JP2005197046A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 新たな装置を設置せずに鉛直上方向に力を受けた放電アークを鉛直下方向に移動させる装置を提供する。
【解決手段】 光源装置は、イグナイタの有する二次コイルに電流が流れることによって発生する磁力線の方向と、イグナイタによって点灯された放電ランプの電極間に形成される電流の向きとによって、放電アークの発光点に作用する決定される力の方向が鉛直下向きになるようにイグナイタと放電ランプを配置する。磁力線は、二次コイルの両極部と接触し且つ両極部を挟む磁性体材料から発せられる。磁性体材料は、放電ランプの電極間を挟む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、放電ランプ点灯装置に関し、特に、放電ランプのアーク位置を鉛直方向に押し下げる方向に作用するイグナイタを持つ内視鏡用光源装置に関する。

従来、キセノンランプをはじめとする放電ランプなどを備えた光照射装置は、高輝度を必要とする光源装置などで使われている。

放電ランプは、発光管部内に、陽極と陰極が数ｍｍから十数ｍｍの距離を持ち、対向して配置される電極間距離が比較的短いタイプのランプである。この電極間でアーク放電を起こすと、アークと呼ばれる放電部分から強い発光を生じる。

このアークは、放電ランプの発熱による内部気体の対流によって鉛直上方向に力を受けて湾曲し弧を描く。そのため、電極間の所定位置に発光点を位置させることができずズレが生じていた。このズレは、ランプに備えられ、放電ランプの発光点の光を集光する反射鏡の焦点位置をずらす要因にもなり、所定の光量が得られないといった問題が生じていた。

特許文献１は永久磁石の磁力で、特許文献２はチョークコイルの電磁力またはランプ電流供給線の反発による磁力により、鉛直下方向の力をアークに及ぼしてアークのズレを修正する装置を開示している。
特開平１１−６６９２７号公報 特開平９−２６００７１号公報

しかし、特許文献１、特許文献２は、いずれも光源装置に新たな装置（永久磁石、チョークコイル、ランプ電流供給線）を追加設置する必要がある。

したがって本発明の目的は、新たな装置を設置せずに鉛直上方向に力を受けたアークを鉛直下方向に移動させる装置を提供することである。

本発明に係る、内視鏡用光源装置は、イグナイタの有する二次コイルに電流が流れることによって発生する磁力線の方向と、イグナイタによって点灯された放電ランプの電極間に形成される電流の向きとによって決定される前記放電ランプの放電アークに作用する力の方向が鉛直下向きになるようにイグナイタと放電ランプを配置する。これにより、放電ランプの発熱による内部気体の対流によって鉛直上方向に力を受けたアークは、鉛直下方向の力を受けて発光点のズレを解消させることが可能になる。

好ましくは、磁力線は、一端部がそれぞれ二次コイルの両極部と接触し且つ両極部を挟む一対の磁性体材料の他端部から発せられ、前記他端部は前記放電ランプの電極間を挟む。これによりイグナイタと放電ランプの位置関係の自由度が増す。

また、好ましくは、磁力線が発生している間だけオン状態になり発生していない間オフ状態になる電磁リレーを有するスイッチ部と、スイッチ部のオン状態の時に点灯しオフ状態の時に消灯する表示ランプを有する表示部とを有する。これにより、放電ランプが点灯したか否かを放電ランプから発する光を見ないで判断することが可能になる。

また、内視鏡装置のプロセッサは、磁力線が発生している間だけオン状態になり発生していない間オフ状態になる電磁リレーを有するスイッチ部を備え、スイッチ部のオンオフ状態をモニター部に表示する。これにより、使用者が通常目視することになるモニター部を見て放電ランプが点灯したか否かを確認することが可能になる。

以上のように本発明によれば、新たな装置を設置せずに鉛直上方向に力を受けたアークを鉛直下方向に移動させる装置を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施形態について、内視鏡装置で使用される光源装置を使って説明する（図１、図２参照）。

本実施形態に係る内視鏡装置は、スコープ１０と、プロセッサ２０と、モニタ４０とを備える。スコープ１０は、プロセッサ２０の制御により、被写体（観察面）を撮像する。撮像により得られた画像信号はプロセッサ２０によってモニタ４０で出力が可能な映像信号に変換される。変換された映像信号はアナログ信号でモニタ４０に伝達される。伝達された映像信号は、モニタ４０によって出力（画面表示）される。使用者は、モニタ４０による出力結果により、スコープで撮像された被写体映像を観察することができる。

スコープ１０は、撮像部１１と、照明部１２とを有し、照明部１２が観察面に適度な光量を与えながら撮像部１１が被写体を撮像する。

撮像部１１は、対物レンズ１１ａ、ＣＣＤなどの撮像素子１１ｂとを有する。被写体の撮像によって撮像素子１１ｂに蓄積された電荷は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング回路）／ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）２１、ＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）２３、画像処理回路２４を介してモニタ４０で出力可能な映像信号に変換すなわち画像処理が行われる。

照明部１２は、光誘導部材１２ｂ、配光レンズ１２ａを介して観察面に照射する光源装置２７からの光を供給する。スコープ１０と、プロセッサ２０は、コネクタ部（不図示）で光学的・電気的に接続される。

プロセッサ２０は、ＣＤＳ／ＡＧＣ２１、ＣＣＤ駆動回路２２、ＤＳＰ２３、画像処理回路２４、光源装置２７、電源２８、パワースイッチ２９、ＣＰＵと周辺回路３０を有しており、使用者の操作によりスコープ１０に光量を供給し撮像され電荷転送された画像信号を、モニタ４０で出力できる映像信号に変換する。パワースイッチ２９は使用者の操作によりＯＮ状態にされると商用電源からの電力を電源２８に供給する。電源２８は各部に電力を供給する。

光源装置２７は、ランプ点灯スイッチ２７１、点灯駆動部２７２、放電ランプ２７５、及び集光レンズ２７９とを有する。点灯駆動部２７２は、スターター回路２７２ａ、イグナイタ２７２ｂ、及び安定器２７２ｃとを有する。

電源２８がオン状態にあって、ランプ点灯スイッチ２７１がオン状態にされると、ＣＰＵと周辺回路３０の制御によって点灯駆動部２７２のスターター回路２７２ａに初期発光トリガ指示信号が送られ電源２８からの電圧が印加される。印加された電圧から点灯駆動部２７２のスターター回路２７２ａはイグナイタ２７２ｂを介して高電圧パルスを発生させる。高電圧パルスは放電ランプ２７５に印加される。所定の高電圧パルスが印加されると、放電ランプ２７５の陽極部２７５ａと陰極部２７５ｂの間に絶縁破壊が生じ、アーク放電が開始され、放電ランプ２７５は発光する。安定器２７２ｃは放電ランプ２７５の電圧安定のために用いられる。

イグナイタ２７２ｂは、スターター回路２７２ａと接続される一次コイルｃ１と、放電ランプ２７５と接続される二次コイルｃ２とを有する。一次コイルｃ１より二次コイルｃ２の方が巻数が多くスターター回路２７２ａからの電圧を高電圧に昇圧させる。イグナイタ２７２ｂは、放電ランプ２７５の点灯動作時においては、スターター回路２７２ａから印加された電圧を昇圧させる機能を有するが、点灯中においては、二次コイルｃ２に流れる電流によって磁界を発生させる機能も有する。イグナイタ２７２ｂは、一次コイルｃ１、二次コイルｃ２を巻き付ける円筒部に磁束密度を高める効果がある磁性体材料で出来た芯を有しているのが望ましい。

放電ランプ２７５とイグナイタ２７２ｂは、放電ランプ２７５の電極間に形成される電流の向きと、イグナイタ２７２ｂの二次コイルｃ２に流れる電流により磁力を発生する磁力線の方向とによってフレミング左手の法則に基づいて決定されるアーク放電の弧へ作用する力の方向が鉛直下向きになるような位置関係で配置される。

イグナイタ２７２ｂは、磁力線が直接的に放電ランプ２７５と交差する（図２参照）。このとき、磁力線の一部は二次コイルｃ２のＮ極部分から放電ランプ２７５の陽極部２７５ａと陰極部２７５ｂの間を通る（図２の一点鎖線）。

ＣＰＵと周辺回路３０は、内視鏡装置各部の制御や信号の一時記録を行う。

モニタ４０は、映像信号を取り込んで表示することが可能な市販のモニタであり、スコープ１０で撮像され、プロセッサ２０で変換された映像信号を、出力（画面表示）する。

次に、放電ランプ２７５の発光動作について説明する。ランプ点灯スイッチ２７１がオフ状態の時、放電ランプ２７５に電流は流れていないので二次コイルｃ２は磁界を発生させていない。ランプ点灯スイッチ２７１がオン状態にされ、放電ランプ２７５が点灯されると二次コイルｃ２に電流が流れ磁界が発生する（図２の一点鎖線の方向）。一方、放電ランプ２７５では内部に充填された気体が発熱により上昇しその対流によって陽極部２７５ａと陰極部２７５ｂの間の発光点を含むアークを鉛直上方向に移動させる力が発生する（アークが図２のＡ１の状態）。しかし、本実施形態では、放電ランプ２７５の電極間に形成される電流と二次コイルｃ２から発生された磁界の磁力線とがアークを鉛直下方向に移動させる。

従って、鉛直上方向の力（対流による力）と鉛直下方向の力（電流線と磁力線による力）が相殺されて（アークが図２のＡ２の状態）、アークの発光点位置のズレが少なくなる。アーク放電により生じた光の発光点は、ランプに備えられた反射鏡（不図示）の焦点位置と一致するように設計されているので、発光点から四方八方に発散する光は通常反射鏡により一定方向に反射させられる。従って、アークの発光点位置のズレが少なくなると、この反射鏡の焦点位置からのズレも少なくなり、所定の光量が得られやすくなる。

イグナイタ２７２ｂの二次コイルｃ２は、昇圧のため巻数が多く設定されているのでそこから発生する磁力も強い。そのため、電流と磁力によって決定される鉛直下向きの力を作り出す手段として効果的である。

次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においてイグナイタ２７２ｂは、その磁力線が磁性体２７３を介して間接的に放電ランプ２７５と交差する（図３、図４参照）。具体的に一対の磁性体２７３は、それぞれの一端部がイグナイタ２７２ｂの二次コイルｃ２の両極部と接触し且つ両極部を挟み、さらにそれぞれの他端部が放電ランプ２７５の陽極部２７５ａ、陰極部２７５ｂの結ぶ直線部分を挟む。このとき、磁力線の一部は二次コイルｃ２のＮ極部分から磁性体２７３の一端部を通り、磁性体２７３の他端部から放電ランプ２７５の陽極部２７５ａと陰極部２７５ｂの間を通る（図３、図４の一点鎖線）。それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。

第１の実施形態では、イグナイタ２７２ｂ本体を放電ランプ２７５と直交するような位置関係で配置する必要があるが、第２の実施形態では、磁性体２７３の両他端部からの磁力線が陽極部２７５ａ、陰極部２７５ｂを結ぶ直線と直交するような位置関係に配置すればよいので、磁性体２７３の形状や配置を適宜選ぶことによってイグナイタ２７２ｂの配置に自由度が生まれるメリットがある。

なお、磁性体２７３の他端部であって、放電ランプ２７５の陽極部２７５ａ、陰極部２７５ｂを結ぶ直線部分を挟む部分は、図４のように平坦な面形状であってもよいが、図５のように、放電ランプ２７５と対抗する側に先端部分を折り曲げた形状であってもよい。磁性体２７３の他端部の先端を折り曲げた図５の場合、放電ランプ２７５の陽極部２７５ａ、陰極部２７５ｂを結ぶ直線部分を挟む部分を通過する磁束密度は向上する。

次に、イグナイタ２７２ｂの二次コイルｃ２の磁力線を利用した第３の実施形態を説明する。第３の実施形態では、第１の実施形態または第２の実施形態の構成に加えて、二次コイルｃ２の磁力線の有無に連動してオンオフ状態が切り替わるスイッチ部３１と、スイッチ部３１のオンオフ状態を使用者に知らせる表示部３２とを有する（図６参照）。図６では、第１の実施形態の構成にスイッチ部３１、及び表示部３２を加えた第３の実施形態を説明する。

スイッチ部３１は、二次コイルｃ２の磁界の影響を受ける位置に配置され、二次コイルｃ２からの磁力を受けると、オン状態すなわち通電状態となり、磁力を受けないとオフ状態になる電磁リレー３１ａを有する。表示部３２は、スイッチ部３１がオン状態で点灯し、オフ状態で消灯する表示ランプ３２ａを有する。表示ランプ３２ａは、プロセッサ２０のランプ点灯スイッチ２７１ａと同じ側など使用者の見える位置に設置するのが望ましい。

内視鏡装置において放電ランプ２７５が点灯したか否かを確認するには、従来はスコープ１０の先端を見る必要があった。しかし、ランプが正常で点灯している場合は、ランプに電流が流れてイグナイタは電磁石として作用する。ランプに異常があって、点灯しない場合には、ランプの電流が流れないので、イグナイタにも電流が流れず、イグナイタは電磁石として作用しない。よって、第３の実施形態のように表示部３２をプロセッサ２０に設けることにより使用者は容易に放電ランプ２７５が点灯したか否かを確認することが可能になる。

次に第４の実施形態を説明する。第４の実施形態における表示部３２は、表示ランプ３２ａに代えて、スイッチ部３１のオンオフ状態の信号をプロセッサ２０内のＣＰＵと周辺回路３０にデータとして伝達し、放電ランプ２７５が点灯している旨をモニタ４０に表示させる信号伝達部３２ｂを有する（図７参照）。その他の構成は第３の実施形態と同様である。第４の実施形態では、使用者が通常目視するモニタ４０に放電ランプ２７５のオンオフ状態が表示されるので確認作業がさらに容易になる。

なお、第４の実施形態の変形例として、イグナイタ２７２ｂの二次コイルｃ２が電磁石として作用した時にスイッチ部３１がオフ状態となり、二次コイルｃ２が電磁石として作用しない時にスイッチ部３１がオン状態となるよう構成するとともに、スイッチ部３１がオフ状態の時に放電ランプ２７５が点灯していると判定し、スイッチ部３１がオン状態の時に放電ランプ２７５が消灯していると判定するようプロセッサ２０内のＣＰＵを設定することも可能である。

本実施形態の内視鏡装置の構成図である。 第１の実施形態の光源装置を上から見た構成図である。 第２の実施形態の光源装置を斜め上からみた斜視図である。 第２の実施形態の光源装置を横からみた構成図である。 図４における磁性体の端部の形状を変えた場合の構成図である。 第３の実施形態の光源装置を上から見た構成図である。 第４の実施形態の光源装置を上から見た構成図である。

符号の説明

１０ スコープ
２０ プロセッサ
２７ 光源装置
４０ モニタ
２７２ 点灯駆動部
２７２ａ スターター回路
２７２ｂ イグナイタ
２７２ｃ 安定器
２７５ 放電ランプ
２７５ａ 陽極部
２７５ｂ 陰極部

Claims (4)

1. イグナイタの有する二次コイルに電流が流れることによって発生する磁力線の方向と、前記イグナイタによって点灯された放電ランプの電極間に形成される電流の向きとによって決定される前記放電ランプの放電アークに作用する力の方向が鉛直下向きになるように前記イグナイタと前記放電ランプを配置した内視鏡用光源装置。
2. 前記磁力線は、一端部がそれぞれ前記二次コイルの両極部と接触し且つ前記両極部を挟む一対の磁性体材料の他端部から発せられ、前記他端部は前記放電ランプの電極間を挟むことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
3. 前記磁力線が発生している間だけオン状態になり発生していない間オフ状態になる電磁リレーを有するスイッチ部と、前記スイッチ部のオン状態の時に点灯しオフ状態の時に消灯する表示ランプを有する表示部とを有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
4. 前記磁力線の発生の有無に応じてオン状態とオフ状態となる電磁リレーを有するスイッチ部を有する請求項１に記載の内視鏡用光源装置を備え、前記スイッチ部のオンオフ状態をモニター部に表示するためのデータを送り、前記モニター部に表示させる内視鏡装置のプロセッサ。
   

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