(57)【要約】【課題】撮像部が性能を発揮するように発熱を抑えることができる内視鏡の電源装置を提供すること。【解決手段】内視鏡１２の電源装置５０は、挿入部２０の先端部２０ａ以外、先端部２０ａから離れた位置に配設されているレギュレータ５１と、先端部２０ａ、且つ撮像部８０の近傍に配設され、撮像部８０を制御するための出力電圧を出力するレギュレータ５３と、供給用電源ケーブル５５と、ＧＮＤ用電源ケーブル５７とを有している。また電源装置５０は、レギュレータ５３に入力される入力電圧と、レギュレータ５３が撮像部８０に出力する出力電圧との電位差を検出する検出部５９と、検出部５９の検出結果を基に、入力電圧と出力電圧とが等しくなるようにレギュレータ５１を制御する制御部６１とをさらに有する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体腔内を撮像し、前記体腔内に挿入される挿入部の先端部に配設される撮像部を有する内視鏡の電源装置であって、
前記挿入部の前記先端部以外、且つ前記挿入部の前記先端部から離れた位置に配設され、電力を供給する際に電圧を出力する第１のレギュレータと、
前記挿入部の先端部、且つ前記撮像部の近傍に配設され、前記第１のレギュレータから前記電力が供給され、供給時に入力電圧が入力することによって、前記撮像部を制御するための出力電圧を出力する第２のレギュレータと、
前記第１のレギュレータと前記第２のレギュレータとに接続し、前記第１のレギュレータから前記第２のレギュレータに電力を供給する供給用電源ケーブルと、
前記第１のレギュレータと前記第２のレギュレータとを接続するＧＮＤ用電源ケーブルと、
前記第２のレギュレータに入力される前記入力電圧と、前記第２のレギュレータが出力する前記出力電圧との電位差を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果を基に、前記入力電圧を制御する制御部と、
を具備する内視鏡の電源装置。
【請求項２】
前記検出部は、差動増幅回路であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記入力電圧を規定する基準電圧を設定し、前記電位差と前記基準電圧とが等しくなるように、前記第１のレギュレータを制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡の電源装置。
【請求項４】
前記第２のレギュレータは、前記入力電圧が入力する入力部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の内視鏡の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の撮像部のために配設されている内視鏡の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば内視鏡システムは、挿入部を有する内視鏡と、挿入部の先端部に配設されている撮像部と、撮像部に電力を供給する電源装置と有している。
【０００３】
電力が電源装置から撮像部に供給される際、出力先である撮像部が出力元である電源装置から離れれば離れるほど、一般的に電力の電圧の降下量が大きくなる。この場合、電圧降下は、例えば、挿入部の長さに影響される。このため、例えば特許文献１は、挿入部の長さに係らず、規定された動作電圧の電源を撮像部に供給する電源装置を開示している。
【０００４】
特許文献１において、電源装置は、挿入部の先端部から離れた位置に配設され、所定の出力電圧を出力する第１のレギュレータと、挿入部の先端部、且つ撮像部の近傍に配設され、撮像部を制御する第２のレギュレータと、第１のレギュレータと第２のレギュレータとに接続し、第１のレギュレータから第２のレギュレータに電力を供給する電源ケーブルとを有している。第２のレギュレータは、電源ケーブルと接続し、電力が入力される入力部を有している。
【０００５】
この電源装置は、第１のレギュレータが出力した直後の出力電圧と、入力部における入力電圧とを検出する。そして電源装置は、この検出結果を基に、電圧降下分の電圧を、出力電圧に加える。このように電源装置は、第１のレギュレータと第２のレギュレータとの間における電圧降下を補正するために、第１のレギュレータをフィードバック制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０６３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１において、補正は、第１のレギュレータと第２のレギュレータとの間の電源ケーブルの電位差を基に実施しており、第１のレギュレータと第２のレギュレータのＧＮＤ側端子間については考慮されていない。このため、補正は精度良く実施されず、結果的に第２のレギュレータが発熱してしまう。この発熱は例えば撮像部に影響を与え、撮像部が所望の性能を発揮しなくなる。
【０００８】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、撮像部が性能を発揮するように発熱を抑えることができる内視鏡の電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は目的を達成するために、体腔内を撮像し、前記体腔内に挿入される挿入部の先端部に配設される撮像部を有する内視鏡の電源装置であって、前記挿入部の前記先端部以外、且つ前記挿入部の前記先端部から離れた位置に配設され、電力を供給する際に電圧を出力する第１のレギュレータと、前記挿入部の先端部、且つ前記撮像部の近傍に配設され、前記第１のレギュレータから前記電力が供給され、供給時に入力電圧が入力することによって、前記撮像部を制御するための出力電圧を出力する第２のレギュレータと、前記第１のレギュレータと前記第２のレギュレータとに接続し、前記第１のレギュレータから前記第２のレギュレータに電力を供給する供給用電源ケーブルと、前記第１のレギュレータと前記第２のレギュレータとを接続するＧＮＤ用電源ケーブルと、前記第２のレギュレータに入力される前記入力電圧と、前記第２のレギュレータが出力する前記出力電圧との電位差を検出する検出部と、前記検出部の検出結果を基に、前記入力電圧を制御する制御部とを具備する内視鏡の電源装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮像部が性能を発揮するように発熱を抑えることができる内視鏡の電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明に係る内視鏡システムの概略構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは、電源装置の構成を簡単に示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、電源装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
［第１の実施形態］  
［構成］  
図１と図２Ａと図２Ｂとを参照して第１の実施形態について説明する。
【００１３】
［内視鏡システム１０］  
図１に示すように、内視鏡システム１０は、例えば所望する観察対象物を撮像する内視鏡１２と、内視鏡１２と着脱自在に接続する制御装置１４（例えばビデオプロセッサ）と、制御装置１４と接続し、内視鏡１２によって撮像された観察対象物を表示する表示部であるモニタ１６と、照明光を出射する光源装置１８とを有している。この観察対象物とは、被検体（例えば体腔）内における患部や病変部等である。
【００１４】
［内視鏡１２］  
図１に示すように内視鏡１２は、患者の体腔内に挿入される中空の細長い挿入部２０と、挿入部２０の基端部と連結し、内視鏡１２を操作する操作部３０とを有している。
【００１５】
［挿入部２０］  
図１に示すように、挿入部２０は、挿入部２０の先端部２０ａ側から挿入部２０の基端部側に向かって、先端硬質部２１と、湾曲部２３と、可撓管部２５とを有している。先端硬質部２１の基端部は湾曲部２３の先端部と連結し、湾曲部２３の基端部は可撓管部２５の基端部と連結している。  
先端硬質部２１は、挿入部２０の先端部２０ａ及び内視鏡１２の先端部であり、硬く、曲がらない。先端硬質部２１は、例えば観察対象物を撮像する図２Ａに示す撮像部８０を有している。撮像部８０は、例えば、ＣＭＯＳ撮像素子などを有している。また先端硬質部２１は、観察対象物を観察するために配設されている図示しない観察窓と、光源装置１８から出射された照明光を出射する図示しない照明窓と、図示しない内視鏡用処置具が突出し、処置具挿通チャンネルと連通している図示しない開口部とを有している。  
湾曲部２３は、後述する湾曲操作部３７の操作によって、例えば上下左右といった所望の方向に湾曲する。湾曲部２３が湾曲することにより、先端硬質部２１の位置と向きとが変わり、観察対象物が観察視野内に捉えられ、照明光が観察対象物に照明される。  
可撓管部２５は、所望な可撓性を有している。可撓管部２５は、外力によって曲がる。可撓管部２５は、操作部３０の後述する本体部３１から延出されている管状部材である。
【００１６】
［操作部３０］  
図１に示すように、操作部３０は、可撓管部２５が延出している本体部３１と、本体部３１の基端部と連結し、内視鏡１２を操作する操作者によって把持される把持部３３と、把持部３３と接続しているユニバーサルコード４１とを有している。
【００１７】
［本体部３１］  
本体部３１は、処置具挿入口３５ａを有している。処置具挿入口３５ａは、処置具挿通チャンネル３５の基端部と連結している。処置具挿通チャンネル３５は、挿入部２０内において、可撓管部２５から先端硬質部２１に渡って配設されている。処置具挿通チャンネル３５の先端部は、先端硬質部２１に配設されている図示しない開口部と連通している。処置具挿入口３５ａは、図示しない内視鏡用処置具を処置具挿通チャンネル３５に挿入するための挿入口である。図示しない内視鏡用処置具は、処置具挿入口３５ａから処置具挿通チャンネル３５に挿入され、先端硬質部２１側まで押し込まれる。そして内視鏡用処置具は、先端硬質部２１に配設されている処置具挿通チャンネル３５の開口部から突出される。
【００１８】
［把持部３３］  
把持部３３は、湾曲部２３を湾曲操作する湾曲操作部３７を有している。  
また把持部３３は、本体部３１が術者に把持された際に、術者の手によって操作されるスイッチ部３９を有している。スイッチ部３９は、吸引スイッチと、送気・送水スイッチとを有する。吸引スイッチは、先端硬質部２１に配設されている吸引開口部を兼ねる開口部から吸引チャンネルを兼ねる処置具挿通チャンネルを介して、粘液や流体等を内視鏡１２が吸引するときに操作される。送気・送水スイッチは、先端硬質部２１において撮像部８０の観察視野（観察窓）を確保するために図示しない送気・送水チャンネルから流体を送気・送水するときに操作される。送気・送水チャンネルは、ユニバーサルコード４１と操作部３０と挿入部２０とを挿通している。送気・送水チャンネルの先端部は、先端硬質部２１において開口している。流体は、水や気体を含む。  
またスイッチ部３９は、撮像部８０が撮像する際に操作される撮像ボタンを有している。
【００１９】
［ユニバーサルコード４１］  
ユニバーサルコード４１は、把持部３３の側面から延出されている。ユニバーサルコード４１の端部は分岐しており、それぞれにコネクタ４１ａが配設されている。コネクタ４１ａの一方は制御装置１４に着脱可能となっており、コネクタ４１ａの他方は光源装置１８に着脱可能となっている。
【００２０】
［電源装置５０の概略］  
図２Ａと図２Ｂとに示すような電源装置５０は、例えば、制御装置１４の内部と内視鏡１２の内部とに配設されている。電源装置５０は、例えば、撮像部８０のために配設されており、撮像部８０に電力を供給する。
【００２１】
［電源装置５０の構成１］  
図２Ａに示すように、電源装置５０は、例えば制御装置１４といったように、挿入部２０の先端部２０ａ以外且つ挿入部２０の先端部２０ａから離れた位置に配設されているレギュレータ５１と、挿入部２０の先端部２０ａの内部、且つ撮像部８０の近傍に配設されているレギュレータ５３と、レギュレータ５１とレギュレータ５３とに接続し、レギュレータ５１からレギュレータ５３に電力を供給する供給用電源ケーブル５５と、レギュレータ５３とレギュレータ５１とに接続するＧＮＤ用電源ケーブル５７とを有している。
【００２２】
［レギュレータ５１］  
レギュレータ５１は、レギュレータ５１に予め設定されている基準電圧Ｖｒｅｆ１を設定する設定部を有している。またレギュレータ５１は、レギュレータ５１が供給用電源ケーブル５５を介してレギュレータ５３に電力を供給する際に、出力電圧Ｖ１を出力する電源回路である。詳細には、レギュレータ５１は、基準電圧Ｖｒｅｆ１と後述する電圧Ｖ６との誤差を検出し、検出した誤差を増幅し、増幅分だけ増加した基準電圧Ｖｒｅｆ１を出力電圧Ｖ１として出力する誤差増幅器である。レギュレータ５１は、例えば、シリーズレギュレータ、またはＤＣＤＣコンバータなどである。
【００２３】
［レギュレータ５３］  
図２Ｂに示すように、レギュレータ５３は、撮像部８０と共にＧＮＤと接続している。レギュレータ５３は、レギュレータ５１から離れて配設されている。レギュレータ５３とレギュレータ５１とは互いに離れて配設されているため、出力電圧Ｖ１は、電圧降下し、入力電圧Ｖ２としてレギュレータ５３に入力される。
【００２４】
レギュレータ５３は、供給用電源ケーブル５５と接続し、レギュレータ５１から電力が供給され、供給時に入力電圧Ｖ２が入力する入力部５３ａを有している。またレギュレータ５３は、入力電圧Ｖ２がレギュレータ５３に入力することによって、負荷デバイスである撮像部８０に電力を供給する。このときレギュレータ５３は、例えば、負荷デバイスである撮像部８０を制御するための出力電圧Ｖ３を撮像部８０に向かって出力する電源回路である。出力電圧Ｖ３は、撮像部８０の規定の動作電圧を示す。レギュレータ５３は、出力電圧Ｖ３を安定して出力する。
【００２５】
［供給用電源ケーブル５５・ＧＮＤ用電源ケーブル５７］  
供給用電源ケーブル５５とＧＮＤ用電源ケーブル５７とは、レギュレータ５１，５３の配設位置に合わせて、ユニバーサルコード５１と把持部３３と本体部３１と挿入部２０との内部に配設されている。
【００２６】
［電源装置５０の構成２］  
また図２Ａと図２Ｂとに示すように、電源装置５０は、入力部５３ａに入力される入力電圧Ｖ２と、レギュレータ５３が撮像部８０に向かって出力する出力電圧Ｖ３との電位差を検出する検出部５９と、検出部５９の検出結果を基に、入力電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ３との電位差が基準電圧Ｖｒｅｆ２と等しくなるように入力電圧Ｖ２を制御する制御部６１とをさらに有している。検出部５９と制御部６１とは、例えば制御装置１４に配設されている。
【００２７】
［検出部５９］  
検出部５９は、入力電圧Ｖ２を検出するために入力部５３ａと接続しており、出力電圧Ｖ３を検出するためにレギュレータ５３と撮像部８０との間と接続している。検出部５９は、内視鏡システム１０が動作している間、入力電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ３との電位差を、常に検出し続ける。検出部５９は、電位差を検出した後、検出した電位差を差動増幅したドロップアウト電圧Ｖ４を制御部６１に出力する例えば差動増幅器である。
【００２８】
［制御部６１］  
制御部６１は、検出部５９とレギュレータ５１とに接続している。制御部６１は、制御部６１に予め設定されている基準電圧Ｖｒｅｆ２を設定する設定部を有している。基準電圧Ｖｒｅｆ２は、レギュレータ５３の入力電圧Ｖ２を設定する。制御部６１は、検出部５９から出力されたドロップアウト電圧Ｖ４と基準電圧Ｖｒｅｆ２との誤差を検出し、検出した誤差を増幅し、この増幅分を電圧Ｖ６としてレギュレータ５１に出力する誤差増幅器である。電圧Ｖ６は、ドロップアウト電圧Ｖ４と基準電圧Ｖｒｅｆ２とが等しくなるように、出力電圧Ｖ１を制御する電圧である。このように制御部６１は、入力電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ３とが等しくなるように、電圧Ｖ６によって、レギュレータ５１をフィードバック制御するフィードバック回路である。
【００２９】
［出力電圧の関係］  
レギュレータ５１の出力関係を以下に、算出する。
なお、以下において、図２Ｂに示すように、レギュレータ５１のＦＢ端子に接続する抵抗を、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とし、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に流れる電流をＩ１，Ｉ２，Ｉ３とする。
【００３０】
Ｉ１＋Ｉ２＝Ｉ３・・・・式（１）  
式（１）は、レギュレータ５１のＦＢ端子に接続される抵抗に流れる電流を表す。
【００３１】
出力電圧Ｖ１−基準電圧Ｖｒｅｆ１＝Ｉ１×Ｒ１・・・式（２）  
式（２）は、レギュレータ５１の出力電圧と、ＦＢ端子と間の電位差を表す。
【００３２】
電圧Ｖ６−基準電圧Ｖｒｅｆ１＝Ｉ２×Ｒ２・・・式（３）  
式（３）は、レギュレータ５１のＦＢ端子と、制御部６１と間の電位差を表す。
【００３３】
基準電圧Ｖｒｅｆ１＝Ｉ３×Ｒ３・・・式（４）  
式（４）は、レギュレータ５１のＦＢ端子と、ＧＮＤと間の電位差を表す。
【００３４】
式（２）において、Ｒ２とＲ３とを掛けると、  
（出力電圧Ｖ１−基準電圧Ｖｒｅｆ１）×Ｒ２×Ｒ３＝Ｉ１×Ｒ１×Ｒ２×Ｒ３・・・式（２ａ）
【００３５】
式（３）において、Ｒ１とＲ３とを掛けると、  
（電圧Ｖ６−基準電圧Ｖｒｅｆ１）×Ｒ１×Ｒ３＝Ｉ２×Ｒ１×Ｒ２×Ｒ３・・・式（３ａ）
【００３６】
式（２ａ）と式（３ａ）とを足すと、  
（出力電圧Ｖ１−基準電圧Ｖｒｅｆ１）×Ｒ２×Ｒ３＋（電圧Ｖ６−基準電圧Ｖｒｅｆ１）×Ｒ１×Ｒ３＝（Ｉ１＋Ｉ２）×Ｒ１×Ｒ２×Ｒ３・・・（式５）
【００３７】
式（５）に式（１）を代入すると、  
（出力電圧Ｖ１−基準電圧Ｖｒｅｆ１）×Ｒ２×Ｒ３＋（電圧Ｖ６−基準電圧Ｖｒｅｆ１）×Ｒ１×Ｒ３＝Ｉ３×Ｒ１×Ｒ２×Ｒ３・・・（式６）
【００３８】
ここで式（４）を変形すると、Ｉ３＝基準電圧Ｖｒｅｆ１／Ｒ３・・・式（４ａ）
式（６）に式（４ａ）を代入すると、  
（出力電圧Ｖ１−基準電圧Ｖｒｅｆ１）×Ｒ２×Ｒ３＋（電圧Ｖ６−基準電圧Ｖｒｅｆ１）×Ｒ１×Ｒ３＝基準電圧Ｖｒｅｆ１×Ｒ１×Ｒ２・・・（式６ａ）
【００３９】
式（６ａ）を展開すると、  
出力電圧Ｖ１×Ｒ２×Ｒ３＝基準電圧Ｖｒｅｆ１×Ｒ２×Ｒ３＋基準電圧Ｖｒｅｆ１×Ｒ１×Ｒ３＋基準電圧Ｖｒｅｆ１×Ｒ１×Ｒ２−電圧Ｖ６×Ｒ１×Ｒ３・・・式（６ｂ）
【００４０】
式（６ｂ）に１／Ｒ２／Ｒ３を掛けると、
出力電圧Ｖ１＝基準電圧Ｖｒｅｆ１＋基準電圧Ｖｒｅｆ１×Ｒ１／Ｒ２＋基準電圧Ｖｒｅｆ１×Ｒ１／Ｒ３−電圧Ｖ６×Ｒ１／Ｒ２・・・・式（６ｃ）
【００４１】
式（６ｃ）をまとめると、
出力電圧Ｖ１＝基準電圧Ｖｒｅｆ１×Ｒ１（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋１／Ｒ３）−電圧Ｖ６×Ｒ１／Ｒ２・・・式（６ｄ）
【００４２】
なお電圧Ｖ６は、ゲインをＡとすると、以下の通りとなる。  
電圧Ｖ６＝Ａ×（ドロップアウト電圧Ｖ４−基準電圧Ｖｒｅｆ２）・・・式（７）
【００４３】
以上のように、ドロップアウト電圧Ｖ４が大きいほど、式（７）に示すように電圧Ｖ６が増加する。これにより、ドロップアウト電圧Ｖ４が基準電圧Ｖｒｅｆ２と等しくなるように、式（６ｄ）に示すように出力電圧Ｖ１が減少する。
【００４４】
［作用］  
レギュレータ５１は、供給用電源ケーブル５５を介してレギュレータ５３に向けて出力電圧Ｖ１を出力する。
【００４５】
レギュレータ５３がレギュレータ５１から離れて配設されているため、出力電圧Ｖ１は電圧降下する。そして出力電圧Ｖ１は入力電圧Ｖ２として入力部５３ａを介してレギュレータ５３に入力される。
【００４６】
レギュレータ５３は、入力電圧Ｖ２を基に、出力電圧Ｖ３を出力し、撮像部８０を制御する。
【００４７】
このとき、検出部５９は、入力電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ３とを検出し、さらに入力電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ３との電位差を検出する。そして検出部５９は、検出した電位差を差動増幅したドロップアウト電圧Ｖ４を制御部６１に出力する。
【００４８】
制御部６１は、ドロップアウト電圧Ｖ４と、出力電圧Ｖ３を設定する基準電圧Ｖｒｅｆ２との誤差を検出及び増幅し、電圧Ｖ６をレギュレータ５１に出力する。式（７）に示すように、ドロップアウト電圧Ｖ４が大きいほど、誤差が大きくなり、電圧Ｖ６が増加する。
【００４９】
式（６ｄ）に示すように、制御部６１は、電圧Ｖ６によって、レギュレータ５１の出力電圧Ｖ１を制御する。
【００５０】
レギュレータ５１は、制御部６１によってフィードバック制御され、入力電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ３との電位差が基準電圧Ｖｒｅｆ２と等しくなるような出力電圧Ｖ１を、供給用電源ケーブル５５を介してレギュレータ５３に出力する。
【００５１】
［効果］  
このように本実施形態では、入力電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ３とを検出し、入力電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ３との電位差を基に、出力電圧Ｖ１をフィードバック制御する。これにより本実施形態では、補正を精度良く実施でき、レギュレータ５１に不要な損失を与えることを防止でき、結果的にレギュレータ５３の発熱を抑えることができる。よって本実施形態では、撮像部８０が所望の性能を容易に発揮できる。
【００５２】
また本実施形態では、入力電圧Ｖ２と出力電圧Ｖ３との電位差を基に、ドロップアウト電圧Ｖ４を最適化することで、電源装置５０の電圧の効率を向上できる。
【００５３】
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
【符号の説明】
【００５４】
１０…内視鏡システム、１２…内視鏡、１４…制御装置、２０…挿入部、５０…電源装置、５１…レギュレータ、５３…レギュレータ、５３ａ…入力部、５５…供給用電源ケーブル、５７…ＧＮＤ用電源ケーブル、５９…検出部、６１…制御部、８０…撮像部。
【図１】
2013208363.tif 000003
【図２Ａ】
2013208363.tif 000004
【図２Ｂ】
2013208363.tif 000005