン、マゼンタおよび琥珀色の発光ダイオードを有してもよい。
さらに、赤色、緑色、青色、シアン、マゼンタおよび琥珀色の発光ダイオードのいずれの組み合わせも考えられる。
幾つかの実施態様において、光出力は白色の発光ダイオードまたは白色と赤色の発光ダイオードの組み合わせによって生成されてもよい。
最後に、さらに他の実施態様において、白色光の出力７０は、黄色のリン化合物でコーティングした青色の発光ダイオードにより生成されてもよい。

幾つかの実施態様において、光源６０の光伝送ロッド７２は、四角形状を有する光ファイバーケーブル１００の近位端９８連結するために四角形状を有する。
これにより、光源６０の発光ダイオードの形状が四角形なので、光伝送ロッド７２と光ファイバーケーブル１００の間により効率的な光の伝送経路を提供する。

自動光源遮断
図７の本発明の実施態様は、光ファイバーケーブル１００の遠位端が内視鏡１１２のポートから外れた場合に、これを検出する手段を含む。
光ファイバーケーブル１００の遠位端が外れた場合、光源６０は自動的にシャットダウンし、光源６０から出力される光および熱エネルギーの量、したがって光ファイバーケーブル１００沿い内視鏡１１２を通ってその遠位端１１４まで供給される光／熱の量を最小限にする。
内視鏡１１２の遠位端１１４は、過熱する恐れのある金属製の構造または要素であってもよい。

図７に示す光源６０は、光ファイバーケーブル１００の遠位端が内視鏡１１２から外れた場合に、これを検出するための光ファイバーケーブル分離検出ユニット１７０を含む。
ケーブル分離検出ユニット１７０は、レーザーダイオード１７４および光ダイオードセンサー１７６を含む。
レーザー駆動部・タイミング回路１７８は周期的にレーザーダイオード１７４にレーザーダイオード駆動出力１８０を供給する。
レーザーダイオード１７４によってレーザーパルスまたは信号が出力されると、レーザーパルスは、二色性フィルター１７９により反射されて、集束レンズ９４およびコリメートレンズ９６を通過し光ファイバーケーブル１００に達する。
レーザー光は光ファイバーケーブル１００に沿ってその遠位端まで達する。
もし、光ファイバーケーブル１００の遠位端に内視鏡１１２が接続されていない場合、レーザーパルスはオープンの遠位端で反射し、光ファイバーケーブル１００、集束レンズ９４、コリメートレンズ９６を通過して進み、二色性フィルター１７９で反射する。

レーザーパルスは、光ダイオードセンサー１７６に検出され、光ダイオードセンサー１７６はレーザー駆動部・タイミング回路１７８にレーザーパルス反射信号１８２を供給する。
レーザー駆動部・タイミング回路１７８はレーザーパルスが検出ユニット１７０まで返る時間の長さを測定し、次いで制御部１８８にタイミング出力値１８６を供給する。

制御部１８８は、光ファイバーケーブル１００の物理的長さがプログラムされており、タイミング出力値１８６の時間の長さを光ファイバーケーブル１００の既知の長さに対応する時間の値の範囲と比較する。
もし、時間の長さ信号の値が期待される反射時間の所定の範囲内であれば、制御部１８８は、電源６２に分離または電力遮断信号１９０を出力し、電源６２は、電源を切断し、出力６４は発光ダイオード６６に供給されない。
したがって、光ファイバーケーブル１００が内視鏡１１２から外れると、光および熱は光源６０から出力されず、内視鏡に伝達されることもない。

本発明の特定の好適な実施態様を例示を目的として詳しく開示したが、開示した装置の変形または改良は、部品の配置変更を含め本発明の範囲に含まれると解されるものとする。

６０ 光源
６２ 電源ユニット
６３ａ〜６３ｃ 電力出力回路
６６、６６ａ〜６６ｃ 発光ダイオード（「発光素子」または「ＬＥＤ」ともいう。）
６８ 光学装置
７０ コリメート光である光出力
７２ 光伝送ロッド
７４ 光ファイバー
７６ カラーセンサー
８０ カラーバランス回路
８８ 反射体である鏡
９０ 第１の二色性帯域通過フィルター
９２ 第２の高域二色性フィルター
１００ 光ファイバーケーブル
１１０ カメラ
１２４ ビデオモニタ
１３０ カラー感知ユニット
１３２ イメージ処理ユニット
１３４ 光度感知ユニット
１４０ シャッターパルス生成部
１５０ パルス幅発生部
１５２ 光源電源ユニット
１７０ 光ファイバーケーブル分離検出ユニット
１７４ レーザーダイオード
１７６ 光ダイオードセンサー
１７８ レーザー駆動部・タイミング回路
１７９ 二色性フィルター
１８８ 制御部

Claims (17)

1. 内視鏡に光を供給するための外部内視鏡光源システムであって、内視鏡は手術部位を照明するために遠位端に光を出力することができ、該内視鏡光源システムは、
   筺体と、
   筺体内に配置された複数のＬＥＤと、
   ＬＥＤからの光を受け取るために筺体内に配置された複数の二色性フィルター素子と、
   二色性フィルター素子からの光を受け取る筺体内に配置された光コリメート・混合デバイスと、
   光ファイバーケーブルを光コリメート・混合デバイスに接続する接合部と、
   光路内の照明から明度を感知するカラーセンサと、
   カラーセンサから明度を受け取り、所定の明度と当該明度とを比較する筺体内に配置された制御部とからなり、
   制御部は、カラーセンサにより感知された明度が所定のカラー光の出力と対応するように、複数のＬＥＤのうち少なくとも１個により出力される光の強度を制御するために電源信号を変えることができる
   ことを特徴とするフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
2. 前記ＬＥＤは赤色、緑色および青色ＬＥＤのうちの少なくとも１個を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
3. 前記ＬＥＤは、赤色、緑色、青色、シアン、マゼンタおよび琥珀色のＬＥＤのうちの少なくとも２つのカラーからなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
4. 前記ＬＥＤは、白色と赤色ＬＥＤの組み合わせからなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
5. 前記光ファイバーケーブルは複数の光ファイバーを含み、前記光ファイバーの１つが前記カラーセンサに光を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
6. 前記カラーセンサは、接合部内に位置する
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
7. ＬＥＤからの光を接合部の近位端に向けて反射するための二色性コーティングを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
8. 前記カラーセンサは内視鏡カメラのイメージセンサを含むことを特徴とする請求項１に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
9. 内視鏡光源の照明動作と内視鏡に接続されたカメラの撮像動作を同期させる方法であって、
   手術部位を照明するために、内視鏡光源から光ケーブルに沿って内視鏡に照明を出力するステップと、
   内視鏡の近位端に固定されたカメラのカメラ撮像装置のところの手術部位のイメージを感知するステップであって、カメラは前記カメラのシャッターオープン時間に対応する出力パルスを供給するカメラ制御ユニットを含み、
   カメラ撮像装置により受け取った光の量を測定し、希望する光の特性をもつイメージのためのシャッター制御結果を供給するステップと、
   照明制御部にシャッター制御結果を供給するステップと、
   内視鏡光源とカメラ撮像装置が同期するように、シャッターの結果と前回の調節された駆動信号出力によって電源から内視鏡光源への調節された駆動信号出力を制御するステップと、を含む
   ことを特徴とするフィードバック制御を行う内視鏡光源システムの同期方法。
10. ビデオモニタ上にイメージを連続的に表示するステップを含む
    ことを特徴とする請求項９に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システムの同期方法。
11. 内視鏡の光源から照明を出力するステップは、
    複数の発光ダイオードを駆動するステップと、
    ダイオードによって発せられた光を二色性フィルターを通過させるステップと、
    ダイオードによって発せられた光を平行にするステップと、
    ダイオードによって発せられた光を光ケーブルの近位端で集光するステップと、を含む
    ことを特徴とする請求項９に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システムの同期方法。
12. 前記イメージセンサで前記内視鏡の光源からの光の強度を測定し、発光ダイオードから出力される光の強度を制御するステップを含む
    ことを特徴とする請求項１１に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システムの同期方法。
13. 内視鏡に光を供給するための外部内視鏡光源システムであって、内視鏡は手術部位を照明するために遠位端で光を出力することができ、内視鏡光源システムは、
    筺体と、
    筺体内に配置された複数のＬＥＤと、
    筺体内に配置され、光ファイバーケーブルに光の平行ビームを供給する光コリメート・混合デバイスと、
    筺体内に配置され、光ファイバーケーブル内にレーザーパルスを当てるレーザーと、
    内視鏡から光ケーブルが検出されたときに、光ファイバーケーブルの距離を測定するために、光ファイバーケーブルの遠位端からのレーザーパルスの反射を検出する光センサであって、内視鏡に取付けられた光ファイバーケーブルからのレーザーの反射が、光センサによって検出された長いほうの距離によって測定される、光センサと、
    光センサによって検出された距離と光ファイバーケーブルの長さに対応する距離とを比較する制御部であって、測定された距離と長さが同じときは、複数のＬＥＤへの電源を切断する制御部、を含む
    ことを特徴とするフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
14. 光ファイバーケーブルの距離は、レーザーパルスが光ファイバーケーブルの距離を進み光センサまで返ってくる時間によって測定される
    ことを特徴とする請求項１３に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
15. 距離は時間ドメイン反射率測定法により測定される
    ことを特徴とする請求項１３に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
16. 制御部は電源信号を変化させて複数のＬＥＤの少なくとも１つによって光強度の出力を制御することができる
    ことを特徴とする請求項１３に記載のフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。
17. 内視鏡に接続されたカメラシステムと同期した動作で動作するために内視鏡に接続された内視鏡光源システムであって、
    手術部位を照明するために光ケーブルを通じて内視鏡に照明を供給する内視鏡光源と、
    手術部位のイメージを検出するカメラ撮像装置であって、カメラ撮像装置は内視鏡の近位端に固定され、カメラシステムは、前記カメラのシャッターオープン時間に対応して出力パルスを供給するカメラ制御ユニットを含み、
    撮像装置によって受け取られた光の量を測定し、手術部位の明るい光を受け取る場合は速いシャッターオープン時間を提供し、暗い光を受け取る場合は遅いシャッターオープン時間を提供し、シャッターオープン時間により希望の特性を持ったイメージを得る、カメラ制御ユニットと、
    シャッターオープン時間の結果と照明制御部からのシャッター速度を受け取る制御部と、
    内視鏡の光源とカメラ撮像装置が同期されるように、シャッターの結果と前回の調節された駆動信号の出力に応じて内視鏡光源への電源を制御する、調節された駆動信号の出力する配置、を含む
    ことを特徴とするフィードバック制御を行う内視鏡光源システム。

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