(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内に挿入される内視鏡における少なくとも撮像素子を動作させる患者回路と、該患者回路と絶縁された２次回路とに供給する電源を生成する内視鏡用電源回路において、
商用電源側に１次巻線が接続され、かつ１つの２次巻線が形成された電源トランスと、
前記電源トランスの２次巻線側に並列に接続され、かつ前記患者回路に接続される第１のスイッチングトランスと、
前記電源トランスの２次巻線側に並列に接続され、かつ前記２次回路に接続される第２のスイッチングトランスと、
を備えたことを特徴とする内視鏡用電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡及び内視鏡周辺装置を電気的に動作させる電源を供給する内視鏡用電源回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医療用分野及び工業用分野で内視鏡が広く採用されるようになった。また、内視鏡には、挿入部の先端に撮像素子を設けた電子内視鏡が広く用いられる状況にある。
【０００３】
特に医療用分野においては、生体内に電子内視鏡が挿入されるので、撮像素子等と接続される患者側回路（患者回路）を他の回路と電源を絶縁する必要があり、例えば特開平６−２９６５８２号公報では電子内視鏡等装置の電源供給回路が開示されている。
【０００４】
この特開平６−２９６５８２号公報では、１つの電源トランスの２次側に患者回路用と、他の出力側回路（２次回路ともいう）用とに分離された複数の電圧を供給する電源を設けている。
【０００５】
そして、上記電源トランスの２つの分離された２次巻線各々に接続したスイッチングレギュレーター群により複数の電源を形成するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の構成によると、患者回路とこれに絶縁された他の回路（出力側回路或いは２次回路）毎に電源トランスの２次巻線が複数必要となり、その分回路が複雑になる問題がある。
【０００７】
（発明の目的）
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、患者回路と２次回路毎に電源トランスにおける２次巻線を複数必要とせず、回路構成を簡素化する内視鏡用電源回路を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の内視鏡用電源回路は、体腔内に挿入される内視鏡における少なくとも撮像素子を動作させる患者回路と、該患者回路と絶縁された２次回路とに供給する電源を生成する内視鏡用電源回路において、商用電源側に１次巻線が接続され、かつ１つの２次巻線が形成された電源トランスと、前記電源トランスの２次巻線側に並列に接続され、かつ前記患者回路に接続される第１のスイッチングトランスと、前記電源トランスの２次巻線側に並列に接続され、かつ前記２次回路に接続される第２のスイッチングトランスと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１及び図２は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態を備えた内視鏡装置の全体構成を示し、図２は第１の実施の形態の内視鏡用電源回路の構成を示す。
【００１０】
図１に示すように内視鏡装置１は、撮像素子を内蔵した電子内視鏡２と、この電子内視鏡２が接続されるビデオプロセッサ３と、このビデオプロセッサ３と接続され、映像信号を表示するモニタ４とから構成される。
【００１１】
電子内視鏡２は細長の挿入部５とその後端に設けられた操作部６と、この操作部６から延出されたユニバーサルコード７とを有し、その端部のコネクタ８がビデオプロセサ３に着脱自在に接続される。この電子内視鏡２内には照明光を伝送するライトガイド１１が挿通され、コネクタ９をビデオプロセッサ３に接続することにより、ライトガイド１１の手元側端部にはビデオプロセッサ３内部に設けた光源部１２から照明光が供給される。
【００１２】
つまり、光源部１２内の光源ランプとしての例えばハロゲンランプ１３の照明光がコンデンサレンズ１４で集光されてライトガイド１１の手元側端部に供給され、このライトガイド１１により伝送された照明光はライトガイド１１の先端部が取り付けられた照明窓から体腔内などの被写体側に出射され、被写体を照明する。
【００１３】
光源部１２のハロゲンランプ１３及びこれを冷却するファン１５には、ビデオプロセッサ３内に設けた内視鏡用電源回路（以下、単に電源回路と略記）１６からその点灯動作及び回転動作に必要な電源が供給される。
また、この電源回路１６はビデオプロセッサ３内の撮像素子に接続された患者回路１７と、この患者回路１７と電源が絶縁された２次回路１８とにそれらを構成する各回路にその動作に必要な電源を供給する。
【００１４】
上記照明光で照明された被写体は照明窓に隣接して設けられた対物レンズ２１によりその結像位置に像を結ぶ。この結像位置には例えばＣＣＤ２２が配置され、被写体像は光電変換される。このＣＣＤ２２には患者回路１７を構成するＣＣＤドライバ２３からＣＣＤドライブ信号が印加されることにより、光電変換された撮像信号が出力され、この撮像信号は患者回路１７内のプリプロセス回路２４に入力される。
【００１５】
このプリプロセス回路２４で前処理された信号は絶縁伝送手段としての例えばフォチカプラ２５を経て２次回路を構成するポストプロセス回路２６に入力され、輝度色分離処理等されて例えばＲＧＢ信号に変換され、モニタ４に出力され、モニタ４の表示面に被写体像をカラー表示する。
【００１６】
上記電源回路１６は商用電源から光源部１２の構成要素を駆動する電源と、患者回路１７及び２次回路１８の各構成要素を駆動する電源を生成する。この電源回路１６の具体的な構成を図２に示す。
【００１７】
商用電源からの１次入力がフィルタ３１に入力される。このフィルタ３１はＥＭＣノイズを対策するために設けられている。フィルタ３１の出力は整流回路３２に入力され、交流から直流に整流される。整流回路３２の後にはスイッチング回路３３が設けられ、スイッチング回路３３によるスイッチング動作でスイッチングトランス３４の１次巻線３５にスイッチング電流を流すようにしている。  スイッチングトランス３４の２次巻線３６は２次側の整流回路３７に入力され、スイッチングされた電流から直流に整流される。
【００１８】
スイッチングトランス３４は１次巻線３５と２次巻線３６の間で分離絶縁される構造となっている。整流回路３７の出力は２次側の負荷であるハロゲンランプ１３、図示しないソレノイド、ファン１５に供給される。つまり光源部１２にその動作に必要な電源を供給する。
【００１９】
ハロゲンランプ１３は電子内視鏡２の照明をするためのランプである。なお、この２次電圧は例えば２４Ｖに設定されている。２次電圧の安定化のため、ＰＷＭ制御回路４０が設けられ、２次電圧を検出し、２次電圧が一定になるようなスイッチングパルスの幅を制御し、スイッチング回路３３にスイッチングパルスを力する。
【００２０】
本実施の形態では整流回路３７の出力はそれぞれ２次回路電源回路４１及び患者回路電源回路４２に入力され、この整流回路３７の出力から２次回路電源と患者回路電源とをそれぞれ生成するようにしている。つまり、スイッチングトランス３４の単一の２次巻線３６の整流出力から２次回路電源と患者回路電源とをそれぞれ生成するようにしていることが特徴となっている。
【００２１】
具体的には整流回路３７の出力端に２次回路用のスイッチング回路４３が接続され、そのスイッチング回路４３からスイッチングトランス４４の１次巻線が接続され、スイッチングトランス４４の２次巻線から図示しない整流回路を介して２次回路用＋５Ｖ電源に接続される。そして、２次回路１８における＋５Ｖで動作する回路或いは回路素子に動作電源を供給する。
【００２２】
また、整流回路３７の出力端に２次回路用のスイッチング回路４５が接続され、そのスイッチング回路４５からスイッチングトランス４６が接続され、スイッチングトランス４６の２次巻線から図示しない整流回路を介して２次回路用＋１２Ｖ電源に接続される。そして、２次回路１８における＋１２Ｖで動作する回路或いは回路素子に動作電源を供給する。
【００２３】
更に、整流回路３７の出力端に２次回路用のスイッチング回路４７が接続され、そのスイッチング回路４７からスイッチングトランス４８が接続され、スイッチングトランス４８の２次巻線から図示しない整流回路を介して２次回路用−１２Ｖ電源に接続される。そして、２次回路１８における−１２Ｖで動作する回路或いは回路素子に動作電源を供給する。
【００２４】
また、整流回路３７よりスイッチング回路４９が接続され、そのスイッチング回路４９から患者回路用の絶縁をしたスイッチングトランス５０が接続され、スイッチングトランス５０の２次巻線から図示しない整流回路を介して患者回路用＋１５Ｖ電源に接続される。そして、患者回路１７における＋１５Ｖで動作する回路或いは回路素子に動作電源を供給する。
【００２５】
また、整流回路３７の出力端にはスイッチング回路５１が接続され、そのスイッチング回路５１から患者回路用に絶縁したスイッチングトランス５２が接続され、スイッチングトランス５２の２次巻線から図示しない整流回路を介して患者回路用−１５Ｖ電源に接続される。そして、患者回路１７における−１５Ｖで動作する回路或いは回路素子に動作電源を供給する。
【００２６】
以上構成したように、一つのスイッチングトランス３４の一つの２次巻線から２次回路１８と患者回路１７とで各々必要な電源を別々にスイッチング回路（４３、４５、４７、４９、５１）によって必要な電圧を得るようにしている。
スイッチング回路（４３、４５、４７、４９、５１）はフィードバック制御回路を持たず、スイッチング回路と各々の回路に必要な電圧を供給する巻線比のスイッチングトランスによって構成されている。
【００２７】
本実施例の動作は各々の回路に必要な電圧が一定に制御される。これはＰＷＭ制御回路４０によって２次側に電圧変化がフィードバックされた結果、一定にコントロールされる。各々の回路に発生した負荷の変化は２次巻線３６の電流変化となって表れるため、一つのＰＷＭ制御回路４０により２次側の電圧を検出していれば制御が可能である。
本実施の形態によれば、患者回路と２次回路毎に２次巻線を複数必要とせず、回路を簡素化することが出来る。
【００２８】
つまり、本実施の形態によれば、電源トランスとしてのスイッチングトランス３４の単一の２次巻線から患者回路用の電源と２次回路用の電源とを形成するようにしているので、電源トランスの２次巻線を複数とした場合に比べてより回路構成を簡単にできる。また、従来例よりも制約されない電源トランスを使用できる。
【００２９】
スイッチング方式の電源において、複数の２次側の電流に供給するために複数の２次巻線を設ける方法が考えられるが、２次巻線の内、フィードバックが出来る巻線数に制限があるため、フィードバックのかかっていない巻線で大きな負荷変動があった場合にフィードバックがかからずに他の巻線の出力が変動してしまう問題があるが、本実施の形態によれば、スイッチングトランス３４の出力を単一の２次巻線で構成出来るため、安定したフィードバックがかけられるので、負荷変動の影響を少なくすることができる。
【００３０】
また、必要な電源電圧の数が増減してもそれに応じて必要な電源回路を増減させれば良いので、電源の多様化が可能となる
また、電源トランスとしてスイッチングトランス３４を採用しているので、商用電源に１次側が直接接続される電源トランスを用いた場合よりも（高周波でスイッチングするスイッチングトランス３４により）小型軽量化ができる。つまり、電源回路を小型かつ軽量化できる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図３を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
第１の実施の形態とは２次回路用電源回路４１の内部構成が異なる。つまり、第１の実施の形態でスイッチング回路４３、４５、４７及びスイッチングトランス４４、４６、４８が採用された部分が本実施の形態では３端子レギュレータ６１、６２、６３に置き換えている。
【００３２】
第１の実施の形態の患者回路用電源回路４２のスイッチング回路４９、５１及びスイッチング用トランス４８、５０はそのまま用いている。２次回路は絶縁の必要がなく、２４Ｖからそれぞれの回路に必要な電圧を安定して作成する必要がある。このため、ドロッパ型の３端子レギュレータを用いている。
【００３３】
その動作は第１の実施の形態と同じである。
また、本実施の形態は第１の実施の形態とほぼ同様の効果を有する。
【００３４】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図４を参照して説明する。本実施の形態は第２の実施の形態を変形して構成となっている。
第２の実施の形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３５】
第２の実施の形態の２４Ｖハロゲンランプ１３の前にソフトスタート回路６４を設けている。このソフトスタート回路６４の役割はハロゲンランプ１３の寿命を長くするためである。
【００３６】
ソフトスタート回路６４はスイッチングトランス３４の２次巻線に出力してから電流を除々に増加させて、突入電流をなくす。
その他の作用及び効果は第１の実施の形態とほぼ同様である。
【００３７】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を図５を参照して説明する。本実施の形態は第２の実施の形態を変形して構成となっている。
第２の実施の形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
【００３８】
本実施の形態は、図３において患者回路用電源回路４２を構成するスイッチングトランス５０、５２の出力側に過大な電流を検出する過大電流検出回路７１、７２をそれぞれ設け、過大電流を検出した場合には患者回路用電源回路４２の電源を遮断する構成にしている。
【００３９】
具体的にはスイッチング回路４９、５１の入力端と整流回路３７の出力端との間に遮断回路として例えばリレー回路７３を設け、過大電流検出回路７１、７２の論理和出力でこのリレー回路７３を遮断させるようにしている。その他は第２の実施の形態と同様の構成である。
【００４０】
なお、過大電流検出回路７１は電流検出センサとそのセンサ出力が通常状態での電流の最大値を越えたか否かを比較する比較回路とで構成できる。
本実施の形態は故障等で患者回路を構成する電源に過大な電流が流れた場合には速やかに患者回路側の電源全体を遮断するようにしているので、過大な電流が継続して流れた場合による悪影響を防止できる。その他は第２の実施の形態と同様の効果がある。
なお、リレー回路７３をスイッチングトランス３４の１次側に設け、過大電流検出回路７１、７２の論理和出力で遮断するようにしても良い。
【００４１】
なお、上述した各実施の形態において、回路の必要性に従って、スイッチング電源にフィードバック機能を持たせてスイッチングレギュレータとすることも可能である。
【００４２】
また、回路の必要性に応じて患者回路との分離絶縁が必要である時には、トランスの巻線を絶縁が確保できる分離した構成のスイッチング電源またはスイッチングレギュレーターとすることも可能である。
２次回路であっても必要な部分に分離構造が容易に構築できる。
【００４３】
［付記］
１．体腔内に挿入される内視鏡における電気素子等を動作させる患者回路と、該患者回路と絶縁された２次回路とに供給する電源を生成する内視鏡用電源回路において、
商用電源側に１次巻線が接続され、かつ１つの２次巻線が形成された電源トランスと、
前記２次巻線側に並列に接続され、患者回路に供給する患者回路用電源回路と、２次回路に供給する２次回路用電源回路と設けたことを特徴とする内視鏡用電源回路。
【００４４】
２．付記１において、前記電源トランスはスイッチングトランスとし、スイッチング回路によってスイッチング電流が供給されるようにした。
３．付記１において、前記患者回路用或いは２次回路用電源回路は分離巻線によるトランスを設けたスイッチング電源回路で構成した。
【００４５】
４．付記１において、前記２次巻線側に設けた複数の電源回路の１つにソフトスタート回路機能を持たせた。
５．付記１において、前記２次巻線側に設けた複数の電源回路の１つを３端子レギュレータで構成した。
６．付記１において、前記患者回路用電源回路に過大電流を検出する過大電流検出回路を設け、前記過大電流を検出した場合には少なくとも患者回路用電源回路を遮断する。
【００４６】
７．内視鏡用電源回路において、
１次巻線と１つの２次巻線が形成されるトランスと、
この２次巻線に接続され複数の電源を供給する複数の電源回路を設けた
ことを特徴とする内視鏡用電源回路。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、単一の２次巻線を有する電源トラ     ンスで患者回路と２次回路とにその動作に必要な複数の電源回路を構成でき、回路を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を備えた内視鏡装置の全体構成図。
【図２】第１の実施の形態の内視鏡用電源回路の構成を示す回路図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の内視鏡用電源回路の構成を示す回路図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の内視鏡用電源回路の構成を示す回路図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の内視鏡用電源回路の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１…内視鏡装置
２…電子内視鏡
３…ビデオプロセッサ
４…モニタ
１２…光源部
１３…ハロゲンランプ
１５…ファン
１６…（内視鏡用）電源回路
１７…患者回路
１８…２次回路
２２…ＣＣＤ
２４…プリプロセス回路
２５…フォトカプラ
２６…ポストプロセス回路
３１…フィルタ
３２…整流回路
３３…スイッチング回路
３４…スイッチングトランス
３７…整流回路
４０…ＰＷＭ回路
４１…２次回路用電源回路
４２…患者回路用電源回路
４３、４５、４７、４９、５１…スイッチング回路
４４、４６、４８、５０、５２…スイッチングトランス
【図１】
0003540630.tif 000002
【図２】
0003540630.tif 000003
【図３】
0003540630.tif 000004
【図４】
0003540630.tif 000005
【図５】
0003540630.tif 000006