(57)【要約】バッテリーで給電される携帯光源を組み込んだ携帯イメージ装置であり、選択された出力電圧を供給して、光源の出力は調整され、規制される。これにより、この携帯イメージシステムの手段により、観察された関心のあるオブジェクトのイメージを照明するための使用として、光源が選択された照明レベルおよび選択された色温度を与える。
2005520309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯イメージ装置で用いられる、選択された照明レベルおよび色温度の照明光を出力するための装置であり、
電源を供給するバッテリーと、
光源と、
前記光源をバッテリーに接続するパワー調整回路であり、照明光の所望の照明レベルおよび所望の色温度を表す選択されたしきい値パラメータに基づき、電源を調節するパワー調整回路と、および
イメージを発生させるための携帯イメージ装置とを備え、
前記パワー調整回路は、選択されたしきい値パラメータに基づき、照明レベルおよび実質的に一定の色温度の照明光を前記光源に出力させる装置。
【請求項２】
前記携帯イメージ装置は、内視鏡、喉頭鏡、産業用ボロスコープ、ビデオ内視鏡、ビデオ喉頭鏡、産業用ビデオボロスコープのグループから選択される請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記光源は、照明の定格および色温度の定格を有する請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記パワー調節回路は、照明定格と異なる選択された照明レベルまたは、色温度定格と異なる選択された色温度に再定格化するために、光源を調節する請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記バッテリーは、再充電可能である請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記バッテリーは、再充電できないものである請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記バッテリーは、リチウムイオンバッテリーである請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記パワー調整回路は、スイッチング電圧レギュレータを備える請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記光源はタングステン電球である請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記パワー調整回路は、照明帰還装置を備え、この照明帰還装置は照明光の照明レベルまたは色温度を測定する請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記携帯イメージ装置で生じたイメージを観察するために、ビデオカメラおよびディスプレイシステムを更に備える請求項１記載の装置。
【請求項１２】
携帯イメージ装置で用いられる、選択された照明レベルおよび色温度の照明光を出力するための装置であり、
電源を供給するバッテリーと、
照明の定格および色温度の定格を有する光源と、および
前記光源をバッテリーに接続するパワー調整回路であり、光源を、照明の定格と異なる選択された照明レベルに、または、色温度の定格と異なる選択された色温度に再定格化するために、電気的パワーを調節するパワー調整回路とを備える装置。
【請求項１３】
イメージを発生させるための携帯イメージ装置を更に備える請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記携帯イメージ装置は、内視鏡、喉頭鏡、産業用ボロスコープ、ビデオ内視鏡、ビデオ喉頭鏡、産業用ビデオボロスコープからなるグループから選択される請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記携帯イメージ装置で生じたイメージを観察するためにビデオカメラおよびディスプレイシステムを更に備える請求項１３載の装置。
【請求項１６】
前記バッテリーは、再充電可能である請求項１２記載の装置。
【請求項１７】
前記バッテリーは、再充電できないものである請求項１２記載の装置。
【請求項１８】
前記バッテリーは、リチウムイオンバッテリーである請求項１２記載の装置。
【請求項１９】
前記パワー調整回路は、スイッチング電圧レギュレータを備える請求項１２記載の装置。
【請求項２０】
前記光源はタングステンフィラメント電球である請求項１２記載の装置。
【請求項２１】
前記パワー調整回路は、照明帰還装置を備え、この照明帰還装置は照明光の照明レベルまたは色温度を測定する請求項１２記載の装置。
【請求項２２】
携帯イメージ装置で用いられる、選択された照明レベルおよび色温度の照明光を出力するための装置であり、
電源を供給するバッテリーと、
照明の定格および色温度の定格を有する光源と、
前記光源をバッテリーに接続するパワー調整回路であり、照明光の所望の照明レベルおよび所望の色温度を示す、選択されたしきい値パラメータに基づき電源を調節し、そして、パワー調整回路は、光源を、照明の定格と異なる選択された照明レベルに、または、色温度の定格と異なる選択された色温度に再定格化するために、電気的パワーを調節するパワー調整回路と、および
イメージを発生させる携帯イメージ装置とを備え、
前記パワー調整回路は、選択されたしきい値パラメータに基づき、照明レベルおよび実質的に一定の色温度の照明光を前記光源に出力させる装置。
【請求項２３】
前記携帯イメージ装置は、内視鏡、喉頭鏡、産業用ボロスコープ、ビデオ内視鏡、ビデオ喉頭鏡、産業用ビデオボロスコープのグループから選択される請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記携帯イメージ装置で生じたイメージを観察するために、ビデオカメラおよびディスプレイシステムを更に備える請求項２２記載の装置。
【請求項２５】
前記パワー調整回路は、スイッチング電圧レギュレータを備える請求項２２記載の装置。
【請求項２６】
前記パワー調整回路は、照明帰還装置を備え、この照明帰還装置は照明光の照明レベルまたは色温度を測定する請求項２２記載の装置。
【請求項２７】
携帯イメージ装置で用いられる、選択された照明レベルおよび色温度の照明光を出力するための方法であり、
バッテリーで電源を供給し、
照明の定格および色温度の定格を有する光源を選択し、
パワー調整回路を通じて前記光源をバッテリーに接続し、
照明光の所望の照明レベルおよび所望の色温度を示すしきい値パラメータを選択し、
選択されたしきい値パラメータに基づき、パワー調整回路で電気的パワーを調節し、
光源を、照明の定格と異なる選択された照明レベルに、または、色温度の定格と異なる選択された色温度に再定格化するために、パワー調整回路で電気的パワーを調節し、
選択されたしきい値パラメータに基づき、照明レベルおよび実質的に一定の色温度の照明光を供給する方法。
【請求項２８】
携帯イメージ装置でイメージを発生させるステップを更に備える請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記携帯イメージ装置は、内視鏡、喉頭鏡、産業用ボロスコープ、ビデオ内視鏡、ビデオ喉頭鏡、産業用ビデオボロスコープのグループから選択される請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記携帯イメージ装置で生じたイメージを、ビデオカメラおよびディスプレイシステムで観察するステップを更に備える請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
前記バッテリーは、再充電可能である請求項２７記載の方法。
【請求項３２】
前記バッテリーは、再充電できないものである請求項２７記載の方法。
【請求項３３】
前記バッテリーは、リチウムイオンバッテリーである請求項２７記載の方法。
【請求項３４】
前記パワー調整回路は、スイッチング電圧レギュレータを備える請求項２７記載の方法。
【請求項３５】
前記光源はタングステン電球である請求項２７記載の方法。
【請求項３６】
照明帰還装置で照明光の照明レベルまたは色温度を測定する請求項２７記載の方法。
【請求項３７】
携帯内視鏡イメージシステムであり、
電源を供給するバッテリーと、
光源と、
電源を調節し、選択された出力電圧レベルを維持するための電圧レギュレータを有するするパワー調整回路と、
選択された色温度の照明光を与えるために、選択された照明レベルおよび選択された色温度を有する光源と、
照明光により照らされたオブジェクトのイメージを観察するための携帯イメージ装置とを備え、
前記パワー調整回路は、選択されたしきい値パラメータに基づき、実質的に一定の出力電圧レベルを出力し、そして、前記光源は、選択されたしきい値パラメータに基づき、実質的に一定の照明レベルおよび実質的に一定の色温度を出力する携帯内視鏡イメージシステム。
【請求項３８】
携帯照明システムであり、
携帯電源と、
選択された照明レベルおよび選択された色温度を有する光源と、
選択されたしきい値パラメータに基づき、一定電圧レベルを出力するパワー調整回路とを備え、
前記光源は、選択された照明レベルよりも高い、実質的に一定の照明レベルおよび実質的に一定の色温度を出力し、そして、選択された色温度から紫外の方にシフトした色定格を出力する携帯照明システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
[優先権主張のドキュメント]
この出願は、2002年4月10日出願の米国の仮出願 601371,556の35 U.S.C 119(e)に基づき主張されたものである。
【０００２】
[発明の分野] 
この発明は、医療用の内視鏡、喉（こう）頭鏡、他の携帯医療用照明デバイス、および産業用ボロスコープでの使用のために光を供給するために用いられる、パワー調節サブシステムを具備した携帯光源システムに関する。
【０００３】
[発明の背景] 
内視鏡の使用はますます多くの分野で重要になりつつある。例えば、内視鏡は、遠隔に体腔を見る内科医の能力を非常に増強する場合のように、著しい長所を与える多くの医学的処置のために広く使用される。内視鏡は、外科的処置のために広く利用されているだけでなく、喉頭鏡を気管中に置く場合のように、体腔に内科医が正確に医療用具を導入するのを支援するためにも利用されている。照明レベルおよび照明光の色温度は選択されており、これらの利用で維持されなくてはならない。
【０００４】
例えば、外科的処置では、内科医には、処置を正確に、かつ、適時の方法で実行するために、処置されるべき体腔が十分に照明されていることが絶対的に重要となる。照明レベルが貧弱な場合、内科医が処置を無事故で行うことは挑戦である。さらに、照明レベルが貧弱な場合、内科医が行う処置を遅くし、このことが、患者が麻酔下にある時間を長くし、そのことは著しく不適当である。したがって、選択された最小の照明レベルにが必要であり、長い処置を通じて維持されなくてはならない。例えば、喉頭鏡のような医療機器が身体に挿入されるような利用では、照明レベルが非常に重要であることを注目すべきである。適切な照明なしでは、内科医は、損傷を引き起こさずに、例えば声帯に喉頭鏡を適切に挿入することに困難を伴う。
【０００５】
医療への適用で適切な照明レベルを維持することだけでなく、照明光の適切な色温度を維持することも非常に重要である。例えば、多くの外科の処置では、内科医は、潜在的な処置が起こるエリアか穴を最初に検査し、そして彼が観察したものに基づき、構造を認識し、いかに進むかを決定しなければならない。１つのタイプの組織と別のものとを正確に差別化することは、それ故、診断のみならず、処置を無事故で行うことは、重要である。したがって、照明光の色温度は正確に供給され、処置全体にわたって維持されなくてはならない。
【０００６】
内視鏡検査はさらに産業への適用にとってますます重要になっている。例えば、光源を内蔵するボロスコープは小型のパイプライン、機械類の内部動作を照らし映し出すために利用される。照明レベルおよび照明する光の色温度もこれらの適用のために維持されなければならない。
【０００７】
例えば、ボロスコープが、小さなパイプライン、穴および機械類の内部動作の検査のために利用される場合、多くの応用では、設備が危険にさらされたか、失敗が切迫しているかどうか断定するために、詳細に映し出すことが重要である。貧弱な照明レベルのためにあるいは観察した色の認識が困難なために、欠陥を発見できない時は、破滅的な結果に至る。したがって、全検査の全体にわたる、有効な照明レベルおよび正確な色温度の維持は非常に重要である。
【０００８】
医療および産業への適用として使用されるポータブルで軽量の内視鏡検査システムもますます利用されている。伝統的に、携帯内視鏡、喉頭鏡、他の携帯医療照明装置および産業用ボロスコープのための光源は、バッテリーで給電される光源、およびバッテリーと光源との接続、分離のためのある手段を含む。しかしながら、携帯電源を備えるこの単純な手段は、その使用を大きく制限するいくつかの固有の問題を持つ。
【０００９】
一次および二次の電気化学による電源の特性により、利用できる合計のエネルギー低下に伴い電圧が低下するという放電特性を有する。いくつかのバッテリー・タイプについては、これは内部インピーダンスの増大によるものであり、他のバッテリーでは、内部インピーダンスの増大および開回路電圧の一般的な低下との双方によるものである。同じ２次システムについては、バッテリーの経時および使用履歴が、さらに内部インピーダンス(それは次に好ましくない電圧減少に帰着する)の増加を引き起こす。
【００１０】
電圧対放電(使用)時間のプロットでは、カーブの傾斜は、放電電流だけでなく、上述のものに依存する。典型的には、傾斜はより大きな電流につれて増大する。内視鏡、喉頭鏡、他の携帯医療照明装置および産業用のボロスコープで利用されるような光源に給電している時、、電圧の低下は光源の出力を指数関数的に減少させ、光色温度を低下させるか、あるいはシフト((例えば赤へのシフト)させる。照明光の強度および色温度の適用が臨界的となる、医療および工業用の照明では、このことは好ましくなく、多くの実例で許容できない。さらに、一次電池、特に小型、軽量化のために比較的小さいバッテリーが使用される場合、たとえバッテリーが比較的大きい残りのパワー力をまだ持っていても、回路電圧の低下により許容できない。したがって、これらの重要な適用での光源に給電するために使用された時、不十分な電圧出力により、一次電池の使用可能な寿命は非常に低減される。
【００１１】
したがって、内視鏡、喉頭鏡、他の医療機器、および産業用ボロスコープで使用されるような携帯光源システムで望まれるのは、バッテリーの寿命にわたって光出力の強度が変化しないことである。
【００１２】
また、内視鏡、喉頭鏡、他の医療機器、および産業用ボロスコープで使用されるような携帯光源システムで望まれるのは、バッテリーの寿命にわたって光出力の色温度が変化しないことである。
【００１３】
さらに、内視鏡、喉頭鏡、他の医療機器、および産業用ボロスコープで使用されるような携帯光源システムで望まれるのは、実用的な使用において、厳しい出力要求を維持しながらも、バッテリーに蓄えられたすべてのエネルギーを効率的に利用することである。
【００１４】
さらに、内視鏡、喉頭鏡、他の医療機器、および産業用ボロスコープで使用されるような携帯光源システムで望まれるのは、厳しい出力要求を維持しながらも、サイズの最小化である。
【００１５】
[発明の概要]
これらの目的は、バッテリーに接続されたパワー調節回路の出力に光源が接続されたシステム構成を備えることにより達成される。この構成は、バッテリー状態における変化にかかわらず、光源に供給される一定の電圧レベルを与える。光源に一定の電圧レベルを供給することは、それにより、照明の一定のレベルを保証し、光源色のシフトを防ぐ。
【００１６】
パワー調節回路は、さらに、光強度の低下あるいは色の変化を引き起こさない、決定された一定の電圧出力を実質的に維持する一方、バッテリーに格納された利用されるべきエネルギーの割合をより大きくすることを許可する。この効率の増加は、「使用コスト」に肯定的な影響を及ぼすであろう。パワー調節回路は、定出力または適した出力のステップアップ、ステップダウン、またはステップのアップ/ダウンの電圧調整のようないくつかの形式を含んでもよい。
【００１７】
この構成は、さらにこの場合光源の再定格付けを可能にし、タングステン・フィラメント電球の場合、早期のフィラメント焼損を引き起こさずに、光源の効率および色温度を増加させるようにできる。フィラメント電圧の10%の増加は、ほぼ光出力の40%の増加および望ましいより高い色温度に帰着するが、それはフィラメント寿命の70%の減少を引き起こす。電球を再定格付けする場合、印加電圧とフィラメント寿命との逆の指数関数(12乗)関係は、印加電圧の厳しい制御を要求する。この発明は、光源出力を制御し安定させるための光出力フィードバックを利用する適応性のある装置として構成されることが更に意図されている。
【００１８】
１つの有利な実施例では、携帯イメージ装置で利用される選択された照明レベルおよび色温度の光を照らすための装置は、バッテリーを含み、電源および光源を備える。この装置はバッテリーを光源に接続するパワー調整回路を備え、そのパワー調整回路は、所望の照明レベルを示す選択されたしきい値パラメーターおよび照明光の所望の色温度に基づき電力を調節する。この装置はイメージを生成する、携帯イメージ装置をさらに含む。最後に、この装置は、選択されたしきい値パラメーターに基づいた照明レベルおよび本質的に一定の色温度の照明光を光源が提供するように、パワー調節回路を備える。
【００１９】
別の有利な実施例では、携帯イメージ装置で使用される、選択された照明レベルおよび色温度の照明光を与えるための装置が提供され、照明の定格および色温度の定格を有する。 この装置は、さらに光源とバッテリーを接続するパワー調節回路を含み、そのパワー調節回路は、光源を、照明の定格と異なる、選択された照明レベルに、または、色温度の定格と異なる、選択された色温度に再定格化するために、電気的パワーを変更する。
【００２０】
さらに別の有利な実施例では、携帯イメージ装置で利用される、選択された照明レベルおよび色温度の照明光を与えるための装置が提供され、電気的パワーを供給するバッテリー、および、照明の定格および色温度の定格を有する光源を備える。この装置はさらに、バッテリーを光源に結び付けるパワー調節回路を備え、これは、照明光の所望の照明レベルおよび所望の色温度を示す、選択されたしきい値パラメーターに基づき、電気的パワーを調節する。このパワー調整回路は、光源を、照明の定格と異なる選択された照明レベルまたは、色温度の定格と異なる選択された色温度に再定格化するために電気的パワーをも変更する。 この装置は、イメージを発生する携帯イメージ装置をさらに備え、パワー調整回路は、選択されたしきい値パラメーターに基づいた照明レベルおよび本質的に一定の色温度の照明光を光源が出力するようにする。
【００２１】
更に別の有利な実施例では、選択された照明レベルおよび色温度を与え、携帯イメージ装置に利用される方法が提供され、その方法は、バッテリーで電気的パワーを供給し、照度の定格および色温度の定格を持つ光源を選択し、そして、パワー調整回路を通じて光源をバッテリーに接続するステップを備える。この方法は、照明光の所望の照明レベルおよび所望の色温度を表すしきい値パラメーターを選択し、そして、選択されたしきい値パラメーターに基づきパワー調整回路で電力を調節するステップをさらに含む。この方法は、光源を、照明の定格と異なる選択された照明レベルまたは、色温度の定格と異なる選択された色温度に再定格化するために、パワー調整回路で電力を変更し、そして、選択されたしきい値パラメーターに基づき、照明レベルおよび本質的に一定の色温度の照明光を供給するステップをさらに含む。
【００２２】
さらに別の有利な実施例では、携帯内視鏡のイメージシステムが提供され、電力を供給するバッテリー、および、電力を調節し、選択された出力電圧のレベルを維持するために電圧レギュレータを有するパワー調整回路を備える。この装置は、選択された色温度の照明光を与えるために、選択された照明レベルおよび選択された色温度を持つ光源、および照明光によって照らされたオブジェクトの像を見るために携帯イメージ装置を備える。さらに、パワー調整回路は、選択されたしきい値パラメーターに基づき本質的に一定の出力電圧レベルを提供し、前記光源は、選択されたしきい値パラメーターに基づき、本質的に一定の照明レベルおよび本質的に一定の光色温度を提供する。
【００２３】
更に別の有利な実施例では、携帯イメージシステムは、携帯電源、選択された照明レベルおよび選択された色温度を持つ光源および、選択されたしきい値パラメータに基づき一定の電圧レベルを提供するパワー調整回路。更に、光源は、選択された照明レベルよりも高い、本質的に一定の照明レベル、および選択された色温度から紫外の方にシフトされた色定格を与えるために、再定格化する。
【００２４】
この発明およびその個々の特徴および利点は、以下の詳細な記述およびそれに関連した図面からより明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
図１は公知技術のブロック図
【００２６】
図２はこの発明の有利な実施例を示したブロック図
【００２７】
図３は、この発明の別の有利な実施例を示したブロック図
【００２８】
図４は、この発明の更に別の有利な実施例を示した、図２に基づくブロック図
【００２９】
図５は、この発明の更に別の有利な実施例を示した、図２に基づくブロック図
【００３０】
図６は、図４の実施例の回路図を示した図
【００３１】
図７は、図５の実施例の回路図を示した図
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
種々に適用される携帯光源を提供する従来技術として多くの形態が周知である。その基本的なものを図１に例示する。図１には携帯光源１０が示され、これは一般に、例えばバッテリーからなる電源１２および、照明光を出力する光源１６を備える。
【００３３】
様々なタイプの携帯電源はバッテリー(それらは再充電可能のものか、そうでないものであった)を含んで利用されていた。さらに、用途および所望の照明出力に基づき、様々なタイプの光源が選択され利用されていた。
【００３４】
図１中のスイッチは、手動および自動の双方を含む多くの異なるタイプのスイッチ装置からなる。さらに、電源１２から抽出されるエネルギーの量を最大限にするために、様々な装置が用いられていた。特に、システムは、例えば再充電可能なニッケルカドミウムおよびニッケル水素バッテリーに関連したメモリ問題と名付けられたものを克服するために、電源１２によるパワー出力を増強することに向けられていた。しかしながら、先行技術では、照明光の選択された照明レベルおよび選択された色温度は、医学と産業用への適用に高度に望ましい、選択されたパラメーターに基づいて維持されるように、光源１６の使用のために生成された回路電圧は、調整されず、規制もされていない。
【００３５】
この発明の好ましい実施例を図２に示す。図２において、携帯光源システム１００は、一般に、電源１１２、パワースイッチ１３０、パワー調整回路１１４および光源１１６を備える。
【００３６】
この電源１１２は、いずれかの適した携帯電源を備え、再充電可能あるいはそうでないものであってもよい。また、多くの異なるタイプのバッテリーが効果的に用いられてもよい。一つの好ましい実施例では、単一セルによる再充電可能なリチウムイオンバッテリーが電源１１２として有効的に用いられる。パワー調整回路１１４は、化学的性質、出力電圧、選択されたバッテリーのセル数、および選択された光源の定格および再定格によって変化する。
【００３７】
充電不可のバッテリーが使用されたなら、公知の使い捨てバッテリーで実際に使用できる量よりも、できるだけ多く利用できるものが望ましい。システムはできる限り多くのパワーをバッテリーから利用し、それにより、利用できる寿命を長くし、このことがユーザーに対して直接のコスト節約になるので、コストを節約した動作となる。
【００３８】
光源１１６は、多数の異なる光源のうちのいずれであってもよい。用途に応じて、光源１１６は、所望の照明レベルおよび/または所望の色温度に基づき選択される。光源１１６の照明レベルは、医療処置または産業用途を含む多くの適用で臨界的となる。光源１１６の寿命にわたって、一定の色温度が維持されることが重要である。従って、光源は、経年または使用で色が変化しないものを選択すべきである。
【００３９】
一つの好ましい実施例では、光源１１６は、タングステン電球からなり、これは、比較的小型で単純かつ低コストのために好ましい。またタングステン電球は、サイズのわりには、すぐれた発光レベルおよび色解像度を有する。明確にする目的のために、この明細書では、光源の再定格化は、光源に対してリストされた定格電圧よりも高い電圧の印加を意味する。タングステンフィラメントの光源では、より高い電圧の印加は、照明光のレベルを増すだけでなく、照明光のカラーを紫外の方にシフトさせる傾向がある。増した照明光レベルを持ち、かつ照明光を紫外域の方にシフトさせることは、より小型の光源の利用を可能にし、かつよりよいカラー解像度となるため、極めて望ましい。かわりに、光源に印加される電圧が定格電圧を上回って、より高ければ高いほど、光源の寿命期間が短くなる。従って、利点およびコストの節約(サイズの小型化、増した光出力およびよりよいカラー解像度、これらは寿命の短命化と相反する)については、装置の用途および目的とされる使用に応じて解析される必要がある。
【００４０】
パワー調整回路１１４は、電源１１２から光源１１６に供給される電圧レベルを規制するために備えられている。光源により発生された利用できるパワーを最大にするために、種々のシステムが用いられているが、図２のパワー調整回路は、回路の出力電圧が所望される照明レベル照明のカラー要求および、タングステンフィラメント光源の寿命のごとき種々の臨界に基づき選択されるように、規制される。パワー調整回路１１４は、多くのトポロジーに沿って構成されてもよく、例えば、それに限定されないが、フライバック、トランスを結合したパルス幅変調、トランスレスのパルス周波数変調である。
【００４１】
別の有利な実施例を図３に示す。携帯光源システム１００は図３に示され、機能の面では一般的に図２に示した携帯光源システムにいくつかの追加的な特徴を付加したものに対応する。図３に示した携帯光源システム１００は、通常、電源１１２、パワー調整回路１１４、光源１１６、パッケージ１１８、光源の帰還１１７およびビデオイメージ装置１２０を備える。
【００４２】
電源１１２、パワー調整回路１１４および光源１１６は一般的に、図２に関連して述べたパーツに対応し、それらの機能については繰り返して述べない。
【００４３】
光源の帰還１１７は、照明の帰還情報をパワー調整回路１１４に供給するために備えられている。多数の異なる用途で、安定した照明レベル、および正確な色温度を有する照明光を与えることは重要なので、光源の帰還１１７は、光源１１６で発生された実際の光を測定し、そして、その情報を、パワー調整回路１１４に供給し、これにより、実際の測定光に基づき回路電圧のレベルが自動で調節される。光源の帰還１１７は、照明レベルおよび/または照明の色温度を検知するために、いずれかの適した光検知デバイスを含むことができる。
【００４４】
図３に示したパッケージ１１８は、光源１１２、パワースイッチ１３０、パワー調整回路１１４および光源１１６を単一のコンパクトで人間工学に基づく、軽量の保護容器内に格納する。パッケージ１１８は、それに限定されないが、ポリカーボネート、金属、合金、あるいはそれらの結合物のごとき、いずれかの適した材料からなる。
【００４５】
また、図３にはイメージ装置１２０が示されている。このイメージ装置１２０は、例えば、内視鏡、喉頭鏡、他の携帯医療装置(照明を必要とするものか、又は、伝達してオブジェクト内の挿入エリアに照明を与えて観察するための光ガイドを有するもの)、ボロスコープ、または上述した携帯イメージビデオシステムのいずれかを取りこんだものを備える。パッケージ１１８がイメージ装置１２０と適切に係合(両者が容易に接続、切り離しができるように)するように設計されると、好都合である。その接続手段は、両者を確実にかつ安全的に二つを相互に結合する、種々の機械的な接続手段のいくつかを含んでもよく、例えば、それに限定されないが、当接による接合、凹凸による機械的な内部ロック、回転による内部ロック、口金による接続、針金、またはボールと爪による接続などである。二つのデバイスの偶然的な分離を防ぐために、さまざまなロック機構のいずれかが効果的に用いられてもよい。
【００４６】
イメージ装置１２０は、このイメージ装置１２０でピックアップされたイメージを表示するために、携帯電源(不図示)およびビデオイメージディスプレイ(不図示)を備えてもよい。多くの異なる内視鏡、喉頭鏡およびボロスコープは、特定の手順、患者の組織、または、産業用の用途に依存して選択される。パッケージ１１８は、選択されたイメージ装置１２０に効果的に合致するように、用途に応じて変化することが理解される。
【００４７】
図４は、携帯光源システム１００の別の好ましい実施例を示したブロック図である。電源１１２および光源１１６は、図２に関連はて既に述べているのでここでは再度述べない。また、図４でパワースイッチ１３０およびパワー調整回路１１４のブロック図が示されている。この実施例では、パワー調整回路１１４は、低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２および主の高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４を備える。
【００４８】
スイッチ１３０は、回路のパワーを扱うのに適した、いずれの切り離し用スイッチを備えてもよい。スイッチ１３０は、所望により、手動または自動のスイッチであってもよい。
【００４９】
主の高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４は、選択されたパラメータに基づき出力電圧レベルをステップアップおよび規制するために備えられている。主の高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４は、スイッチ１３０、低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２、および光源１１６に接続される。主の高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４は、例えば集積回路からなるレギュレータを用い、電源１１２から受け取った電力を所望の出力電圧レベルに変換する。たとえば、一つの実施例では、電源１１２は、一つの３．７Ｖセルの再充電可能なリチウムイオンバッテリを備え、光源１１６は、定格３．７Ｖのタングステン電球を備え、そして、所望の出力電圧レベルは４．２Ｖに選択される。この実施例では、主の高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４は、電源１１２より供給された３．７Ｖを所望の出力電圧レベルの４．２Ｖに変換し、そして所望の出力電圧レベルを維持する。この実施例での光源１１６の再定格化は、定格よりもほぼ５０％以上の照明光を与え、そして、光のカラーは、より白くなる(紫外の方にシフト)。このような光源１１６の再定格化は、図２に関連して先に述べたような利点を与える。
【００５０】
図４には低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２も示されている。低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２の単一の目的は、メインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４を駆動することである。高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４に供給された出力電圧が比較的低い場合、その回路は動作する上で困難を有する。比較的低いバッテリー電圧で適正な機能を確実にするために、低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２が備えられ、高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４にパワーを供給する。
【００５１】
低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２およびメインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４は、レギュレータを用いてもよく、このレギュレータは、集積回路またはいくつかの他の適した別個の構成を含む。
【００５２】
図５は、この発明の更に別の好ましい実施例を示す。図５は、一般的に図４に対応する携帯光源システム１００のブロック図を備え、更に、電源１１２、パワースイッチ１３０、パワー調整回路１１４および光源１１６を備える。パワー調整回路１１４は、高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４を含むことが図示されている。注目されるように、この特定の実施例では、低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２は用いられていない。メインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４が自身で容易にスタートアップできる程度に、回路に印加される電圧が十分に高い場合、低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２は不要である。特に、複数のバッテリーが用いられる場合や、バッテリーが高い電圧を供給する場合での適用では、駆動回路は必要でない。この実施例では携帯光源システム１００が簡素化され、全体のシステムの対応するサイズおよび重量は、追加されるパワー能力で増大することに注目すべきである。図５に示した残りの要素は、図４に関して先に述べているのでここでは開示しない。
【００５３】
図６は、図４に基づく実施例の回路図である。通常、携帯光源システム１００は、図６に示されるように、電源１１２(この場合はバッテリー)、スイッチ１３０、電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２、メインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４および光源１１６を備える。
【００５４】
パワースイッチ１１２、スイッチ１３０および光源１１６の機能および説明は図４に関連して既に述べているのでここでは述べない。
【００５５】
図６に示したように、メインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４は、集積化スイッチングレギュレータ回路１４０、トランジスタ１４２、抵抗(Ｒ1)１４４、抵抗(Ｒ２)１４６、抵抗(Ｒ３)１４８、コンデンサ(Ｃ１)１５０、ダイオード(Ｄ１)１５２、およびインダクタ(Ｉ１)１５４を備える。
【００５６】
この特定の実施例では、集積化スイッチングレギュレータ回路１４０は、メインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４に対するコントローラであり、図６で示したように、集積回路からなる。しかしながら先にも述べたように、そのコントローラは、適した個別の構成であってもよい。集積化スイッチングレギュレータ回路１４０は、バッテリー電圧、光源１１６のパワーおよび再定格要求に基づき選択される。集積化スイッチングレギュレータ回路１４０は、低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２の出力に接続されて給電される。集積化スイッチングレギュレータ回路１４０は、この実施例では、二つの帰還入力と一つの出力を有する。集積化スイッチングレギュレータ回路１４０は、その出力部がトランジスタ１４２のゲートに接続され、そのトランジスタを制御する。集積化スイッチングレギュレータ回路１４０の第１の帰還入力部は、抵抗(Ｒ２)１４６と抵抗(Ｒ３)１４８とのノードＮ１に接続される。集積化スイッチングレギュレータ回路１４０の第２の帰還入力部は、トランジスタ１４２のドレインおよび抵抗(Ｒ１)１４４の一端に接続される。
【００５７】
双方の抵抗(Ｒ２)１４６と抵抗(Ｒ３)１４８は、このペアに電流が流れないように、高いインピーダンスが選択される。この電圧ディバイダーは、光源１１６に加わる回路電圧を測定するために、効果的な電圧ノード(Ｎ１)に生成し、その電圧は、集積化スイッチングレギュレータ回路１４０の第１の帰還入力部に供給される。電圧ノードＮ１で読み取った電圧は、光源１１６に加わる電圧を追跡する。光源１１６に加わる実際の電圧の決定は、この測定が照明光の照明レベルおよび色温度の決定に与えられるので、重要である。
【００５８】
集積化スイッチングレギュレータ回路１４０は、内部基準値を有するコンパレータを更に備え、ノードＮ１で発生した電圧が内部基準値を超えた時、集積化スイッチングレギュレータ回路１４０は、トランジスタ１４２をスイッチオフする。しかしながら、ノードＮ１で発生した電圧が内部基準値を下回る時、集積化スイッチングレギュレータ回路１４０は、集積化スイッチングレギュレータ回路１４０への第２の入力に更に基づき、プログラムされたロジックシーケンスに基づいてトランジスタ１４２を動作させる。
【００５９】
一方、抵抗(Ｒ１)１４４は極めて低いインピーダンスに選択される。抵抗(Ｒ１)１４４の一端は、トランジスタ１４２のソースに接続され、他端は基準グランドに接続され、電圧信号を集積回路のスイッチングレギュレータ１４０の第２の入力部に供給する。更に、トランジスタ１４２のドレインは、インダクタｌ１に接続され、その他端は次に電源゜１１２の正極に接続される。トランジスタ１４２が動作すると、抵抗Ｒ１に電流が流れ始め、その結果、抵抗Ｒ１に流れる電流により、その電流に比例する電圧がノードＮ２に発生し、集積回路のスイッチングレギュレータ１４０に供給される。ノードＮ２に生じた電圧は、抵抗Ｒ１のインピーダンス(Ｒ１)１４４が有利に極めて小さく保たれているので、比較的小さいことに気づく。
【００６０】
集積回路のスイッチングレギュレータ１４０の出力は、例えばMOSFETのごとき電界効果トランジスタからなるトランジスタ１４２のスイッチングを制御する。MOSFETが効果的に用いられているが、いかなるトランジスタも効果的に使用できることにも気づくべきである。トランジスタ１４２は、集積回路のスイッチングレギュレータ１４０のプログラムされたロジックシーケンスにより動作し、光源１１６に供給される選択された出力電圧を維持するように、第１および第２の電圧を入力する。
【００６１】
また、メインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４内にコンデンサ(Ｃ１)１５０を備える。コンデンサ(Ｃ１)１５０は、一端が基準グランドに接続され、他端がスイチング整流ダイオード(Ｄ１)１５２を通じてインダクタ１５４のアクティブな端部に接続され、整流の光源１１６に対して並列に接続される。コンデンサ(Ｃ１)１５０は、過度の電圧リップルを防止するために、規制された出力のノードをバイパスさせる。
【００６２】
ダイオード(Ｄ１)１５２のアノードは、インダクタ(ｌ１)の一端に接続され、ダイオード(Ｄ１)１５２のカソードは出力コンデンサ１５０に接続される。ダイオード(Ｄ１)１５２は、トランジスタ１４２がアクティブになったとき、逆流を防止し、コンデンサ１５０を放電するために備えられる。
【００６３】
最後にインダクタ(Ｉ1)１５４は、一端が電源１１２の正側に接続され、他端が、ダイオード(Ｄ１)１５２のアノードおよびトランジスタ１２４のドレインで形成されたノードに接続される。回路にパワーが印加されると、トランジスタ１４２はターンオンし、インダクタ(ｌ１)１５４を通じて電流が流れる。トランジスタ１４２がターンオフすると、インダクタ(ｌ１)１５４に格納されたエネルギーがイオード(Ｄ１)１５２を通じて放電して、コンデンサ(Ｃ１)１５０を充電してブーストされた出力電圧を与える。
【００６４】
また図６に示したように、低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２は集積化スイッチングレギュレータ回路１５６およびインダクタｌ２を備える。ここでも集積回路が用いられているが、いずれかの適した別個の形態が効果的に用いられてもよい。インダクタ(ｌ２)１５８は、集積化スイッチングレギュレータ回路１４０を駆動するため、集積化スイッチングレギュレータ回路１５６による使用のためのエネルギーを蓄える。集積化スイッチングレギュレータ１５６は、内部で電界効果トランジスタで給電される。動作は、コンバータレギュレータ１３４に対して述べたものに似る。集積化スイッチングレギュレータ回路１５６の出力は、電源１１２により給電される。また、集積化スイッチングレギュレータ回路１５６の出力は、電源１１２の電圧が低すぎる場合に、負荷時の信頼あるスタートアップを確実にするため、集積化スイッチングレギュレータ回路１４０にパワーを与える。
【００６５】
図７は、図５に基づく実施例の回路図である。一般に、図７で示したような携帯光源システム１００は、電源１１２(この場合はバッテリー)、スイッチ１３０、メインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４および光源１１６を備える。
【００６６】
これらの種々の要素の機能は、回路電圧が、インの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４内の集積化レギュレータ回路を駆動する程度に十分に高いので、メインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３４を駆動するための低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ１３２が除かれている点を除き、図６で述べた対応する要素と同じであるので、再度述べない。
【００６７】
本発明は、特定の構成、特徴および同様なものに関連して述べてきたが、特徴のすべての可能な構成を言い尽くしたものではなく、当業者なら他の多くの変形および変化を達成できる。
【符号の説明】
【００６８】
１２  電源
１４  スイッチ
１６  光源
１００  携帯光源システム
１１４  パワー調整回路スイッチ
１１７  光源の帰還
１２０  照明装置
１３２  低電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ
１３４  メインの高電流スイッチングのステップアップコンバータレギュレータ
１５２  ダイオード(Ｄ１)
１５４  インダクタ(Ｉ１)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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