内視鏡装置
【課題】エネルギ制限回路を備えた上で、低消費電力にできると共に、高精度の定電流制御ができる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】危険領域Ｄｄに配置される負荷３４に対して安全領域Ｄｓ内に配置された電圧制御電流源３１から信号線３２の途中に配置された電流制限抵抗３３ｂを含むエネルギ制限回路３３を介して電流を供給し、検出抵抗の機能を兼ねる電流制限抵抗３３ｂの両端の電圧を検出用信号線３５ａ、３５ｂを介して制御電圧生成回路４３は検出し、検出した電圧を制御電圧としてトランジスタ４２のベースに印加し、トランジスタ４２のコレクターエミッタ間を流れる電流が定電流となるように制御する。
【解決手段】危険領域Ｄｄに配置される負荷３４に対して安全領域Ｄｓ内に配置された電圧制御電流源３１から信号線３２の途中に配置された電流制限抵抗３３ｂを含むエネルギ制限回路３３を介して電流を供給し、検出抵抗の機能を兼ねる電流制限抵抗３３ｂの両端の電圧を検出用信号線３５ａ、３５ｂを介して制御電圧生成回路４３は検出し、検出した電圧を制御電圧としてトランジスタ４２のベースに印加し、トランジスタ４２のコレクターエミッタ間を流れる電流が定電流となるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラント、ジェットエンジン等の内部の検査の他に、爆発の可能性の高い環境での使用が可能な内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置等の電子機器は種々の環境において使用される。このため、通常の環境とは異なる例えば可燃性のガス又は粉塵に囲まれたような環境下で電子機器を使用する場合には、火花の発生を抑止するエネルギ制限回路を使用する。エネルギ制限回路を使用することにより、電子機器を駆動させた最中において故障が発生しても、負荷側に火花が発生しないように保証する。
電子機器の負荷を駆動する場合には、定電流回路が広く用いられる。定電流回路を用いた場合において、負荷において火花の発生が無いことを保証するために、定電流回路の電源部と負荷との間に電流制限抵抗を有するエネルギ制限回路が用いられてきた。 図９は従来例における定電流回路９１を示す。
【０００３】
安全領域Ｄｓに配置され、検出した電圧により供給する電流を制御する電圧制御電流源９２は、負荷９３の一端に接続された信号線９４上に、検出抵抗９５と、エネルギ制限回路を構成する電流制限抵抗９６との直列回路が設けられている。負荷９３は危険領域Ｄｄに配置され、検出抵抗９５と電流制限抵抗９６は、安全領域Ｄｓ内に配置されているが、電流制限抵抗９６は、負荷９３にその一端が接続されているため、電流制限抵抗９６は安全領域Ｄｓと危険領域Ｄｄとの境界Ｂとなる。
そして、検出抵抗９５の両端の電圧を検出用信号線９７ａ，９７ｂを介して検出し、検出された電圧によって電圧制御電流源９２の電流を定電流となるように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５２０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例においては、検出抵抗９５により消費電力が増大してしまう。この場合、検出抵抗９５の抵抗の値を小さくすることで、消費電力を低減できるが、検出抵抗９５の両端の電圧が小さくなってしまうため、検出できる電圧が小さくなり、ノイズによる影響を受け易くなり、定電流の制御機能の精度が低下したり、定電流の値に対する信頼性が低下する欠点がある。
なお、特開２００７−１５２０２０号公報には、爆発の可能性の高い環境での使用が可能な内視鏡装置が開示され、図９において定電流回路を用いているが、定電流に制御する回路構成部分は開示されていない。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、エネルギ制限回路を備えた上で、低消費電力にできると共に、高精度の定電流制御ができる内視鏡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】
【０００６】
本発明の一態様に係る内視鏡装置は、負荷側に流れる電流を制限する電流制限抵抗を含むエネルギ制限回路及び負荷側に流れる電流を検出するための検出抵抗を有する定電流回路を備えた内視鏡装置であって、前記負荷に一端が接続された前記エネルギ制限回路を形成する前記電流制限抵抗を前記検出抵抗として兼用して用い、前記電流制限抵抗の両端で検出された検出電圧に基づいて前記負荷に流れる電流を定電流となるように制御する定電流回路を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エネルギ制限回路を備えた上で、低消費電力にできると共に、高精度の定電流制御ができる内視鏡装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態の内視鏡装置の全体構成を示す構成図。
【図２】図２は第１の実施形態に用いられる定電流回路の構成を示すブロック図。
【図３】図３は図２の定電流回路の具体的な回路構成を示す回路図。
【図４】図４は変形例の定電流回路の構成を示す回路図。
【図５】図５は第１の実施形態の変形例の内視鏡装置の全体構成を示す構成図。
【図６】図６は第２の実施形態に用いられる定電流回路の構成を示す回路図。
【図７】図７は第２の実施形態に用いられる第１変形例の定電流回路の構成を示す回路図。
【図８】図８は図７を変形した第２変形例の定電流回路の構成を示す回路図。
【図９】図９は従来の定電流回路の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように本発明の第１の実施形態の内視鏡装置１は、細長の内視鏡挿入部（以下、単に挿入部）２と、挿入部２の後端に設けられた本体部３と、この本体部３に接続された（画像）表示装置としてのモニタ４とを有する。
本体部３から延出された挿入部２の先端部５の照明窓には、照明光を出射して検査対象部位側の照明を行う先端照明回路６が設けられ、この先端照明回路６からの照明光で照明された検査対象部位を撮像する撮像センサ７が観察窓に設けられている。先端照明回路６は、照明光を発生する発光素子としての例えば発光ダイオード（ＬＥＤと略記）８を備える。
先端照明回路６を構成するＬＥＤ８，撮像センサ７は、挿入部２内を挿通された信号線９，１０の一端と接続されている。信号線９，１０の他端は本体部３内部に設けた火花の発生を抑止するエネルギ制限回路部１１を介して画像処理と制御動作を行う画像処理・制御回路１２，先端照明回路６を駆動する先端照明駆動回路１３にそれぞれ接続される。
【００１０】
エネルギ制限回路部１１は、信号線９、１０上にそれぞれ設けられた火花の発生を抑止するエネルギ制限回路１１ａ、１１ｂにより構成される。
また、画像処理・制御回路１２は、信号線９を介して撮像センサ７を駆動すると共に、撮像センサ７により撮像した信号から、画像処理により画像信号を生成し、生成した画像信号を信号線１４により、この信号線１４上に設けた火花の発生を抑止するエネルギ制限回路部１５のエネルギ制限回路１５ａを介してモニタ４に出力する。モニタ４は、撮像センサ７により撮像した画像を内視鏡画像として表示する。
なお、本体部３内部の電源回路１６は、画像処理・制御回路１２、先端照明駆動回路１３及び後述するＬＣＤ照明駆動回路１７にそれぞれの動作に必要な電源を供給する。
【００１１】
また、先端照明駆動回路１３は、先端照明回路６のＬＥＤ８を駆動するため、エネルギ制限回路１１ｂが設けられた信号線１０を介して先端照明回路６のＬＥＤ８に定電流を供給し、ＬＥＤ８を定電流で発光させるように駆動する。
この場合、先端照明駆動回路１３、エネルギ制限回路１１ｂ及び電源回路１６（の一部）は、第１の定電流回路１８を構成し、ＬＥＤ８はその負荷を形成する。また、この第１の定電流回路１８の電流を検出するためにエネルギ制限回路１１ｂの両端にそれぞれ検出用信号線１９ａ，１９ｂの一端がそれぞれ接続され、他端は先端照明駆動回路１３に接続される。また、検出用信号線１９ｂの途中にはエネルギ制限回路２０が介挿されている。
また、モニタ４は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤと略記）により形成され、このＬＣＤにはその背面から照明する背面照明素子としてのＬＣＤ照明回路２１が設けてある。
【００１２】
そして、本体部３内部に設けたＬＣＤ照明駆動回路１７は、ＬＣＤ照明回路２１を駆動するため、エネルギ制限回路１５ｂが設けられた信号線２２を介してＬＣＤ照明駆動電流に定電流を供給し、ＬＣＤ照明回路２１を発光させるように駆動する。
この場合、ＬＣＤ照明駆動回路１７、エネルギ制限回路１５ｂ及び電源回路１６（の一部）は、第２の定電流回路２３を構成し、ＬＣＤ照明回路２１はその負荷を形成する。また、この第２の定電流回路２３の電流を検出するためにエネルギ制限回路１５ｂの両端にそれぞれ検出用信号線２４ａ，２４ｂの一端がそれぞれ接続され、他端はＬＣＤ照明駆動回路１７に接続される。また、検出用信号線２４ｂの途中にはエネルギ制限回路２５が介挿されている。
【００１３】
本体部３は、所定の厚みを有する外装ケースにより気密構造にされ、この本体部３は安全領域Ｄｓを形成する。
一方、挿入部２は、外装チューブにより覆われているが、爆発の可能性がある危険領域Ｄｄにおいて使用される。このため、エネルギ制限回路１１ａ，１１ｂは、本体部３内部に配置されているが、撮像センサ７、先端照明回路６に接続された信号線９，１０側は危険領域Ｄｄに属すると見なし、図１では本体部３内側の点線で示すようにエネルギ制限回路１１ａ，１１ｂが安全領域Ｄｓと危険領域Ｄｄの境界Ｂであるように示している。
【００１４】
また、モニタ４は、本体部３程の気密構造を採用していないため、本実施形態においては危険領域Ｄｄに属するとして、エネルギ制限回路部１５を設けて、モニタ４も、挿入部２の場合と同様に本質安全防爆の構造にしている。
図２は、第１の定電流回路１８、又は第２の定電流回路２３として利用できる定電流回路３０の構成を示す。
安全領域Ｄｓ内に配置された電圧制御電流源３１は信号線３２の途中に設けられた電流制限抵抗を含むエネルギ制限回路３３を介して負荷３４の一端に接続され、負荷３４の他端はグラウンド端子Ｇに接続される。
つまり、電圧制御電流源３１から負荷３４側に供給される電流は、エネルギ制限回路３３の電流制限抵抗（図３では符号３３ｂで示している）と、この電流制限抵抗に直列の負荷３４を介してグラウンド端子Ｇに流れる。
【００１５】
また、エネルギ制限回路３３の電流制限抵抗に流れる電流によりその両端に電圧降下が発生する。このため、このエネルギ制限回路３３の一端の電圧を検出用信号線３５ａを用いて検出すると共に、このエネルギ制限回路３３の負荷３４に接続された他端の電圧を検出用信号線３５ｂを用い、その途中に介挿した第２のエネルギ制限回路３６を介して検出する。
検出用信号線３５ａ，３５ｂにより検出した電圧を電圧制御電流源３１の電圧制御端に印加し、検出した電圧によって、電圧制御電流源３１による電流を定電流となるように制御する。
上述した場合と同様にエネルギ制限回路３３の一端は、危険領域Ｄｄで使用される負荷３４に接続されるため、エネルギ制限回路３３自体は安全領域Ｄｓの内部に配置されるが、エネルギ制限回路３３が安全領域Ｄｓと危険領域Ｄｄとの境界Ｂとなる。
【００１６】
上述した図９の従来例との対比で説明すると、従来例においては、本実施形態のエネルギ制限回路３３と負荷３４との直列回路において、さらに検出抵抗９５が直列に接された構成になっている。
これに対して、本実施形態においては、新たに検出抵抗を設けることなく、エネルギ制限回路３３を構成する電流制限抵抗を検出抵抗として兼用する。
また、検出用信号線３５ｂが、エネルギ制限回路３３と負荷３４との接続点に接続されるため、火花の発生を抑止するエネルギ制限回路３６を介挿している。
従来例における検出抵抗９５は、その抵抗値が大きい程、消費電力を増大させるものになるため、その抵抗値Ｒｄは小さく設定される。
【００１７】
これに対して、電流制限抵抗は、故障などが発生した場合においても負荷３４側に流れる電流を、火花の発生を抑止することができる電流値以下に制限するためのものであるため、その抵抗値（図３に示すようにＲｒ１）は従来例における検出抵抗９５の抵抗値Ｒｄよりもかなり大きい値に設定される（つまり、Ｒｒ１＞＞Ｒｄ）。
従って、電流制限抵抗を検出抵抗として兼用することにより、その両端で発生する電圧を従来例の場合よりも高精度に検出することが可能になる。また、従来例における検出抵抗９５を設けることを不要にできるので、その検出抵抗９５による電力消費を解消でき、エネルギ消費を低減できる。
図３は図２の定電流回路３０の具体的な回路構成を示す。
【００１８】
図３に示す定電流回路３０において、図１又は図２の電圧制御電流源３１は、電源回路１６と、電流制御回路４１とから構成される。
また、この電流制御回路４１から出力される電流は、エネルギ制限回路３３を構成するヒューズ３３ａ及び電流制限抵抗３３ｂ（その抵抗値Ｒｒ１）の直列回路を介して負荷３４側に流れる。また、所定以上の電流が流れると可溶部が溶解して、流れる電流を遮断するヒューズ３３ａ及び電流制限抵抗３３ｂの接続点とグラウンド端子Ｇとの間には電圧を制限するツェナーダイオード等の電圧制限素子３３ｃが設けてある。この電圧制限素子３３ｃヒューズ３３ａ及び電流制限抵抗３３ｂとの接続点の電圧が所定の電圧以上にならないように制限する。
【００１９】
また、エネルギ制限回路３６は、上記エネルギ制限回路３３の構成と同様に、検出用信号線３５ｂの途中に介挿されたヒューズ３６ａ及び電流制限抵抗３６ｂの直列回路と、ヒューズ３６ａ及び電流制限抵抗３６ｂ（その抵抗値Ｒｒ２）の接続点とグラウンド端子Ｇとの間に設けられ、電圧を制限するツェナーダイオード等の電圧制限素子３６ｃとから構成される。
また、電流制御回路４１は、電源回路１６の電源端子の一端と信号線３２との間にコレクタ及びエミッタが接続され、ベースに印加される制御電圧に応じて出力電流が変化する電流規制用のトランジスタ４２と、このトランジスタ４２のベースに印加する制御電圧を生成する制御電圧生成回路４３とから構成される。
【００２０】
制御電圧生成回路４３は、上記電流制限抵抗３３ｂの両端の電圧を検出する第１差動アンプ４３ａと、第１差動アンプ４３ａの出力電圧と基準電圧Ｖｒとの差分の電圧を制御電圧として出力する第２差動アンプ４３ｂを有する。
また、制御電圧生成回路４３は、基準電圧Ｖｒを生成する基準電圧生成回路４３ｃを有する。なお、第１差動アンプ４３ａの反転入力端には抵抗値がＲｒ２の電流制限抵抗３６ｂを介して負荷３４側の端子の電圧が印加される。
そのため、第１差動アンプ４３ａの非転入力端にも抵抗値Ｒｒ２と同じ抵抗値のオフセット補償抵抗４３ｄを介して電流制限抵抗３６ｂの他方の端子の電圧が印加されるようにして、第１差動アンプ４３ａにより電流制限抵抗３６ｂの両端の電圧を検出する場合のオフセットの発生を低減し、電流検出誤差を小さくしている。
【００２１】
本実施形態の内視鏡装置１は、負荷３４側に流れる電流を制限する電流制限抵抗３３ｂを含むエネルギ制限回路３３及び負荷３４側に流れる電流を検出するための検出抵抗を有する定電流回路３０を備えた内視鏡装置であって、前記負荷３４に一端が接続された前記エネルギ制限回路３３を形成する前記電流制限抵抗３３ｂを前記検出抵抗として兼用して用い、前記電流制限抵抗３３ｂの両端で検出された検出電圧に基づいて前記負荷３４に流れる電流を定電流となるように制御する定電流回路３０を形成したことを特徴とする。
【００２２】
次に図３の回路構成の作用を説明する。電源回路１６から供給される電流は、トランジスタ４２のコレクタ−エミッタ、エネルギ制限回路３３及び負荷３４を経てグラウンド端子Ｇに流れる。エネルギ制限回路３３を構成する電流制限抵抗３３ｂの両端の電圧は、検出用信号線３５ａ，３５ｂを介して第１差動アンプ４３ａにより検出され、さらに基準電圧Ｖｒとの差分値が制御電圧としてトランジスタ４２のベースに印加される。
信号線３２を流れる電流は、制御電圧値に応じて増減する。このため、トランジスタ４２のベースに所定の制御電圧を印加し、負荷３４の動作に適した所定の電流を流すことができるように基準電圧Ｖｒが設定されている。
【００２３】
所定の制御電圧がベースに印加された状態においては、その所定の電流が負荷３４側に流れる。この所定の電流が（ノイズにより）小さくなる場合には、第１差動アンプ４３ａの出力電圧は小さくなり、第２差動アンプ４３ｂの出力電圧、つまり、制御電圧が大きくなり、所定の電流を維持するように作用する。
なお、ノイズにより、電流が増大しようとした場合には、制御電圧が小さくなり、所定の電流を維持するように作用する。このように本実施形態においては、定電流を維持するように検出した電圧により低電流を維持する負帰還の制御ループを形成している。
なお、図３の定電流回路３０は、図１の定電流回路１８に適用した場合には、図３における括弧で示すようになる。
【００２４】
具体的には、図１の信号線９が信号線３２、エネルギ制限回路１１ｂがエネルギ制限回路３３、ＬＥＤ８が負荷３４、エネルギ制限回路２０がエネルギ制限回路３６、先端照明駆動回路１３が電流制御回路４１、検出用信号線１９ａが検出用信号線３５ａ、検出用信号線１９ｂが検出用信号線３５ｂ、にそれぞれ対応する。
そして、定電流により、ＬＥＤ８を発光させるように駆動することにより、ＬＥＤ８による発光量を精度良く制御することができる。ＬＥＤ８による発光量を精度良く制御することにより、挿入部２を検査対象物体の内部に挿入して内視鏡検査する場合の照明光量を精度良く制御でき、検査対象部位側を適正な照明光量を維持した状態で内視鏡検査を行うことができる。従って、内視鏡検査を円滑に行うことができる。
【００２５】
また、 図３の定電流回路３０は、図１の定電流回路２３に適用した場合には、以下のように対応する。
図１の信号線２２が信号線３２、エネルギ制限回路１５ｂがエネルギ制限回路３３、ＬＣＤ照明回路２１が負荷３４、エネルギ制限回路２５がエネルギ制限回路３６、ＬＣＤ照明駆動回路１７が電流制御回路４１、検出用信号線２４ａが検出用信号線３５ａ、検出用信号線２４ｂが検出用信号線３５ｂ、にそれぞれ対応する。
この場合においても、モニタ４のバックライト照明するＬＣＤ照明回路２１の発光量、又は照明光量を精度良く制御でき、モニタ４に表示される内視鏡画像の明るさを観察し易い明るさを維持するように制御することができる。従って、内視鏡画像の明るさを観察し易い明るさを維持することができるため、内視鏡検査を円滑に行うことができる。
【００２６】
従って、本実施形態によれば、エネルギ制限回路を備えた上で、低消費電力にできると共に、高精度の定電流制御ができる内視鏡装置１を提供することができる。
また、上記のように適正な照明光量で検査対象部位側を照明したり、モニタ４のバックライト照明を観察し易い照明光量で照明できるので、内視鏡検査を円滑に行うことができる。
図４は図３の変形例の定電流回路３０Ｂの構成を示す。図４に示す定電流回路３０Ｂは、図３に示す定電流回路３０におけるエネルギ制限回路３６部分のみが異なる。
【００２７】
図４における定電流回路３０Ｂにおいては、電流制限抵抗３６ｂのみでエネルギ制限回路３６を構成している。
電流制限抵抗３６ｂの一端は負荷３４に接続されているが、他端は第１差動アンプ４３ａの反転入力端、つまり電流を殆ど流出又は流入する機能を有しない端子に接続されているため、電流制限抵抗３６ｂのみでエネルギ制限回路３６を構成している。
本変形例の作用効果は、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を有する。
上述した図１の内視鏡装置１においては、先端照明回路６を挿入部２の先端部５の照明窓に設けた構成例で説明したが、図５に示す変形例の内視鏡装置１Ｂのような構成にしても良い。
【００２８】
図５に示す内視鏡装置１Ｂにおいては、本体部３の内部に先端照明回路６を配置している。また、この先端照明回路６にその基端（入射端）が対向し、挿入部２内を挿通したライトガイド５１が設けてある。このライトガイド５１により先端照明回路６で発生した照明光を伝送し、ライトガイド５１の先端が配置された照明窓から、伝送した照明光を出射する。その他の構成は、図１の構成と同じである。
本変形例は、図１の場合と殆ど同じ作用効果を有する。
【００２９】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態の内視鏡装置は、例えば図１と同じ構成であり、第１の定電流回路１８及び第２の定電流回路２３の構成が図３に示す回路構成と異なり、図６に示す回路構成である。
本実施形態の定電流回路３０Ｃは、図３における電流制御回路４１と一部が異なる電流制御回路４１Ｃを有する。
電流制御回路４１Ｃは、図３における制御電圧生成回路４３における第２差動アンプ４３ｂの代わりに比較回路４３ｅを採用して制御信号生成回路４３′を構成すると共に、一定の直流電圧の基準電圧Ｖｒを生成する基準電圧生成回路４３ｃの代わりに、例えばピーク値がＶｒとなる鋸歯状信号を発生する鋸歯状信号生成回路４３ｆを採用している。
【００３０】
そして、比較回路４３ｅは、基準信号となる鋸歯状信号と、第１差動アンプ４３ａの出力信号とを比較して、鋸歯状信号が、出力信号以上となる期間のみＨレベル、その他ではＬレベルの比較信号を制御信号として出力する。
この比較回路４３ｅのＨ／Ｌレベルの制御信号に応じて、スイッチング素子として機能するトランジスタ４２ＣをＯＮ／ＯＦＦさせる。なお、トランジスタ４２Ｃは、スイッチングさせた場合のエネルギ損失が小さいスイッチング用のトランジスタを用いると良い。
また、エミッタ側には、ＯＮ／ＯＦＦ（スイッチング）されたパルス状の直流を平滑化する平滑回路として機能するコンデンサ４４を設け、平滑化した電流を生成する。なお、エミッタ側にさらにチョークコイルを設けて平滑化する機能を向上しても良い。
その他の構成は、図３の場合と同様である。
【００３１】
第１の実施形態においては、ベースに印加する制御電圧のレベルに応じて、トランジスタ４２のコレクタ−エミッタ間の抵抗値を変化させることにより、定電流を維持するように制御する。換言すると、トランジスタ４２による抵抗部分での電力消費により、定電流を維持する。
これに対して、本実施形態においては、トランジスタ４２ＣをＯＮ／ＯＦＦさせると共に、ＯＮ／ＯＦＦの期間を制御することにより定電流を維持するように制御する。
具体的には、信号線３２を流れる電流が所定の定電流から減少する場合には第１差動アンプ４３ａの出力電圧が低下し、そのために鋸歯状信号と比較した比較信号におけるＨレベルの期間が大きくなり、トランジスタ４２ＣはＯＮ期間が増大する。従って、平滑化した場合の電流は増大し、定電流を維持するように作用する。
【００３２】
信号線３２を流れる電流が所定の定電流から増大する場合には、トランジスタ４２ＣをＯＮさせるＯＮ期間を減少させ、平滑化した場合の電流を減少させ、定電流を維持するように作用する。
本実施形態においては、電源回路１６から供給される電流をスイッチング素子によりスイッチングさせ、平滑化後の電流を定電流となるように制御するため、スイッチング素子における電力消費は、第１の実施形態のトランジスタ４２の場合に比較して遙かに低減することができる。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を有すると共に、電流制御回路４１における電力消費をより低減することができる効果を有する。
なお、本実施形態の定電流回路３０Ｃを図４の変形例の定電流回路３０Ｂに適用することもできる。
【００３３】
ところで、上述した第１，第２の実施形態においては、負荷側に吐き出す電流を定電流となるように制御する吐き出しタイプの定電流回路を説明したが、図７に示すように負荷に流れた電流を吸い込んで定電流となるように制御する吸い込みタイプの定電流回路３０Ｄを用いることもできる。
図７の定電流回路３０Ｄにおいては、電源回路１６と負荷３４の一端とを接続する信号線６１の途中に第１のエネルギ制限回路６２を介挿している。
また、負荷３４の他端と電流制御回路６３を構成するトランジスタ４２のコレクタとを接続する信号線６４の途中に第２のエネルギ制限回路６５を介挿している。
【００３４】
そして、第２のエネルギ制限回路６５の両端の電圧は、この第２のエネルギ制限回路６５の両端に接続した検出用信号線６６ａ，６６ｂを用いて電流制御回路６３内の制御電圧生成回路６７により検出する。
この場合、負荷３４の他端に接続された検出用信号線６６ａの途中には、第３のエネルギ制限回路６８を介挿している。
そして、制御電圧生成回路６７により検出した電圧を制御電圧として、電流制御用のトランジスタ４２のベースに印加し、トランジスタ４２のコレクターエミッタ間を流れる電流を停電量となるように制御する。なお、トランジスタ４２のエミッタはグラウンド端子Ｇに接続されている。
【００３５】
第１のエネルギ制限回路６２は、電源回路１６と負荷３４の一端との間に設けたヒューズ６２ａ及び電流制限抵抗６２ｂ（その抵抗値をＲｒ１′）の直列回路と、ヒューズ６２ａ及び電流制限抵抗６２ｂの接続点とグラウンド端子Ｇとの間に接続した電圧制限素子６２ｃとから構成される。
また、第２のエネルギ制限回路６２は、負荷３４の他端とトランジスタ４２のコレクタとの間に設けた電流制限抵抗６５ｂ（その抵抗値をＲｒ２′）及びヒューズ６５ａの直列回路と、ヒューズ６５ａ及び電流制限抵抗６５ｂの接続点とグラウンド端子Ｇとの間に接続した電圧制限素子６５ｃとから構成される。
【００３６】
また、第３のエネルギ制限回路６８は、負荷３４の他端と差動アンプ４３ａとの間に設けた電流制限抵抗６８ｂ（その抵抗値をＲｒ３′）及びヒューズ６８ａの直列回路と、ヒューズ６８ａ及び電流制限抵抗６８ｂの接続点とグラウンド端子Ｇとの間に接続した電圧制限素子６８ｃとから構成される。
なお、制御電圧生成回路６７は、図３の制御電圧生成回路４３と実質的に同じ回路構成であり、同じ符号で示している。但し、オフセット補償抵抗４３ｄの抵抗値は、電流制限抵抗６８ｂのＲｒ３′と同じ値に設定されている。
本変形例は、負荷３４の両端にエネルギ制限回路６２，６５を設けて火花などの発生を確実に抑止する構成にしている。本変形例は、第１の実施形態の場合に比較してより高い電源電圧を必要とするが、負荷３４の両方の端子における一方をグラウンド端子に接続することができないような負荷に対して適用することができ、その場合に対して高精度の定電流制御が可能になる効果を有する。
【００３７】
なお、吸い込みタイプの場合には、図７に示す定電流回路３０Ｄの変形例として図８に示すような構成にすることもできる。
図８に示す定電流回路３０Ｅは、図７における第３のエネルギ制限回路６８を設けないで、トランジスタ４２のエミッタ−グラウンド端子Ｇ間に検出抵抗７１を設けて電流制御回路６３′を構成している。また、図７における第１差動アンプ４３ａ、オフセット補償抵抗４３ｄを設けないで、差動アンプ４３ｂの入力端をトランジスタ４２のエミッタと検出抵抗７１との接続点に接続している。
【００３８】
そして、検出抵抗７１のグラウンド端子Ｇに対するエミッタに接続された一端の電圧を検出し、基準電圧Ｖｒと比較して制御電圧を生成し、その制御電圧をトランジスタ４２のベースに印加してトランジスタ４２のコレクターエミッタ間を流れる電流を停電量となるように制御する。なお、検出抵抗７１の抵抗値は、従来例の場合に比較してより大きな抵抗値にした方が高精度の定電流制御が可能になる。
この回路構成の場合には、図７の構成よりも簡略化することができるが、検出抵抗７１が負荷３４に直列に接続される構成となり、検出抵抗７１での電力消費も発生するため、より電源電圧を高くする必要がある。
なお上述した実施形態などにおいて、部分的に組み合わせることにより構成される実施形態も本発明に属する。
【符号の説明】
【００３９】
１…内視鏡装置、２…挿入部、３…本体部、４…モニタ、５…先端部、６…先端照明回路、７…撮像センサ、８…ＬＥＤ、９，１０，１４，２１…信号線、１１，１５…エネルギ制限回路部、１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂ，２０，２５，３３，３６…エネルギ制限回路、１２…画像処理・制御回路、１３…先端照明駆動回路、１６…電源回路、１７…ＬＣＤ照明駆動回路、１８，２３，３０，３０Ｃ…定電流回路、１９ａ，１９ｂ，２４ａ，２４ｂ，３５ａ，３５ｂ…検出用信号線、２１…ＬＣＤ照明回路、３１…電圧制御電流源、４１…電流制御回路、４２…トランジスタ、４３…制御電圧生成回路、３３ａ，３６ａ…ヒューズ、３３ｂ、３６ｂ…電流制限抵抗、３３ｃ、３６ｃ…電圧制限素子、３４…負荷、４３ａ、４３ｂ…差動アンプ、４３ｃ…基準電圧生成回路、４３ｄ…オフセット補償抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラント、ジェットエンジン等の内部の検査の他に、爆発の可能性の高い環境での使用が可能な内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置等の電子機器は種々の環境において使用される。このため、通常の環境とは異なる例えば可燃性のガス又は粉塵に囲まれたような環境下で電子機器を使用する場合には、火花の発生を抑止するエネルギ制限回路を使用する。エネルギ制限回路を使用することにより、電子機器を駆動させた最中において故障が発生しても、負荷側に火花が発生しないように保証する。
電子機器の負荷を駆動する場合には、定電流回路が広く用いられる。定電流回路を用いた場合において、負荷において火花の発生が無いことを保証するために、定電流回路の電源部と負荷との間に電流制限抵抗を有するエネルギ制限回路が用いられてきた。 図９は従来例における定電流回路９１を示す。
【０００３】
安全領域Ｄｓに配置され、検出した電圧により供給する電流を制御する電圧制御電流源９２は、負荷９３の一端に接続された信号線９４上に、検出抵抗９５と、エネルギ制限回路を構成する電流制限抵抗９６との直列回路が設けられている。負荷９３は危険領域Ｄｄに配置され、検出抵抗９５と電流制限抵抗９６は、安全領域Ｄｓ内に配置されているが、電流制限抵抗９６は、負荷９３にその一端が接続されているため、電流制限抵抗９６は安全領域Ｄｓと危険領域Ｄｄとの境界Ｂとなる。
そして、検出抵抗９５の両端の電圧を検出用信号線９７ａ，９７ｂを介して検出し、検出された電圧によって電圧制御電流源９２の電流を定電流となるように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５２０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例においては、検出抵抗９５により消費電力が増大してしまう。この場合、検出抵抗９５の抵抗の値を小さくすることで、消費電力を低減できるが、検出抵抗９５の両端の電圧が小さくなってしまうため、検出できる電圧が小さくなり、ノイズによる影響を受け易くなり、定電流の制御機能の精度が低下したり、定電流の値に対する信頼性が低下する欠点がある。
なお、特開２００７−１５２０２０号公報には、爆発の可能性の高い環境での使用が可能な内視鏡装置が開示され、図９において定電流回路を用いているが、定電流に制御する回路構成部分は開示されていない。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、エネルギ制限回路を備えた上で、低消費電力にできると共に、高精度の定電流制御ができる内視鏡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】
【０００６】
本発明の一態様に係る内視鏡装置は、負荷側に流れる電流を制限する電流制限抵抗を含むエネルギ制限回路及び負荷側に流れる電流を検出するための検出抵抗を有する定電流回路を備えた内視鏡装置であって、前記負荷に一端が接続された前記エネルギ制限回路を形成する前記電流制限抵抗を前記検出抵抗として兼用して用い、前記電流制限抵抗の両端で検出された検出電圧に基づいて前記負荷に流れる電流を定電流となるように制御する定電流回路を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エネルギ制限回路を備えた上で、低消費電力にできると共に、高精度の定電流制御ができる内視鏡装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態の内視鏡装置の全体構成を示す構成図。
【図２】図２は第１の実施形態に用いられる定電流回路の構成を示すブロック図。
【図３】図３は図２の定電流回路の具体的な回路構成を示す回路図。
【図４】図４は変形例の定電流回路の構成を示す回路図。
【図５】図５は第１の実施形態の変形例の内視鏡装置の全体構成を示す構成図。
【図６】図６は第２の実施形態に用いられる定電流回路の構成を示す回路図。
【図７】図７は第２の実施形態に用いられる第１変形例の定電流回路の構成を示す回路図。
【図８】図８は図７を変形した第２変形例の定電流回路の構成を示す回路図。
【図９】図９は従来の定電流回路の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように本発明の第１の実施形態の内視鏡装置１は、細長の内視鏡挿入部（以下、単に挿入部）２と、挿入部２の後端に設けられた本体部３と、この本体部３に接続された（画像）表示装置としてのモニタ４とを有する。
本体部３から延出された挿入部２の先端部５の照明窓には、照明光を出射して検査対象部位側の照明を行う先端照明回路６が設けられ、この先端照明回路６からの照明光で照明された検査対象部位を撮像する撮像センサ７が観察窓に設けられている。先端照明回路６は、照明光を発生する発光素子としての例えば発光ダイオード（ＬＥＤと略記）８を備える。
先端照明回路６を構成するＬＥＤ８，撮像センサ７は、挿入部２内を挿通された信号線９，１０の一端と接続されている。信号線９，１０の他端は本体部３内部に設けた火花の発生を抑止するエネルギ制限回路部１１を介して画像処理と制御動作を行う画像処理・制御回路１２，先端照明回路６を駆動する先端照明駆動回路１３にそれぞれ接続される。
【００１０】
エネルギ制限回路部１１は、信号線９、１０上にそれぞれ設けられた火花の発生を抑止するエネルギ制限回路１１ａ、１１ｂにより構成される。
また、画像処理・制御回路１２は、信号線９を介して撮像センサ７を駆動すると共に、撮像センサ７により撮像した信号から、画像処理により画像信号を生成し、生成した画像信号を信号線１４により、この信号線１４上に設けた火花の発生を抑止するエネルギ制限回路部１５のエネルギ制限回路１５ａを介してモニタ４に出力する。モニタ４は、撮像センサ７により撮像した画像を内視鏡画像として表示する。
なお、本体部３内部の電源回路１６は、画像処理・制御回路１２、先端照明駆動回路１３及び後述するＬＣＤ照明駆動回路１７にそれぞれの動作に必要な電源を供給する。
【００１１】
また、先端照明駆動回路１３は、先端照明回路６のＬＥＤ８を駆動するため、エネルギ制限回路１１ｂが設けられた信号線１０を介して先端照明回路６のＬＥＤ８に定電流を供給し、ＬＥＤ８を定電流で発光させるように駆動する。
この場合、先端照明駆動回路１３、エネルギ制限回路１１ｂ及び電源回路１６（の一部）は、第１の定電流回路１８を構成し、ＬＥＤ８はその負荷を形成する。また、この第１の定電流回路１８の電流を検出するためにエネルギ制限回路１１ｂの両端にそれぞれ検出用信号線１９ａ，１９ｂの一端がそれぞれ接続され、他端は先端照明駆動回路１３に接続される。また、検出用信号線１９ｂの途中にはエネルギ制限回路２０が介挿されている。
また、モニタ４は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤと略記）により形成され、このＬＣＤにはその背面から照明する背面照明素子としてのＬＣＤ照明回路２１が設けてある。
【００１２】
そして、本体部３内部に設けたＬＣＤ照明駆動回路１７は、ＬＣＤ照明回路２１を駆動するため、エネルギ制限回路１５ｂが設けられた信号線２２を介してＬＣＤ照明駆動電流に定電流を供給し、ＬＣＤ照明回路２１を発光させるように駆動する。
この場合、ＬＣＤ照明駆動回路１７、エネルギ制限回路１５ｂ及び電源回路１６（の一部）は、第２の定電流回路２３を構成し、ＬＣＤ照明回路２１はその負荷を形成する。また、この第２の定電流回路２３の電流を検出するためにエネルギ制限回路１５ｂの両端にそれぞれ検出用信号線２４ａ，２４ｂの一端がそれぞれ接続され、他端はＬＣＤ照明駆動回路１７に接続される。また、検出用信号線２４ｂの途中にはエネルギ制限回路２５が介挿されている。
【００１３】
本体部３は、所定の厚みを有する外装ケースにより気密構造にされ、この本体部３は安全領域Ｄｓを形成する。
一方、挿入部２は、外装チューブにより覆われているが、爆発の可能性がある危険領域Ｄｄにおいて使用される。このため、エネルギ制限回路１１ａ，１１ｂは、本体部３内部に配置されているが、撮像センサ７、先端照明回路６に接続された信号線９，１０側は危険領域Ｄｄに属すると見なし、図１では本体部３内側の点線で示すようにエネルギ制限回路１１ａ，１１ｂが安全領域Ｄｓと危険領域Ｄｄの境界Ｂであるように示している。
【００１４】
また、モニタ４は、本体部３程の気密構造を採用していないため、本実施形態においては危険領域Ｄｄに属するとして、エネルギ制限回路部１５を設けて、モニタ４も、挿入部２の場合と同様に本質安全防爆の構造にしている。
図２は、第１の定電流回路１８、又は第２の定電流回路２３として利用できる定電流回路３０の構成を示す。
安全領域Ｄｓ内に配置された電圧制御電流源３１は信号線３２の途中に設けられた電流制限抵抗を含むエネルギ制限回路３３を介して負荷３４の一端に接続され、負荷３４の他端はグラウンド端子Ｇに接続される。
つまり、電圧制御電流源３１から負荷３４側に供給される電流は、エネルギ制限回路３３の電流制限抵抗（図３では符号３３ｂで示している）と、この電流制限抵抗に直列の負荷３４を介してグラウンド端子Ｇに流れる。
【００１５】
また、エネルギ制限回路３３の電流制限抵抗に流れる電流によりその両端に電圧降下が発生する。このため、このエネルギ制限回路３３の一端の電圧を検出用信号線３５ａを用いて検出すると共に、このエネルギ制限回路３３の負荷３４に接続された他端の電圧を検出用信号線３５ｂを用い、その途中に介挿した第２のエネルギ制限回路３６を介して検出する。
検出用信号線３５ａ，３５ｂにより検出した電圧を電圧制御電流源３１の電圧制御端に印加し、検出した電圧によって、電圧制御電流源３１による電流を定電流となるように制御する。
上述した場合と同様にエネルギ制限回路３３の一端は、危険領域Ｄｄで使用される負荷３４に接続されるため、エネルギ制限回路３３自体は安全領域Ｄｓの内部に配置されるが、エネルギ制限回路３３が安全領域Ｄｓと危険領域Ｄｄとの境界Ｂとなる。
【００１６】
上述した図９の従来例との対比で説明すると、従来例においては、本実施形態のエネルギ制限回路３３と負荷３４との直列回路において、さらに検出抵抗９５が直列に接された構成になっている。
これに対して、本実施形態においては、新たに検出抵抗を設けることなく、エネルギ制限回路３３を構成する電流制限抵抗を検出抵抗として兼用する。
また、検出用信号線３５ｂが、エネルギ制限回路３３と負荷３４との接続点に接続されるため、火花の発生を抑止するエネルギ制限回路３６を介挿している。
従来例における検出抵抗９５は、その抵抗値が大きい程、消費電力を増大させるものになるため、その抵抗値Ｒｄは小さく設定される。
【００１７】
これに対して、電流制限抵抗は、故障などが発生した場合においても負荷３４側に流れる電流を、火花の発生を抑止することができる電流値以下に制限するためのものであるため、その抵抗値（図３に示すようにＲｒ１）は従来例における検出抵抗９５の抵抗値Ｒｄよりもかなり大きい値に設定される（つまり、Ｒｒ１＞＞Ｒｄ）。
従って、電流制限抵抗を検出抵抗として兼用することにより、その両端で発生する電圧を従来例の場合よりも高精度に検出することが可能になる。また、従来例における検出抵抗９５を設けることを不要にできるので、その検出抵抗９５による電力消費を解消でき、エネルギ消費を低減できる。
図３は図２の定電流回路３０の具体的な回路構成を示す。
【００１８】
図３に示す定電流回路３０において、図１又は図２の電圧制御電流源３１は、電源回路１６と、電流制御回路４１とから構成される。
また、この電流制御回路４１から出力される電流は、エネルギ制限回路３３を構成するヒューズ３３ａ及び電流制限抵抗３３ｂ（その抵抗値Ｒｒ１）の直列回路を介して負荷３４側に流れる。また、所定以上の電流が流れると可溶部が溶解して、流れる電流を遮断するヒューズ３３ａ及び電流制限抵抗３３ｂの接続点とグラウンド端子Ｇとの間には電圧を制限するツェナーダイオード等の電圧制限素子３３ｃが設けてある。この電圧制限素子３３ｃヒューズ３３ａ及び電流制限抵抗３３ｂとの接続点の電圧が所定の電圧以上にならないように制限する。
【００１９】
また、エネルギ制限回路３６は、上記エネルギ制限回路３３の構成と同様に、検出用信号線３５ｂの途中に介挿されたヒューズ３６ａ及び電流制限抵抗３６ｂの直列回路と、ヒューズ３６ａ及び電流制限抵抗３６ｂ（その抵抗値Ｒｒ２）の接続点とグラウンド端子Ｇとの間に設けられ、電圧を制限するツェナーダイオード等の電圧制限素子３６ｃとから構成される。
また、電流制御回路４１は、電源回路１６の電源端子の一端と信号線３２との間にコレクタ及びエミッタが接続され、ベースに印加される制御電圧に応じて出力電流が変化する電流規制用のトランジスタ４２と、このトランジスタ４２のベースに印加する制御電圧を生成する制御電圧生成回路４３とから構成される。
【００２０】
制御電圧生成回路４３は、上記電流制限抵抗３３ｂの両端の電圧を検出する第１差動アンプ４３ａと、第１差動アンプ４３ａの出力電圧と基準電圧Ｖｒとの差分の電圧を制御電圧として出力する第２差動アンプ４３ｂを有する。
また、制御電圧生成回路４３は、基準電圧Ｖｒを生成する基準電圧生成回路４３ｃを有する。なお、第１差動アンプ４３ａの反転入力端には抵抗値がＲｒ２の電流制限抵抗３６ｂを介して負荷３４側の端子の電圧が印加される。
そのため、第１差動アンプ４３ａの非転入力端にも抵抗値Ｒｒ２と同じ抵抗値のオフセット補償抵抗４３ｄを介して電流制限抵抗３６ｂの他方の端子の電圧が印加されるようにして、第１差動アンプ４３ａにより電流制限抵抗３６ｂの両端の電圧を検出する場合のオフセットの発生を低減し、電流検出誤差を小さくしている。
【００２１】
本実施形態の内視鏡装置１は、負荷３４側に流れる電流を制限する電流制限抵抗３３ｂを含むエネルギ制限回路３３及び負荷３４側に流れる電流を検出するための検出抵抗を有する定電流回路３０を備えた内視鏡装置であって、前記負荷３４に一端が接続された前記エネルギ制限回路３３を形成する前記電流制限抵抗３３ｂを前記検出抵抗として兼用して用い、前記電流制限抵抗３３ｂの両端で検出された検出電圧に基づいて前記負荷３４に流れる電流を定電流となるように制御する定電流回路３０を形成したことを特徴とする。
【００２２】
次に図３の回路構成の作用を説明する。電源回路１６から供給される電流は、トランジスタ４２のコレクタ−エミッタ、エネルギ制限回路３３及び負荷３４を経てグラウンド端子Ｇに流れる。エネルギ制限回路３３を構成する電流制限抵抗３３ｂの両端の電圧は、検出用信号線３５ａ，３５ｂを介して第１差動アンプ４３ａにより検出され、さらに基準電圧Ｖｒとの差分値が制御電圧としてトランジスタ４２のベースに印加される。
信号線３２を流れる電流は、制御電圧値に応じて増減する。このため、トランジスタ４２のベースに所定の制御電圧を印加し、負荷３４の動作に適した所定の電流を流すことができるように基準電圧Ｖｒが設定されている。
【００２３】
所定の制御電圧がベースに印加された状態においては、その所定の電流が負荷３４側に流れる。この所定の電流が（ノイズにより）小さくなる場合には、第１差動アンプ４３ａの出力電圧は小さくなり、第２差動アンプ４３ｂの出力電圧、つまり、制御電圧が大きくなり、所定の電流を維持するように作用する。
なお、ノイズにより、電流が増大しようとした場合には、制御電圧が小さくなり、所定の電流を維持するように作用する。このように本実施形態においては、定電流を維持するように検出した電圧により低電流を維持する負帰還の制御ループを形成している。
なお、図３の定電流回路３０は、図１の定電流回路１８に適用した場合には、図３における括弧で示すようになる。
【００２４】
具体的には、図１の信号線９が信号線３２、エネルギ制限回路１１ｂがエネルギ制限回路３３、ＬＥＤ８が負荷３４、エネルギ制限回路２０がエネルギ制限回路３６、先端照明駆動回路１３が電流制御回路４１、検出用信号線１９ａが検出用信号線３５ａ、検出用信号線１９ｂが検出用信号線３５ｂ、にそれぞれ対応する。
そして、定電流により、ＬＥＤ８を発光させるように駆動することにより、ＬＥＤ８による発光量を精度良く制御することができる。ＬＥＤ８による発光量を精度良く制御することにより、挿入部２を検査対象物体の内部に挿入して内視鏡検査する場合の照明光量を精度良く制御でき、検査対象部位側を適正な照明光量を維持した状態で内視鏡検査を行うことができる。従って、内視鏡検査を円滑に行うことができる。
【００２５】
また、 図３の定電流回路３０は、図１の定電流回路２３に適用した場合には、以下のように対応する。
図１の信号線２２が信号線３２、エネルギ制限回路１５ｂがエネルギ制限回路３３、ＬＣＤ照明回路２１が負荷３４、エネルギ制限回路２５がエネルギ制限回路３６、ＬＣＤ照明駆動回路１７が電流制御回路４１、検出用信号線２４ａが検出用信号線３５ａ、検出用信号線２４ｂが検出用信号線３５ｂ、にそれぞれ対応する。
この場合においても、モニタ４のバックライト照明するＬＣＤ照明回路２１の発光量、又は照明光量を精度良く制御でき、モニタ４に表示される内視鏡画像の明るさを観察し易い明るさを維持するように制御することができる。従って、内視鏡画像の明るさを観察し易い明るさを維持することができるため、内視鏡検査を円滑に行うことができる。
【００２６】
従って、本実施形態によれば、エネルギ制限回路を備えた上で、低消費電力にできると共に、高精度の定電流制御ができる内視鏡装置１を提供することができる。
また、上記のように適正な照明光量で検査対象部位側を照明したり、モニタ４のバックライト照明を観察し易い照明光量で照明できるので、内視鏡検査を円滑に行うことができる。
図４は図３の変形例の定電流回路３０Ｂの構成を示す。図４に示す定電流回路３０Ｂは、図３に示す定電流回路３０におけるエネルギ制限回路３６部分のみが異なる。
【００２７】
図４における定電流回路３０Ｂにおいては、電流制限抵抗３６ｂのみでエネルギ制限回路３６を構成している。
電流制限抵抗３６ｂの一端は負荷３４に接続されているが、他端は第１差動アンプ４３ａの反転入力端、つまり電流を殆ど流出又は流入する機能を有しない端子に接続されているため、電流制限抵抗３６ｂのみでエネルギ制限回路３６を構成している。
本変形例の作用効果は、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を有する。
上述した図１の内視鏡装置１においては、先端照明回路６を挿入部２の先端部５の照明窓に設けた構成例で説明したが、図５に示す変形例の内視鏡装置１Ｂのような構成にしても良い。
【００２８】
図５に示す内視鏡装置１Ｂにおいては、本体部３の内部に先端照明回路６を配置している。また、この先端照明回路６にその基端（入射端）が対向し、挿入部２内を挿通したライトガイド５１が設けてある。このライトガイド５１により先端照明回路６で発生した照明光を伝送し、ライトガイド５１の先端が配置された照明窓から、伝送した照明光を出射する。その他の構成は、図１の構成と同じである。
本変形例は、図１の場合と殆ど同じ作用効果を有する。
【００２９】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態の内視鏡装置は、例えば図１と同じ構成であり、第１の定電流回路１８及び第２の定電流回路２３の構成が図３に示す回路構成と異なり、図６に示す回路構成である。
本実施形態の定電流回路３０Ｃは、図３における電流制御回路４１と一部が異なる電流制御回路４１Ｃを有する。
電流制御回路４１Ｃは、図３における制御電圧生成回路４３における第２差動アンプ４３ｂの代わりに比較回路４３ｅを採用して制御信号生成回路４３′を構成すると共に、一定の直流電圧の基準電圧Ｖｒを生成する基準電圧生成回路４３ｃの代わりに、例えばピーク値がＶｒとなる鋸歯状信号を発生する鋸歯状信号生成回路４３ｆを採用している。
【００３０】
そして、比較回路４３ｅは、基準信号となる鋸歯状信号と、第１差動アンプ４３ａの出力信号とを比較して、鋸歯状信号が、出力信号以上となる期間のみＨレベル、その他ではＬレベルの比較信号を制御信号として出力する。
この比較回路４３ｅのＨ／Ｌレベルの制御信号に応じて、スイッチング素子として機能するトランジスタ４２ＣをＯＮ／ＯＦＦさせる。なお、トランジスタ４２Ｃは、スイッチングさせた場合のエネルギ損失が小さいスイッチング用のトランジスタを用いると良い。
また、エミッタ側には、ＯＮ／ＯＦＦ（スイッチング）されたパルス状の直流を平滑化する平滑回路として機能するコンデンサ４４を設け、平滑化した電流を生成する。なお、エミッタ側にさらにチョークコイルを設けて平滑化する機能を向上しても良い。
その他の構成は、図３の場合と同様である。
【００３１】
第１の実施形態においては、ベースに印加する制御電圧のレベルに応じて、トランジスタ４２のコレクタ−エミッタ間の抵抗値を変化させることにより、定電流を維持するように制御する。換言すると、トランジスタ４２による抵抗部分での電力消費により、定電流を維持する。
これに対して、本実施形態においては、トランジスタ４２ＣをＯＮ／ＯＦＦさせると共に、ＯＮ／ＯＦＦの期間を制御することにより定電流を維持するように制御する。
具体的には、信号線３２を流れる電流が所定の定電流から減少する場合には第１差動アンプ４３ａの出力電圧が低下し、そのために鋸歯状信号と比較した比較信号におけるＨレベルの期間が大きくなり、トランジスタ４２ＣはＯＮ期間が増大する。従って、平滑化した場合の電流は増大し、定電流を維持するように作用する。
【００３２】
信号線３２を流れる電流が所定の定電流から増大する場合には、トランジスタ４２ＣをＯＮさせるＯＮ期間を減少させ、平滑化した場合の電流を減少させ、定電流を維持するように作用する。
本実施形態においては、電源回路１６から供給される電流をスイッチング素子によりスイッチングさせ、平滑化後の電流を定電流となるように制御するため、スイッチング素子における電力消費は、第１の実施形態のトランジスタ４２の場合に比較して遙かに低減することができる。
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を有すると共に、電流制御回路４１における電力消費をより低減することができる効果を有する。
なお、本実施形態の定電流回路３０Ｃを図４の変形例の定電流回路３０Ｂに適用することもできる。
【００３３】
ところで、上述した第１，第２の実施形態においては、負荷側に吐き出す電流を定電流となるように制御する吐き出しタイプの定電流回路を説明したが、図７に示すように負荷に流れた電流を吸い込んで定電流となるように制御する吸い込みタイプの定電流回路３０Ｄを用いることもできる。
図７の定電流回路３０Ｄにおいては、電源回路１６と負荷３４の一端とを接続する信号線６１の途中に第１のエネルギ制限回路６２を介挿している。
また、負荷３４の他端と電流制御回路６３を構成するトランジスタ４２のコレクタとを接続する信号線６４の途中に第２のエネルギ制限回路６５を介挿している。
【００３４】
そして、第２のエネルギ制限回路６５の両端の電圧は、この第２のエネルギ制限回路６５の両端に接続した検出用信号線６６ａ，６６ｂを用いて電流制御回路６３内の制御電圧生成回路６７により検出する。
この場合、負荷３４の他端に接続された検出用信号線６６ａの途中には、第３のエネルギ制限回路６８を介挿している。
そして、制御電圧生成回路６７により検出した電圧を制御電圧として、電流制御用のトランジスタ４２のベースに印加し、トランジスタ４２のコレクターエミッタ間を流れる電流を停電量となるように制御する。なお、トランジスタ４２のエミッタはグラウンド端子Ｇに接続されている。
【００３５】
第１のエネルギ制限回路６２は、電源回路１６と負荷３４の一端との間に設けたヒューズ６２ａ及び電流制限抵抗６２ｂ（その抵抗値をＲｒ１′）の直列回路と、ヒューズ６２ａ及び電流制限抵抗６２ｂの接続点とグラウンド端子Ｇとの間に接続した電圧制限素子６２ｃとから構成される。
また、第２のエネルギ制限回路６２は、負荷３４の他端とトランジスタ４２のコレクタとの間に設けた電流制限抵抗６５ｂ（その抵抗値をＲｒ２′）及びヒューズ６５ａの直列回路と、ヒューズ６５ａ及び電流制限抵抗６５ｂの接続点とグラウンド端子Ｇとの間に接続した電圧制限素子６５ｃとから構成される。
【００３６】
また、第３のエネルギ制限回路６８は、負荷３４の他端と差動アンプ４３ａとの間に設けた電流制限抵抗６８ｂ（その抵抗値をＲｒ３′）及びヒューズ６８ａの直列回路と、ヒューズ６８ａ及び電流制限抵抗６８ｂの接続点とグラウンド端子Ｇとの間に接続した電圧制限素子６８ｃとから構成される。
なお、制御電圧生成回路６７は、図３の制御電圧生成回路４３と実質的に同じ回路構成であり、同じ符号で示している。但し、オフセット補償抵抗４３ｄの抵抗値は、電流制限抵抗６８ｂのＲｒ３′と同じ値に設定されている。
本変形例は、負荷３４の両端にエネルギ制限回路６２，６５を設けて火花などの発生を確実に抑止する構成にしている。本変形例は、第１の実施形態の場合に比較してより高い電源電圧を必要とするが、負荷３４の両方の端子における一方をグラウンド端子に接続することができないような負荷に対して適用することができ、その場合に対して高精度の定電流制御が可能になる効果を有する。
【００３７】
なお、吸い込みタイプの場合には、図７に示す定電流回路３０Ｄの変形例として図８に示すような構成にすることもできる。
図８に示す定電流回路３０Ｅは、図７における第３のエネルギ制限回路６８を設けないで、トランジスタ４２のエミッタ−グラウンド端子Ｇ間に検出抵抗７１を設けて電流制御回路６３′を構成している。また、図７における第１差動アンプ４３ａ、オフセット補償抵抗４３ｄを設けないで、差動アンプ４３ｂの入力端をトランジスタ４２のエミッタと検出抵抗７１との接続点に接続している。
【００３８】
そして、検出抵抗７１のグラウンド端子Ｇに対するエミッタに接続された一端の電圧を検出し、基準電圧Ｖｒと比較して制御電圧を生成し、その制御電圧をトランジスタ４２のベースに印加してトランジスタ４２のコレクターエミッタ間を流れる電流を停電量となるように制御する。なお、検出抵抗７１の抵抗値は、従来例の場合に比較してより大きな抵抗値にした方が高精度の定電流制御が可能になる。
この回路構成の場合には、図７の構成よりも簡略化することができるが、検出抵抗７１が負荷３４に直列に接続される構成となり、検出抵抗７１での電力消費も発生するため、より電源電圧を高くする必要がある。
なお上述した実施形態などにおいて、部分的に組み合わせることにより構成される実施形態も本発明に属する。
【符号の説明】
【００３９】
１…内視鏡装置、２…挿入部、３…本体部、４…モニタ、５…先端部、６…先端照明回路、７…撮像センサ、８…ＬＥＤ、９，１０，１４，２１…信号線、１１，１５…エネルギ制限回路部、１１ａ，１１ｂ，１５ａ，１５ｂ，２０，２５，３３，３６…エネルギ制限回路、１２…画像処理・制御回路、１３…先端照明駆動回路、１６…電源回路、１７…ＬＣＤ照明駆動回路、１８，２３，３０，３０Ｃ…定電流回路、１９ａ，１９ｂ，２４ａ，２４ｂ，３５ａ，３５ｂ…検出用信号線、２１…ＬＣＤ照明回路、３１…電圧制御電流源、４１…電流制御回路、４２…トランジスタ、４３…制御電圧生成回路、３３ａ，３６ａ…ヒューズ、３３ｂ、３６ｂ…電流制限抵抗、３３ｃ、３６ｃ…電圧制限素子、３４…負荷、４３ａ、４３ｂ…差動アンプ、４３ｃ…基準電圧生成回路、４３ｄ…オフセット補償抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷側に流れる電流を制限する電流制限抵抗を含むエネルギ制限回路及び負荷側に流れる電流を検出するための検出抵抗を有する定電流回路を備えた内視鏡装置であって、
前記負荷に一端が接続された前記エネルギ制限回路を形成する前記電流制限抵抗を前記検出抵抗として兼用して用い、前記電流制限抵抗の両端で検出された検出電圧に基づいて前記負荷に流れる電流を定電流となるように制御する定電流回路を形成したことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記検出抵抗として兼用される前記電流制限抵抗における前記負荷との接続点に一端に接続され、前記負荷に流れる電流を制限する電流制限抵抗を含む第２のエネルギ制限回路を備え、前記第２のエネルギ制限回路を介して前記エネルギ制限回路に含まれる前記電流制限抵抗の両端で検出した前記検出電圧に基づいて前記負荷に流れる電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記負荷の一方の端部にそれぞれ一端が接続された前記エネルギ制限回路及び前記第２のエネルギ制限回路を介して入力端がそれぞれ接続された第１の差動アンプと、基準電圧及び前記第１の差動アンプの出力電圧の差分値を出力する第２の差動アンプと、前記第２の差動アンプの出力により電源から供給される電流を制御するトランジスタとから構成される電圧制御電流源を備え、
前記電圧制御電流源からの電流を前記ネルギ制限回路及び該ネルギ制限回路に直列に一端が接続され、他端がグラウンドに接続される負荷に定電流として供給する吐き出し型の定電流回路により構成されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記負荷の一方の端部にそれぞれ一端が接続された前記エネルギ制限回路及び前記第２のエネルギ制限回路を介して入力端がそれぞれ接続された差動アンプと、鋸歯状の基準電圧及び前記差動アンプの出力電圧の比較を行う比較回路と、前記比較回路の出力信号により電源から供給される電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記スイッチング素子の出力電圧を平滑化する平滑回路とから構成される電圧制御電流源を備え、
前記電圧制御電流源からの電流を前記ネルギ制限回路及び該ネルギ制限回路に直列に一端が接続され、他端がグラウンドに接続される負荷に定電流として供給する吐き出し型の定電流回路により構成されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記負荷は、内視鏡挿入部の先端部に設けられた照明光を発生する発光素子、又は液晶を用いた表示装置の背面照明素子により構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つの請求項に記載の内視鏡装置。
【請求項１】
負荷側に流れる電流を制限する電流制限抵抗を含むエネルギ制限回路及び負荷側に流れる電流を検出するための検出抵抗を有する定電流回路を備えた内視鏡装置であって、
前記負荷に一端が接続された前記エネルギ制限回路を形成する前記電流制限抵抗を前記検出抵抗として兼用して用い、前記電流制限抵抗の両端で検出された検出電圧に基づいて前記負荷に流れる電流を定電流となるように制御する定電流回路を形成したことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記検出抵抗として兼用される前記電流制限抵抗における前記負荷との接続点に一端に接続され、前記負荷に流れる電流を制限する電流制限抵抗を含む第２のエネルギ制限回路を備え、前記第２のエネルギ制限回路を介して前記エネルギ制限回路に含まれる前記電流制限抵抗の両端で検出した前記検出電圧に基づいて前記負荷に流れる電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記負荷の一方の端部にそれぞれ一端が接続された前記エネルギ制限回路及び前記第２のエネルギ制限回路を介して入力端がそれぞれ接続された第１の差動アンプと、基準電圧及び前記第１の差動アンプの出力電圧の差分値を出力する第２の差動アンプと、前記第２の差動アンプの出力により電源から供給される電流を制御するトランジスタとから構成される電圧制御電流源を備え、
前記電圧制御電流源からの電流を前記ネルギ制限回路及び該ネルギ制限回路に直列に一端が接続され、他端がグラウンドに接続される負荷に定電流として供給する吐き出し型の定電流回路により構成されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記負荷の一方の端部にそれぞれ一端が接続された前記エネルギ制限回路及び前記第２のエネルギ制限回路を介して入力端がそれぞれ接続された差動アンプと、鋸歯状の基準電圧及び前記差動アンプの出力電圧の比較を行う比較回路と、前記比較回路の出力信号により電源から供給される電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記スイッチング素子の出力電圧を平滑化する平滑回路とから構成される電圧制御電流源を備え、
前記電圧制御電流源からの電流を前記ネルギ制限回路及び該ネルギ制限回路に直列に一端が接続され、他端がグラウンドに接続される負荷に定電流として供給する吐き出し型の定電流回路により構成されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記負荷は、内視鏡挿入部の先端部に設けられた照明光を発生する発光素子、又は液晶を用いた表示装置の背面照明素子により構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つの請求項に記載の内視鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４４８０７（Ｐ２０１３−４４８０７Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０８９１（Ｐ２０１１−１８０８９１）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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