JP2001357982A - バッテリ式光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ランプのフィラメントのショートやバッテリの
電圧低下等によりバッテリに過電流が流れることを防止
できるバッテリ式光源装置を提供する。 【解決手段】バッテリ式光源装置は、ランプ３３と、ラ
ンプ３３に電気エネルギーを供給するためのバッテリ２
４と、バッテリ２４の出力に接続され、所定の電流が流
れることにより抵抗値が急激に増加する過電流保護素子
３１と、過電流保護素子３１を介して供給されるバッテ
リ２４からの電気エネルギーの供給電圧を変換してラン
プ３３に供給するＤＣ／ＤＣコンバーター３２とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバッテリ式光源装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バッテリ式光源装置は種々の機器に用い
られており、例えば内視鏡に照明光を供給する光源ラン
プと、該光源ランプに電力を供給するバッテリを備えた
内視鏡用バッテリ式光源装置が知られている。

【０００３】特開平１０−２２４９２６号は、電源とし
て乾電池等のバッテリを使用したバッテリ式光源装置を
内視鏡の操作部に着脱自在に取り付けられるようにした
構成を開示している。このようなバッテリ式光源装置は
持ち運びが容易であるとともに、電源のないところでの
使用が可能になるので、緊急あるいは屋外での使用など
に適したものである。

【０００４】このような構成のバッテリ式光源装置で
は、ランプに電力を供給する際にバッテリ電圧を昇圧回
路により昇圧してランプに電圧供給し、ランプをより明
るく点灯できるようにしていた。前記昇圧回路は、出力
電圧を一定にする定電圧動作するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】バッテリ式光源装置に
おいて用いられているハロゲンランプのフィラメント
は、輝度を上げるためにコイルの部分を密にしたり、二
重コイルにしたりしているが、ランプの寿命時にフィラ
メントの断線部分が癒着してフィラメントがショートし
たり、あるいはバッテリの電圧低下によりＤＣ／ＤＣコ
ンバータの入力電流が大きくなってバッテリから過電流
が流れることがあるため、バッテリの過電流に対する何
らかの保護が必要であった。

【０００６】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、ランプのフィ
ラメントのショートやバッテリの電圧低下等によりバッ
テリに過電流が流れることを防止できるバッテリ式光源
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明に係るバッテリ式光源装置は、照明ラ
ンプと、前記照明ランプに電気エネルギーを供給するた
めのバッテリと、前記バッテリの出力に接続され、所定
の電流が流れることにより抵抗値が急激に増加する過電
流保護素子と、前記過電流保護素子を介して供給される
前記バッテリからの電気エネルギーの供給電圧を変換し
て前記照明ランプに供給する変換手段とを備える。

【０００８】また、第２の発明に係るバッテリ式光源装
置は、照明ランプと、前記照明ランプに電気エネルギー
を供給するためのバッテリと、前記バッテリの供給する
電気エネルギーの供給電圧を変換して前記照明ランプに
供給する変換手段と、前記バッテリの供給する電気エネ
ルギーの供給状態を検出する検出手段と、前記検出手段
の検出結果に基づいて、前記変換手段の動作を制御する
制御手段とを備えている。

【０００９】また、第３の発明に係るバッテリ式光源装
置は、第２の発明において、前記バッテリの出力に接続
され、所定の電流が流れることにより抵抗値が急激に増
加する過電流保護素子を更に有し、前記変換手段は、前
記過電流保護素子を介して前記バッテリの供給する電気
エネルギーの供給電圧を変換して前記照明ランプに供給
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１１】（第１実施形態）図１乃至図５を参照して
本発明の第１実施形態を詳細に説明する。

【００１２】（構成）図１において、内視鏡装置１は、
管腔内の対象部位を観察する内視鏡２と、この内視鏡２
に着脱自在に接続されるバッテリ式光源装置５から構成
される。内視鏡２は、細長の挿入部１１と、この挿入部
１１の後端に設けられた把持部を兼ねる操作部１２と、
操作部１２の後端に形成された接眼部１３とを備えてい
る。そして、操作部１２の側部に突設したライトガイド
口金１４の端部にバッテリ式光源装置５の接続口金１５
を着脱自在に接続できるようになっている。ライトガイ
ド口金１４には、バッテリ式光源装置５の代わりにライ
トガイドケーブル（図示せず）を選択的に接続して一般
的内視鏡用光源装置に接続して使用することも可能であ
る。

【００１３】図２に示すように、バッテリ式光源装置５
はランプユニット２０とバッテリユニット２１からな
り、ランプユニット２０にはランプホルダ２２に保持さ
れた照明光を発光するランプ３３が装填可能であり、バ
ッテリユニット２１には電源を供給するバッテリ（１次
または２次）２４が装填可能となっている。前記ランプ
ユニット２０の外装部分には、複数の凹部２０ａ，凸部
２０ｂが形成され、外気との接触面積を広く取るように
している。また、術者の手に当る凸部２０ｂは他の部分
よりも厚肉に形成している。

【００１４】図３はバッテリ式光源装置５の電源回路の
構成を示す図である。図３においてバッテリ２４は２個
直列に接続されている。バッテリ２４からはセル電圧
１．２Ｖ×２＝２．４Ｖが供給される。電源回路をＯＮ
／ＯＦＦする電源スイッチ３０と、コイルＬ１に昇圧エ
ネルギーを発生させるスイッチング部（後述）を有する
変換手段としてのＤＣ／ＤＣコンバーター３２が設けら
れ、ＤＣ／ＤＣコンバーター３２とバッテリ２４との間
には所定の電流が流れることにより抵抗値が急激に増加
する過電流保護素子３１が電源スイッチ３０と直列に設
けられている。この過電流保護素子３１は導電性ポリマ
を応用した過電流保護素子で、ＰＴＣ(Positive Temper
ature Coefficient)特性を持ち、通常は０．０５から
０．１Ω程度の抵抗値を示すものであるが、過電流が流
れるとトリップ現象を起こし急激に抵抗値が増大する特
性を持っている。

【００１５】図５は電流とトリップ時間の関係を示す図
である。過電流保護素子３１は、一旦過電流がなくなる
とまた元の抵抗値に戻る特性を持っており、何回も過電
流保護を行うことができる。

【００１６】過電流保護素子３１の具体例としては、Ｐ
ＴＣ(Positive Temperature Coefficient)特性をもった
サーミスタ、またはポジスタ（商品名）とよばれる素子
が適している。また、一般的なセラミックタイプのサー
ミスタまたはポジスタのほか、ポリマー製のポリスイッ
チ（商品名）、またはローム社の過電流保護素子ＩＣＰ
シリーズなどさまざまな素子が使用可能である。これら
の特徴としては、自己復帰性があることで、内視鏡に使
用した場合はランプ断線時に作動したとしても、ランプ
交換により復帰することで、すぐに内視鏡が使用できる
ようになる利点がある。

【００１７】図３に戻って、コイルＬ１の後には整流用
ダイオードＤ１の整流後のエネルギーを蓄えるためのコ
ンデンサＣ２、電圧フィードバック用の抵抗Ｒ１，Ｒ２
がＤＣ／ＤＣコンバーター３２の周辺部品として設けら
れている。ＤＣ／ＤＣコンバーター３２で昇圧された出
力にはランプ３３が接続されている。ランプ３３として
は３．３Ｖ〜５Ｖの範囲で明るい照明ランプが使用可能
である。

【００１８】図４は、上記したＤＣ／ＤＣコンバーター
３２の内部回路の構成を示す図であり、フリップフロッ
プ回路ＦＦとＡＮＤ回路Ｇ１と発振器ＯＳＣからなるＰ
ＷＭ（pulse width modulation)制御部３５と、電圧フ
ィードバック（ＦＢ）と内部の基準電圧Ｖｒｅｆとを比
較して前記ＰＷＭ制御部３５に制御信号を送る電圧制御
部３４と、ＦＥＴで構成されるスイッチング部３６とか
らなる。

【００１９】ＰＷＭ制御部３５は、電圧が一定になるよ
うにパルス幅制御を行い、スイッチング部３６のＦＥＴ
をＯＮ／ＯＦＦスイッチングさせて、コイルＬ１（図
３）に蓄積されるエネルギーが一定になるようにしてい
る。

【００２０】（作用・効果）内視鏡２にバッテリ式光源
装置５を接続して、内視鏡観察を行う。観察の前に始業
点検により状態がチェックされる。チェックのための観
察を行う際には、操作スイッチ（図示せず）を操作する
と、電源スイッチ３０がＯＮしてバッテリ２４から電源
が供給され、ＤＣ／ＤＣコンバーター３２が作動をはじ
める。ところが、ランプ３３のフィラメントがショート
するようなことがあると、ランプ３３は点灯せず、内視
鏡の観察ができなくなってしまう。また、この場合には
バッテリ２４にショート電流が流れるが、本実施形態で
は過電流保護素子３１を設けているために、例えばラン
プ３３の定格電流が０．５Ａであったとしてショートし
た場合にその１０倍の５Ａの電流が流れても、図５に示
すように約０．５秒でトリップするのでバッテリ２４か
ら過電流が流れるのを防止することができる。

【００２１】また、バッテリ２４自身もその使用時間と
ともに端子電圧が下がってくるが、ＤＣ／ＤＣコンバー
ター３２の作用により、出力電圧を一定にするために電
流が増大し、過電流ほどではなくとも、バッテリ２４へ
の保護を必要とする電流が流れてしまう。しかし、この
ような状態が発生しても過電流保護素子３１により保護
される。図５に示したカーブでは、電流が２Ａ流れたと
すると、約１０秒で過電流保護素子３１の抵抗が増大し
電流を遮断する。

【００２２】ここで、すぐさまランプ３３を新品に交換
すれば、電流は正常となり、過電流保護素子３１も復帰
するので、チェックの時点でランプ３３に異常があって
も、すぐさま内視鏡を使用することが可能となる。

【００２３】なお、ＤＣ／ＤＣコンバーター３２の故障
により過電流が流れる場合も考えられるが、このような
場合でも過電流保護素子３１によりバッテリ２４を保護
することができる。

【００２４】以上、上記したように、第１実施形態によ
れば、ランプ３３のフィラメントのショート、バッテリ
２４の電圧の低下、さらにはＤＣ／ＤＣコンバータ３２
の故障によって電流が増大したとしても、過電流保護素
子３１を設けたことによりバッテリ２４から過電流が流
れるのを防止することができる。

【００２５】また、本実施形態の図２から期待できる別
の効果として、図２のランプユニット２０の外装部分に
は複数の凹部２０ａ，凸部２０ｂを設けたので、ランプ
３３の熱を効率良く放熱することができ、電子部品の熱
による劣化を抑えることができる。

【００２６】（第２実施形態）バッテリ２４が低電圧状
態になったときには、ＤＣ／ＤＣコンバーター３２の定
電圧動作のため入力電流が非常に大きくなってしまう。
過電流保護素子３１の電流設定を低くしておくと、この
大きくなった入力電流によって、過電流保護素子３１が
作動してしまい、これによって光源本体の使用時間が短
くなってしまう。そこで第２実施形態ではこのような欠
点を克服するために、バッテリ２４の低電圧を検出して
ＤＣ／ＤＣコンバーター３２の作動を停止することを特
徴とする。

【００２７】以下に本発明の第２実施形態を図６を参照
して説明する。第１実施形態と同様の部分については同
一符号を付して説明を省略する。

【００２８】（構成）第２実施形態では、バッテリ２４
の供給電圧を監視するコンパレータ４０を設ける。コン
パレータ４０は、Ｖｒｅｆを設定した電圧とバッテリ２
４からの入力電圧とを比較して、入力電圧が高かった場
合にはローレベルの信号を出力する。この出力信号はＤ
Ｃ／ＤＣコンバーター３２のＯＮ信号入力端子に入力さ
れる。ここでＶｒｅｆは、過電流保護素子３１の電流値
に対して余裕があればよく、適当な値を設定すればよ
い。本実施形態では、１．２５Ｖに設定する。

【００２９】また、ＤＣ／ＤＣコンバーター３２を構成
するＩＣによっては、内部の回路にＶｒｅｆの基準電圧
を設けたものもあり、それを利用することも可能であ
る。また、同様にＤＣ／ＤＣコンバーター３２を構成す
るＩＣによっては、コンパレータ４０をもＩＣ内部に備
えたものがあり、それを利用すればコンパレータ４０の
部品を用いなくとも回路を構成することができる。

【００３０】（作用・効果）電源スイッチ３０をＯＮし
て、バッテリ２４の電圧が低電圧、ここでは１．２５Ｖ
以下だった場合には、ハイレベルの信号がコンパレータ
４０から出力されてＤＣ／ＤＣコンバーター３２に入力
される。ハイレベルの信号が入力された場合には内部の
発振器ＯＳＣが作動しないので、スイッチングが機能せ
ずＤＣ／ＤＣコンバーター３２が停止する。これによっ
て過電流が流れるのを防止することができる。

【００３１】一方、ＤＣ／ＤＣコンバーター３２が作動
しなくなっても、入力電圧はコイルＬ１，ダイオードＤ
１を経由してランプ３３に供給されるのでランプ３３を
点灯することができ、内視鏡の観察を継続することがで
きる。

【００３２】また、ランプ３３のフィラメントがショー
トする等により電流が増大しても、過電流保護素子３１
が作動するので、第２実施形態においても第１実施形態
と同様に、バッテリ２４から過電流が流れるのを防止す
ることができる。

【００３３】また、過電流保護素子３１の電流設定を低
くしておいても、大きくなった入力電流によって過電流
保護素子３１が作動してしまうことがなくなる。過電流
保護素子３１の設定を低くした場合にはその分より感度
良くショートの検出ができるようになる。

【００３４】なお、上記したバッテリ電圧の低下に対し
て、特願平１１−２５３３３０号公報に記載されている
ような残量表示方法を組み合わせると、より術者に使い
勝手のよいバッテリ式光源装置を提供することができ
る。

【００３５】（第３実施形態）上記した第２実施形態で
は、バッテリ２４の低電圧を検出してＤＣ／ＤＣコンバ
ーター３２の作動を停止するようにしたが、第３実施形
態ではバッテリ２４の低電圧を検出してＤＣ／ＤＣコン
バーター３２のモードを変更することを特徴とする。

【００３６】以下に本発明の第３実施形態を図７及び図
８を参照して説明する。第２実施形態と同様の部分につ
いては同一符号を付して説明を省略する。

【００３７】（構成）第３実施形態においてもバッテリ
２４の供給電圧を監視するコンパレータ４０を設ける
が、ここではコンパレータ４０の出力を、ＤＣ／ＤＣコ
ンバーター３２のモードを切り替えるＳＥＬ端子に接続
する。ＤＣ／ＤＣコンバーター３２は、図８に示すよう
に、ＰＷＭ(pulse width modulation)モードでは周波数
一定でパルス幅が変化し、ＰＦＭ（pulse frequency mo
dulation)モードではパルス幅が一定で、周波数が変化
するように働く。ＰＷＭモードはハイパワーモードであ
り重負荷で高効率であるのに対して、ＰＦＭモードはロ
ーパワーモードであり軽負荷で高効率であるという特徴
をもつ。ＰＦＭモード時にはフルパワーの出力がされな
いようにパルス幅制御がなされる。

【００３８】（作用・効果）第１、第２実施形態と同様
に、電源スイッチ３０をＯＮしてランプ３３を点灯させ
る。バッテリ２４の供給電圧を監視するコンパレータ４
０は、Ｖｒｅｆに設定した電圧とバッテリ２４からの入
力電圧とを比較する。そして使用中にバッテリ２４の電
圧が下がってくると、コンパレータ４０は、入力電圧が
低くなったことを示すローレベルの信号を出力するの
で、ＤＣ／ＤＣコンバーター３２はＳＥＬ端子を介して
この信号を受けて、ＰＷＭモードをＰＦＭモードに切換
える動作を行う。これによって入力電流が少なくなるの
で過電流保護素子３１が作動してしまうことはない。ラ
ンプ３３は出力が低下したことによって暗くはなるが、
観察を継続することができる。このようにして術者はバ
ッテリ２４がなくなったことを認識することができる。

【００３９】（第４実施形態）上記した第２、第３実施
形態では、バッテリ２４の電圧を検出することによって
ＤＣ／ＤＣコンバーター３２の作動を制御する例を示し
たが、第４実施形態では電流検出により制御を行うこと
を特徴とする。

【００４０】以下に本発明の第４実施形態を図９を参照
して説明する。第２実施形態と同様の部分については同
一符号を付して説明を省略する。

【００４１】（構成）ここではコンパレータ４０の反転
入力にオペアンプ４１をさらに接続し、このオペアンプ
４１の２つの入力を過電流保護端子３１の両端に接続す
る。

【００４２】（作用・効果）過電流保護素子３１の電圧
降下がオペアンプ４１で増幅されてコンパレータ４０に
入力される。オペアンプ４１の出力は大きい電流が流れ
るほど、電圧レベルが下がるようになっており、コンパ
レータ４０のＶｒｅｆ以下になるとコンパレータ４０の
出力はハイレベルとなるので、ハイレベルの信号がＤＣ
／ＤＣコンバーター３２に入力される。ハイレベルの信
号が入力された場合には内部の発振器ＯＳＣが作動しな
いので、スイッチングが機能せずＤＣ／ＤＣコンバータ
ー３２が停止する。

【００４３】上記のようにしてＤＣ／ＤＣコンバーター
３２のＯＮ、ＯＦＦを制御することで、ランプショート
等の過電流が流れたときに瞬時にＤＣ／ＤＣコンバータ
ー３２をシャットダウンさせることができるので過電流
保護素子３１がバッテリ２４を保護することになる。

【００４４】第４実施形態では電圧だけの検出ではなく
電流で検出するようにしたので、より正確に過電流保護
素子３１を感度良く設定しても、過電流により過電流保
護素子３１が作動しないようにすることができる。

【００４５】（第５実施形態）第４実施形態では電流検
出によりＤＣ／ＤＣコンバーター３２の作動を停止する
ようにしたが、第５実施形態では電流検出によりＤＣ／
ＤＣコンバーター３２のモードを切り替えるようにす
る。

【００４６】（構成）第５実施形態ではコンパレータ４
０の出力をＤＣ／ＤＣコンバーター３２のＳＥＬ端子に
接続している点が第４実施形態の構成と異なる。

【００４７】（作用・効果）過電流保護素子３１の電圧
降下がオペアンプ４１で増幅されてコンパレータ４０に
入力される。コンパレータ４０によりＤＣ／ＤＣコンバ
ーター３２を制御する。すなわち、ランプ負荷接続時
と、無負荷時とにおいて、過電流保護素子３１を流れる
電流の変化を検出し、ＤＣ／ＤＣコンバーター３２のモ
ードをＰＷＭモードあるいはＰＦＭモードに切替えるよ
うにしたので、負荷状態に応じて効率よく昇圧してバッ
テリ２４のエネルギーを使用することが可能になる。

【００４８】なお、上記した実施形態では過電流保護素
子３１の保護を目的としたが、ＤＣ／ＤＣコンバーター
３２に電流制限機能をもたない場合の過電流保護として
も使用することができる。さらに、同様の回路を用いて
Ｒ３／Ｒ４の設定またはＶｒｅｆの設定を変更すること
によってランプ３３がフィラメント切れによって無負荷
となっていることを検出することができる。無負荷の場
合にＤＣ／ＤＣコンバーター３２を作動させてバッテリ
２４からの余計な電力を消費させてしまうことを防止し
たり、ＤＣ／ＤＣコンバーター３２をＰＦＭモードで低
電力に使用することでバッテリ２４からの電力を無駄に
消費してしまうことを防止することができる。

【００４９】（付記）なお、上記した具体的実施形態か
ら以下のような構成の発明が抽出可能である。

【００５０】１． 内視鏡と、照明ランプと、この照明
ランプに点灯エネルギーを供給するバッテリと、バッテ
リ式光源装置とを備えた内視鏡装置において、前記照明
ランプと、前記バッテリとの間に過電流を保護する過電
流保護素子を設けたことを特徴とする内視鏡装置。

【００５１】２． 内視鏡と、照明ランプと、この照明
ランプに点灯エネルギーを供給するバッテリと、バッテ
リ式光源装置とを備えた内視鏡装置において、前記バッ
テリの電圧を昇圧または降圧して前記ランプに電力を供
給する電源回路と、この電源回路と前記バッテリとの間
に過電流を保護する過電流保護素子を設けたことを特徴
とする内視鏡装置。

【００５２】３．上記１．または２．において、前記過
電流保護素子はＰＴＣ特性素子である。

【００５３】４．上記１．または２．において、前記過
電流保護素子は過電流に応じて内部抵抗が増大する。

【００５４】５．上記１．または２．において、前記過
電流保護素子は自己復帰性を有する。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、ランプのフィラメント
のショートやバッテリの電圧低下等によりバッテリに過
電流が流れることを防止できるバッテリ式光源装置が提
供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される内視鏡装置の構成を示す外
観斜視図である。

【図２】バッテリ式光源装置５の構成を示す外観斜視図
である。

【図３】バッテリ式光源装置５の電源回路の構成を示す
図である。

【図４】ＤＣ／ＤＣコンバーター３２の内部回路の構成
を示す図である。

【図５】電流とトリップ時間の関係を示す図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る電源回路の構成を
示す図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る電源回路の構成を
示す図である。

【図８】ＤＣ／ＤＣコンバーター３２のモード切り替え
について説明するための図である。

【図９】本発明の第４実施形態に係る電源回路の構成を
示す図である。

【図１０】本発明の第５実施形態に係る電源回路の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１ 内視鏡装置 ２ 内視鏡 ５ バッテリ式光源装置 １１ 挿入部 １２ 操作部 １３ 接眼部 １４ ライドガイド口金 １５ 接続口金 ２０ ランプユニット ２０ａ 凹部 ２０ｂ 凸部 ２１ バッテリユニット ２２ ランプホルダ ２４ バッテリ ３０ 電源スイッチ ３１ 過電流保護素子 ３２ ＤＣ／ＤＣコンバーター ３３ ランプ ３４ 電圧制御部 ３５ ＰＷＭ制御部 ３６ スイッチング部 ４０ コンパレータ ４１ オペアンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明ランプと、 前記照明ランプに電気エネルギーを供給するためのバッ
   テリと、 前記バッテリの出力に接続され、所定の電流が流れるこ
   とにより抵抗値が急激に増加する過電流保護素子と、 前記過電流保護素子を介して供給される前記バッテリか
   らの電気エネルギーの供給電圧を変換して前記照明ラン
   プに供給する変換手段と、 を備えたことを特徴とするバッテリ式光源装置。
2. 【請求項２】 照明ランプと、前記照明ランプに電気エ
   ネルギーを供給するためのバッテリと、 前記バッテリの供給する電気エネルギーの供給電圧を変
   換して前記照明ランプに供給する変換手段と、 前記バッテリの供給する電気エネルギーの供給状態を検
   出する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいて、前記変換手段の動
   作を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とするバッテリ式光源装置。
3. 【請求項３】 前記バッテリの出力に接続され、所定の
   電流が流れることにより抵抗値が急激に増加する過電流
   保護素子を更に有し、 前記変換手段は、前記過電流保護素子を介して前記バッ
   テリの供給する電気エネルギーの供給電圧を変換して前
   記照明ランプに供給することを特徴とする請求項２記載
   のバッテリ式光源装置。