(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体発光素子を有する光源と、
前記光源に点灯および消灯をさせるためにユーザによって操作される発光操作手段と、
前記半導体発光素子に駆動電流を供給する駆動回路と、
前記光源および前記駆動回路にＤＣ電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段によって印加されるＤＣ電圧により二次電池を充電する充電手段とを備え、
前記駆動回路が、前記発光操作手段を介して前記電圧印加手段および前記充電手段に並列に接続されており、前記電圧印加手段からのＤＣ電圧の印加が停止する場合、前記発光操作手段がユーザの操作によって前記光源を点灯させる状態にあるときに前記二次電池から前記光源および前記駆動回路にＤＣ電圧が印加され、前記発光操作手段がユーザの操作によって前記光源を消灯させる状態にあるときには前記二次電池から前記光源にＤＣ電圧が印加され前記二次電池から前記駆動回路にＤＣ電圧が印加されないことを特徴とする内視鏡の光源装置。
【請求項２】
前記充電手段と前記二次電池は、前記発光操作手段と前記二次電池との間の抵抗を介して接続され、
前記駆動回路は前記充電手段を介して前記電圧印加手段に接続されるとともに前記二次電池に接続され、
前記複数の半導体発光素子は、２個以上の半導体発光素子が直列に接続された少なくとも１つの半導体発光素子群として構成され、
前記半導体発光素子群のアノード端子側は前記充電回路を介して前記電圧印加手段に接続されるとともに前記二次電池に接続され、
前記半導体発光素子群のカソード端子側は前記駆動回路に接続されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡の光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ファイバースコープが接続される光源装置には、被観察体に照明光を照射する光源としてキセノンランプやハロゲンランプ、メタルハライドランプ等が用いられている。通常はこれらのランプ（以下、主ランプ）からの出射光により患者の体内が照明され、内視鏡による観察が可能となる。さらに、光源装置にはファイバースコープの操作中に主ランプが寿命により不点灯となったり断ち切れたりして動作しなくなった場合に備え、非常灯としての副ランプが具備されている。ファイバースコープを患者の体内に挿入し、患部等を観察している最中に主ランプが動作しなくなると、体内の観察像が得られなくなるため、体内に挿入されたままのファイバースコープを取り出すのは危険だからである。この副ランプには、通常、低いＤＣ電圧（直流電圧）で点灯可能なタングステンランプが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、光源として通常使用される主ランプと非常灯として用いられる副ランプの２つの照明手段を具備させることは、光源装置等の製造コストを上げる要因となっていると共に光源装置等を大型化させるという問題がある。また、副ランプとして用意されたタングステンランプのフィラメントが予期せず切れることがある。さらに、これらの主ランプ及び副ランプには商用電源から電力が供給される。したがって、停電等により商用電源からの電力供給が停止する場合や、光源装置内部のＤＣ電源ユニットが破損した場合には、主ランプのみならず副ランプも点灯しないという問題がある。すなわち、従来の副ランプは非常灯としての信頼性に欠けるという問題がある。
【０００４】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、通常の電力供給時はもちろんのこと、外的要因により商用電源からの電力の供給が停止する場合においても、作動可能な照明手段を備える内視鏡を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる内視鏡用光源装置は、複数の半導体発光素子を有する光源と、半導体発光素子に駆動電流を供給する駆動回路と、光源および駆動回路にＤＣ電圧を印加する電圧印加手段と、電圧印加手段によって印加されるＤＣ電圧により二次電池を充電する充電手段とを備え、電圧印加手段からのＤＣ電圧の印加が停止する場合、二次電池から光源および駆動回路にＤＣ電圧が印加されることを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、充電手段と二次電池は抵抗を介して接続され、駆動回路は充電手段を介して電圧印加手段に接続されるとともに二次電池に接続され、複数の半導体発光素子は、２個以上の半導体発光素子が直列に接続された少なくとも１つの半導体発光素子群として構成され、半導体発光素子群のアノード端子側は充電回路を介して電圧印加手段に接続されるとともに二次電池に接続され、半導体発光素子群のカソード端子側は半導体素子を介して駆動回路に接続される。
【０００７】
また、本発明にかかる内視鏡用光源装置は、複数の半導体発光素子を有する光源と、光源に電力を供給する電力供給手段と、電力供給手段から光源に電力が供給されているとき、電力供給手段により充電される二次電池と、電力供給手段から光源への給電が停止すると、二次電池から光源へ電力を供給させる電力供給切替え手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、電圧印加手段からＤＣ電圧が印加される場合も停電時のように電圧印加手段からの印加が断たれる場合も複数の半導体発光素子は光源として機能する。換言すれば複数の半導体発光素子を有する１つの光源を非常灯としても使用出来るようにしたため部品点数が削減される。従って、製造コストが低減されると共に、装置全体の小型化が図られる。
【０００９】
また、電力供給源の二次電池への切替えは回路構成により自動的に行なわれるため、切替えのためのスイッチ操作等の負担を操作者に強いることがない。
【００１０】
充電手段と二次電池を抵抗を介して接続することにより、二次電池と充電手段との間に所定の電位差が生じ、二次電池の自己放電が防止される。
【００１１】
また、本発明によれば光源として複数の発光素子を備えているため、一部の発光素子が故障し発光しなくなっても光源全体として支障をきたすことがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る実施形態が適用される光源装置の外観図である。光源装置１０の前面にはメインスイッチ（メインＳＷ）１１が設けられる。メインＳＷ１１を押し、オン／オフ操作することにより商用電源から光源装置１０への電力の供給および停止が行なわれる。メインＳＷ１１の近傍にはランプスイッチ（ランプＳＷ）１２が設けられる。ランプＳＷ１２を押し、オン／オフ操作することにより、後述するランプユニットの点灯および消灯が行なわれる。メインＳＷ１１、ランプＳＷ１２の上方にはパネルシート１３が設けられる。パネルシート１３には各種ボタンスイッチや表示灯が設けられる。ＵＰボタンスイッチ（ＵＰボタンＳＷ）１３１およびＤＯＷＮボタンスイッチ（ＤＯＷＮボタンＳＷ）１３２は照明光の光量調整用のボタンスイッチであり、これらのボタンスイッチを操作することにより決定される照明光の照度は光量レベル表示部１３３により表示される。また、前面の左方にはファイバースコープ接続用の口金１４が設けられており、その略中央にはライトガイド差込口１５が形成されている。
【００１３】
図２は本実施形態の内視鏡システムのブロック図であり、光源装置１０にファイバースコープ２０が接続された状態を示す。光源装置１０の制御回路用電源１００はメインＳＷ１１を介して商用電源（図示せず）に接続されている。メインＳＷ１１を適宜押すことにより商用電源から制御回路用電源１００への給電が開始および停止される。制御回路用電源１００にはシステムコントローラ１０１が接続されている。システムコントローラ１０１は光源装置１０を全体的に制御するマイクロコンピュータである。即ち、システムコントローラ１０１は中央処理ユニット（ＣＰＵ）、種々のルーチンを実行するためのプログラム、常数等を格納する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、データ等を一時的に格納する書込み／読出し自在なメモリ（ＲＡＭ）から成る。
【００１４】
また、制御回路用電源１００には充電ユニット１０２が接続されており、充電ユニット１０２にはランプＳＷ１２を介してＬＥＤドライブ回路１０３が接続されている。ＬＥＤドライブ回路１０３には光源部であるランプユニット１０４が接続されている。ランプユニット１０４の構成については後述する。
【００１５】
ファイバースコープ２０は可撓性導管である挿入部２１を備えており、挿入部２１にはライトガイド・ファイバー・バンドル（ライトガイド）２２が挿通させられている。ファイバースコープ２０を光源装置１０に接続すると、ライトガイド２２の入射端は光源装置１０内に設けられたランプユニット１０４に光学的に接続される。ランプユニット１０４からの出射光は絞り機構１０５を介してライトガイド２２の入射端に入射する。ライトガイド２２の入射端に入射した光束はライトガイド２２により挿入部２１の先端まで導かれ、配光光学系（図示せず）を介して被観察体に照射される。また、挿入部２１にはイメージガイド・ファイバー・バンドル（イメージガイド）２３が挿通させられている。被観察体からの反射光は挿入部２１の先端に設けられた対物光学系（図示せず）を介してイメージ−ガイド２３によりファイバースコープ２０の接眼部２４に設けられた接眼光学系２５まで導かれる。
【００１６】
絞り機構１０５はシステムコントローラ１０１に接続されている。上述のパネルシート１３のＵＰボタンＳＷ１３１若しくはＤＯＷＮボタンＳＷ１３２（図１参照）の操作に応じてシステムコントローラ１０１から絞り機構１０５へ制御信号が出力され絞り機構１０５が駆動される。すなわち、ＵＰボタンＳＷ１３１が押されるとランプユニット１０４から出射されライトガイド２２の入射端に入射する光束の光量が増加し、ＤＯＷＮボタンＳＷ１３２が押されるとランプユニット１０５の出射光のうちライトガイド２２に入射する光束の光量が減少するよう、絞り機構１０５は駆動される。システムコントローラ１０１の制御により、絞り機構１０５により制御される光量の増減に応じて光量レベル表示部１３３（図１参照）の表示素子が点灯される。
【００１７】
図３はランプユニット１０４をライトガイド２２の入射端に対向する側から示す正面図であり、図４はランプユニット１０４とライトガイド２２の相対的位置関係を側面から模式的に示す図である。保持部材１４０の取付部１４０Ａは放物面状に形成されている。取付部１４０Ａには白色光を出射する複数のＬＥＤチップ１４１が取付部１４０Ａの中心軸Ｃを中心として同心円状に配置される。尚、図４において保持部材１４０は取付部１４０Ａの中心軸を含む平面で切断した断面が図示されており、図の複雑化を避けるためＬＥＤチップ１４１および上述の絞り機構１０５は省略されている。
【００１８】
ライトガイド２２と保持部材１４０は取付部１４０Ａの中心軸Ｃ上にライトガイド２２の入射端面２２Ａの中心が位置するよう配置される。また、このようにライトガイド２２と保持部材１４０が配置された状態において、取付部１４０Ａの周縁部に設けられるＬＥＤチップ１４１の出射光の光軸ＯＰと取付部１４０Ａの中心軸Ｃとの成す角度αが約３０度となるよう、取付部１４０Ａは形成される。以上の構成を採用することにより、各ＬＥＤチップ１４１から出射される白色光はライトガイド２２の入射端面２２Ａに集光させられ、ＬＥＤチップ１４１の出射光が効率的に利用される。
【００１９】
図５は、ランプユニット１０４の駆動のための回路構成を示すブロック図である。上述のように制御回路用電源１００はメインＳＷ１１を介して商用電源に接続されており、メインＳＷ１１が押されオンとなると、商用電源から供給されるＡＣ電圧は制御回路用電源１００においてＡＣ／ＤＣ変換され、所定のＤＣ電圧が充電ユニット１０２およびランプユニット１０４に印加される。充電ユニット１０２にＤＣ電圧が印加されると充電ユニット１０２およびランプＳＷ１２を介してＬＥＤドライブ回路１０３に電力が供給され得る状態となる。ランプＳＷ１２が押されオンとなると、ＬＥＤドライブ回路１０３によりランプユニット１０４が駆動される。すなわち、ランプユニット１０４には制御回路用電源１００から電源ラインＰＬを介して電力が供給されると共に、ＬＥＤドライブ回路１０３からランプユニット１０４のＬＥＤチップ１４１（図３参照）を駆動するためのＬＥＤ駆動電流が供給される。
【００２０】
充電ユニット１０２は充電回路１５０と二次電池１５１を備える。図６は、充電ユニット１０２の回路構成図である。充電回路１５０とＬＥＤドライブ回路１０３はダイオードＤ１を介して接続される。通常時、制御回路用電源１００からＤＣ電圧が充電回路１５０に印加されると、ダイオードＤ１を介してＬＥＤドライブ回路１０３に電力が供給される。
【００２１】
また、充電回路１５０には上述のダイオードＤ１と抵抗Ｒ１を介して二次電池１５１が接続されており、ＬＥＤドライブ回路１０３に電力が供給されるとともに二次電池１５１は充電回路１５０により定電圧充電される。抵抗Ｒ１が介在させられていることにより充電回路１５０と二次電池１５１との間に所定の電位差が生じ、その結果、二次電池１５１から充電回路１５０へ電流が逆流することが防止される。すなわち、抵抗Ｒ１により二次電池１５０の自己放電が防止される。停電による商用電源からの電力供給の停止や制御回路用電源１００の故障等によりＤＣ電圧の印加が停止され、充電回路１５０からＬＥＤドライブ回路１０３への電力の供給が停止すると、ランプＳＷ１２が押されオンと定められた状態で、自動的に二次電池１５１からダイオードＤ２を介してＬＥＤドライブ回路１０３へ電力が供給される。
【００２２】
図７はランプユニット１０４およびＬＥＤドライブ回路１０３の回路構成を示す図である。ランプユニット１０４は、例えば３組のＬＥＤチップ群１４２で構成され、各々のＬＥＤチップ群１４２において２個以上のＬＥＤチップ１４１が直列に接続されている。尚、ＬＥＤチップ群の数は３組に限るものではない。すなわち、内視鏡の先端部に配設されるＬＥＤチップ１４１の数に応じて、ＬＥＤチップ群１４２の数および各ＬＥＤチップ群１４２を構成するＬＥＤチップ１４１の数は決定される。
【００２３】
各々のＬＥＤチップ群のアノード側に接続される電源ラインＰＬには、上述したように通常時には制御回路用電源１００から電力が供給され、停電のような非常時には二次電池１５１から電力が供給される。すなわち、電源ラインＰＬには常時、所定の電力が供給されている。各々のＬＥＤチップ群のカソード側はバイポーラ型のトランジスタ１６０のコレクタ端子に接続されている。各々のトランジスタ１６０のベース端子には駆動ラインＤＬが個別に接続されており、駆動ラインＤＬには充電ユニット１０２（図５参照）がランプＳＷ１２を介して接続されている。したがって、ＬＥＤドライブ回路１０３から供給され駆動ラインＤＬに流されるトランジスタ１６０のベース駆動電流は、ランプＳＷ１２のオン／オフの状態に応じてベース端子に供給され若しくはその供給が停止される。トランジスタ１６０のエミッタ端子はＬＥＤ駆動電流を規定する所定の抵抗値を有する抵抗１６１Ｒを介して接地されている。尚、上述のように、２個以上のＬＥＤチップ１４１を直列に接続したＬＥＤチップ群をそれぞれ個別に駆動する構成とすれば、例えば或るＬＥＤチップ群のＬＥＤチップ１４１が１つでも万が一故障し、そのＬＥＤチップ群へのＬＥＤ駆動電流供給が断たれても、他のＬＥＤチップ群から白色光が出射されるので、照明光が完全に断たれる可能性は極めて少なくなる。但し、全てのＬＥＤチップ１４１を直列に接続して１つのＬＥＤチップ群から成る構成としてもよく、この場合はトランジスタ等の部品点数が少なくて済む。
【００２４】
ランプＳＷ１２が押されオンとなり所定の電流値を有する電流がトランジスタ１６０のベース端子に供給されると、トランジスタ１６０はアクティブとなり、各ＬＥＤチップ１４１にコレクタ電流がＬＥＤ駆動電流として供給され、ＬＥＤチップ１４１から白色光が出射される。ランプＳＷ１２が押されオフとなりベース端子への電圧の印加が停止されると、トランジスタ１６０は非アクティブとなりＬＥＤチップ１４１からの白色光の出射は停止される。
【００２５】
停電や制御回路用電源１００の故障等の非常時、制御回路用電源１００からのＤＣ電圧の印加は絶たれシステムコントローラ１０１は作動しなくなる。しかしながら、本実施形態によれば、制御回路用電源１００からの電力供給が停止すると、ランプＳＷ１２が押されオンと定められた状態において、ＬＥＤドライブ回路１０３およびランプユニット１０４のＬＥＤチップ１４１への電力供給は充電済みの二次電池１５１から行なわれる。すなわち、電源の切替えは自動的に行なわれシステムコントローラ１０１は関与しない。したがって、停電や制御回路用電源１００の故障等の非常事態が発生してもファイバースコープ２０の挿入部２１の先端からは照明光が照射され続け、患者の体内から挿入部２１を抜き取る操作が安全に行なわれる。
【００２６】
また、予め二時電池１５１を充電済みの状態にしておけば商用電源が得られない状況においても照明光が照射可能となり、ファイバースコープ２０による観察が行なえる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、停電等により商用電源からの電力供給が得られない場合においても特別な操作をすることなく照明光を照射することができ、ファイバースコープによる観察が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態が適用される内視鏡システムの光源装置の外観図である。
【図２】第１実施形態の内視鏡システムのブロック図である。
【図３】ランプユニットにおけるＬＥＤチップの配置を模式的に示す図である。
【図４】ライトガイドとランプユニットの相対的位置関係を側面から模式的に示す図である。
【図５】光源装置における電源供給系の回路構成を示す図である。
【図６】ランプユニットの電源切替えのための回路構成を示す図である。
【図７】ランプユニットの回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  光源装置
１１  メインスイッチ
１２  ランプスイッチ
２０  ファイバースコープ
２２  ライトガイド
２３  イメージガイド
１００  制御回路用電源
１０１  システムコントローラ
１０２  充電ユニット
１０３  ＬＥＤドライブ回路
１０４  ランプユニット
１０５  絞り機構
１４１  ＬＥＤチップ
１５０  充電回路
１５１  二次電池
【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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