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公開番号2025065720
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2023175113
出願日2023-10-10
発明の名称光出力制御システム
出願人ウシオ電機株式会社
代理人弁理士法人ユニアス国際特許事務所
主分類H05B 45/18 20200101AFI20250415BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】光学装置の利用態様に応じて、所望する光出力を制御することを可能にした、光出力制御システムを提供する。
【解決手段】光出力制御システムは、固体光源を含む光源ユニットの光出力P₁(λ)と、光源ユニットの環境温度T₁と、光源ユニットに対する供給電流量I₁との関係を示すTISデータが記録された第一記憶部と、光源ユニットからの出射光が照射対象物の照射面上における波長λ毎の感度比率D(λ)に関する感度データが記録された第二記憶部と、感度比率D(λ)に基づいてTISデータに含まれる光出力P₁(λ)を補正して補正TISデータを導出し、特定波長域の範囲内にわたる光出力P₂(λ)の積算値Φと環境温度T₁と供給電流量I₁との関係であるTIΦデータを作成するデータ作成部と、積算値Φ、環境温度T₁、及び供給電流量I₁に対応する各変数とを含む制御関数をTIΦデータにフィッティングさせて制御関数に割り付ける係数を確定する係数決定部とを備える。
【選択図】図1C
特許請求の範囲【請求項１】
固体光源を含む光源ユニットと、前記光源ユニットに対して供給される電流量を調整して前記光源ユニットの光出力を制御する光源制御部とを含む光学装置の光出力を制御するシステムであって、
前記光源ユニットの波長λ毎の光出力Ｐ
1
(λ)と、前記光源ユニットの環境温度Ｔ
1
と、前記光源ユニットに対する供給電流量Ｉ
1
との関係が規定されたＴＩＳデータが記録された第一記憶部と、
前記光源ユニットから出射された光が、前記光学装置に搭載された光学ユニットを介して照射対象物に照射された際の、前記照射対象物の照射面上における波長λ毎の感度比率Ｄ（λ）に関する感度データが記録された第二記憶部と、
前記第二記憶部から出力された前記感度データに規定された前記感度比率Ｄ（λ）に基づいて、前記第一記憶部から出力された前記ＴＩＳデータに含まれる前記光出力Ｐ
1
（λ）を補正して、前記照射対象物の照射面上における波長λ毎の光出力Ｐ
2
(λ)と、前記光源ユニットの環境温度Ｔ
1
と、前記光源ユニットに対する供給電流量Ｉ
1
との関係である補正ＴＩＳデータを導出し、前記補正ＴＩＳデータから、特定波長域の範囲内にわたる光出力Ｐ
2
(λ)の積算値Φと、前記光源ユニットの環境温度Ｔ
1
と、前記光源ユニットに対する供給電流量Ｉ
1
との関係であるＴＩΦデータを演算処理によって作成するデータ作成部と、
前記積算値Φに対応する第一変数と、前記光源ユニットの環境温度Ｔ
1
に対応する第二変数と、前記光源ユニットに対する供給電流量Ｉ
1
に対応する第三変数とを含む制御関数を、前記ＴＩΦデータにフィッティングさせて、前記制御関数に割り付ける係数を決定する係数決定部とを備え、
前記光源制御部は、前記係数決定部で決定された前記係数が前記制御関数に割り付けられてなる実行制御関数に対して、前記光学装置から前記照射対象物に対して出射される光出力の目標値と、前記光学装置内に搭載された前記光源ユニットの環境温度とを適用して、前記光源ユニットに対する供給電流量を決定することを特徴とする、光出力制御システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記感度比率Ｄ（λ）は、前記光学装置に搭載された前記光学ユニットの透過スペクトルデータ、及び前記照射対象物の感度スペクトルデータの一方又は双方に基づくデータであることを特徴とする、請求項１に記載の光出力制御システム。
【請求項３】
前記第一記憶部を有する第一サーバと、
前記第二記憶部を有し、前記第一サーバとは異なる場所に設置された第二サーバとを備え、
前記データ作成部及び前記係数決定部は、前記光学装置内に搭載されており、
前記データ作成部は、前記第一サーバの前記第一記憶部からダウンロードした前記ＴＩＳデータと、前記第二サーバの前記第二記憶部からダウンロードした前記感度データとに基づいて、前記ＴＩΦデータを作成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の光出力制御システム。
【請求項４】
前記第一記憶部を有する第一サーバを備え、
前記第二記憶部、前記データ作成部、及び前記係数決定部は、前記光学装置内に搭載されており、
前記データ作成部は、前記第一サーバの前記第一記憶部からダウンロードした前記ＴＩＳデータと、前記第二記憶部から読み出した前記感度データとに基づいて、前記ＴＩΦデータを作成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の光出力制御システム。
【請求項５】
前記第一記憶部は、前記光源ユニットに付属された状態で前記光学装置に搭載され、
前記第二記憶部、前記データ作成部、及び前記係数決定部は、前記光学装置内に搭載されており、
前記データ作成部は、前記第一記憶部から読み出した前記ＴＩＳデータと、前記第二記憶部から読み出した前記感度データとに基づいて、前記ＴＩΦデータを作成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の光出力制御システム。
【請求項６】
前記光学装置と、
前記光学装置とは離れた場所に設置され、前記データ作成部及び前記係数決定部を含む演算処理サーバと、
前記光学装置内に搭載された関数記憶部とを備え、
前記光学装置は、前記演算処理サーバにおいて前記係数決定部が前記係数を決定することで確定した前記実行制御関数に関する情報を、前記演算処理サーバからダウンロードして前記関数記憶部に記録し、
前記光源制御部は、前記関数記憶部から読み出した前記実行制御関数を用いて前記光源ユニットに対する供給電流量を決定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の光出力制御システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出力を制御するシステムに関し、より詳細には、固体光源を含む光学装置の光出力を制御するシステムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の固体光源は、固体光源の温度によって、同じ投入電流量であっても実際の発光量が変動することが知られている。このような背景の下、従来、ＬＥＤの光出力を安定化させるための技術として、ＬＥＤからの出射光の一部をフォトセンサで受光すると共に、この受光量に基づいて電源回路からＬＥＤに対する供給電流量を調整する、フィードバック制御が存在する。
【０００３】
しかし、フォトセンサを用いたフィードバック制御の場合、フォトセンサ自体が温度の影響を受けるため、高い精度で光出力を制御することが難しい。また、フォトセンサは、他の外乱の影響を受けやすいため、短時間における出力変動に対する追随性が悪い。
【０００４】
このような課題への対応策として、ＬＥＤの温度を測定し、測定された温度の値に応じてＬＥＤに対する供給電流値を制御する、フィードフォワード制御が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された方法によれば、光出力と温度と電流との関係が予め記載されたデータテーブルを準備しておくと共に、所望の光出力を実現するためには、このデータテーブルから読み出された電流値に対応する電流をＬＥＤに供給する制御が行われる。しかし、この方法で光出力を精度よく制御するためには、データテーブルに膨大なデータを記載しておく必要がある。
【０００６】
また、必要な電流量を決定するためには、所望の光出力及び測定温度に近いデータをデータテーブルから読み出す処理と補完処理とが必要になり、迅速な応答性を実現するには限界がある。特に、内視鏡のように、照明中に光出力を細かく調整することが予定されているアプリケーションに利用される光源に対しては、光出力の調整に対する速い応答性が求められるため、上記の制御方法を採用しづらい。
【０００７】
かかる観点から、本発明者は、フィードフォワード制御を用いつつ、従来の制御方法よりも少ないデータ量でありながらも、応答性の高い光出力制御を可能にした技術を提案している（下記特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開平３－３６７７７号公報
特開２０２２－１３３８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２で提案されている手法は、概略すると以下の通りである。予めＬＥＤ素子の温度と印加電流と光出力との関係を規定した実行制御関数を記憶しておく。そして、実際に光源装置を動作させる際に、目標とする光出力の情報が入力されると、この入力された目標光出力と、測定されたＬＥＤ素子の環境温度の情報とを、実行制御関数に代入することで、当該目標出力を実現する印加電流値を演算によって導出する。そして、この導出された印加電流値に対応する電流量がＬＥＤ素子に供給されるように、電流量が制御される。これにより、光源装置からは目標光出力にほぼ対応した光出力が得られる。
【００１０】
ところで、光学装置側には、通常、フィルタやレンズ等の光学ユニットが内部に搭載されており、装置によって光学ユニットの構成は異なる場合も多い。特に、フィルタが搭載される場合は、特定の波長域を透過させたり、別の波長域の透過を抑制するように構成されるため、光源装置に搭載されるＬＥＤ素子の発光スペクトルと、光学ユニットを介して光学装置から出射される光のスペクトルとは、厳密には異なることが想定される。
（【００１１】以降は省略されています）

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