JP2011200482A

JP2011200482A - リセット機能を備えた電源回路

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Publication number: JP2011200482A
Application number: JP2010071458A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shidara; 健一設楽
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-10-13

Abstract

【課題】リセット機能のための専用線をなくし、低コストでリセット機能を実現することができ、またノイズによるリセットの誤動作もなくす。
【解決手段】本体側のアダプタ装置１７に、携帯用超音波画像処理装置１８が着脱自在に接続される構成で、１２Ｖ−ＯＮ信号により第１ＦＥＴＱ_１がオン動作し、１２Ｖの電源電圧が携帯用超音波画像処理装置１８へ充電電圧として供給される。一方、上記アダプタ装置１７のスイッチ１７Ｗが押されると、第１ＦＥＴＱ_１をオフすると同時に、Ｃ−ＯＮ信号により第２ＦＥＴＱ_２を介して、所定の周波数信号をコンデンサＣ_１に与えることにより電圧を垂下させ、更にＣ_２及びＲ_１で決まる時定数で垂下させた波形で、中間電圧６Ｖに達するリセット電圧を供給電圧上に生成し、これを携帯用超音波画像処理装置１８へ供給する。このリセット電圧が制御回路２８で検出されることで、装置１８のリセット動作が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は電源回路、特に装置システムを構成する一部の機器（装置）又は回路に対しリセット動作を実行するためのリセット機能を備えた電源回路に関する。

一般に、各種の装置、内視鏡装置、超音波内視鏡装置等では、パワーオンリセット機能が備えられており、このパワーオンリセット機能は、電源投入時に、電源電圧が規定電圧に達したときにリセット信号を出力し、このリセット信号に基づいて装置の内部回路を初期状態にするものである。

一方、各種の装置では、リセットスイッチ（釦）等が設けられ、リセットスイッチの操作によりリセット信号を生成し、内部回路の初期動作をさせることも行われる。

ところで、装置内部の複数の回路間において、又は装置システムを構成する一部の機器（装置）が本体装置から分離可能に構成される場合において、リセット機能のための信号を伝送するための専用線が回路間、又は本体装置と一部機器（装置）間に設けられるが、このリセットのための専用線をなくすことができれば、回路構成を簡略化できるという利点がある。

例えば、下記特許文献１の電子内視鏡装置は、プロセッサ装置（本体装置）に対し内視鏡スコープを着脱自在に接続するもので、電源線と信号線の共用化を図り、信号線をなくすために、制御信号や映像信号を電源上に重畳して伝送することが開示される。そして、この場合の制御信号に、リセット信号を含めれば、リセットのための専用線をなくすことが可能となる。

特開２００４−４９２４９号公報

しかしながら、従来の上記特許文献１の制御信号にリセット信号を含めることが可能であるが、この装置では、電源上に制御信号を重畳するための波形重畳回路や電源上から制御信号を分離するための波形分離回路等が必要となり、リセット機能のための信号だけを対象とした場合には、コストパフォーマンスが悪い。

また、装置や機器の動作中には、電源ラインにノイズが乗ることも多く、そのノイズによりリセットが誤動作する可能性もある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、リセット機能のための専用線をなくし、低コストでリセット機能を実現することができ、またノイズによるリセットの誤動作もなくすことが可能になるリセット機能を備えた電源回路を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係るリセット機能を備えた電源回路は、電源電圧を供給する電源供給回路と、この電源供給回路で供給される電源電圧を中間電圧まで垂下させたリセット電圧を該電源電圧上に生成するリセット電圧生成回路と、上記リセット電圧生成回路からのリセット電圧を検出し、リセット動作を実行するリセット実行回路と、を設けたことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、本体装置及びこの本体装置に対し電気的に着脱自在となる携帯用機器の電源回路において、本体装置に接続された携帯用機器に充電電圧を供給する電源供給回路と、この電源供給回路で供給される充電電圧を中間電圧まで垂下させたリセット電圧を該充電電圧上に生成するリセット電圧生成回路と、上記リセット電圧生成回路からのリセット電圧を検出し、リセット動作を実行するリセット実行回路と、を設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、上記本体装置を超音波内視鏡管理装置とし、上記携帯用機器を超音波画像処理装置としたことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、上記リセット電圧生成回路は、複数の回路又は機器のリセット機能を実行するための異なるリセット電圧を生成し、上記リセット実行回路は、上記異なるリセット電圧を検出し、リセット電圧の各々に対応した回路又は機器のリセット動作を実行することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、上記リセット電圧生成回路では、垂下させた電圧を読み取るＡ／Ｄ変換器を有し、このＡ／Ｄ変換器の読取り値をフィードバックすることにより、任意波形のリセット電圧を生成することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、上記電源供給回路から出力される電圧を監視する監視回路を設け、所定電圧以下になったときは動作異常であることを判定することを特徴とする。

本発明の構成によれば、例えば本体装置に携帯用機器が着脱自在に接続される場合、本体装置から携帯用機器に充電電圧（ＤＣ電源）を供給している状態で、本体装置の電源スイッチをオンすると、充電電圧から中間電圧（ＧＮＤ電位に達しない電圧）まで垂下したリセット電圧が充電電圧上に生成され、このリセット電圧が携帯用機器へ出力される。その後、携帯用機器では、上記リセット電圧が検出され、これによってリセット動作、即ち初期動作が実行される。

また、リセットの対象となる回路、機器等が複数ある場合は、上記リセット電圧として、２種類以上の電圧を用い、これらの異なるリセット電圧を検出することで、各々のリセット電圧に対応した回路に対してリセット動作を実行することができる。

本発明のリセット機能を備えた電源回路によれば、リセット機能のための専用線をなくすと共に、低コストでリセット機能を実現することができるという効果がある。また、電源電圧から中間電圧まで垂下したリセット電圧を生成するので、通信を行う場合等と比較して、リセット信号の周波数が低いため、高周波ノイズ等のフィルタリングを十分に行い、ノイズによるリセットの誤動作をなくすことが可能となる。

本発明の第１実施例に係るリセット機能を備えた電源回路を超音波内視鏡装置に適用した場合の構成を示す回路図である。第１実施例の超音波内視鏡装置の概略構成を示し、図（Ａ）は全体構成図、図（Ｂ）は携帯用超音波画像処理装置（表示器を開いた状態）の全体図である。第１実施例の動作を示すタイミングチャートである。第１実施例のリセット電圧の生成を示すタイミングチャートである。リセット電圧生成の他の例を示すタイミングチャートである。第２実施例の動作を示すタイミングチャートである。

図１及び図２には、本発明の第１実施例に係るリセット機能を備えた電源回路で、超音波内視鏡装置（システム）に適用した場合の構成が示されており、図２において、超音波内視鏡１０は、挿入部の先端に、内視鏡画像を形成するためのＣＣＤ等の撮像素子及び超音波画像を形成するための超音波トランスデューサを有し、先端部まで照明光を照射するためのライトガイドを配設している。この超音波内視鏡１０は、光源（ライトガイド）コネクタ１２ａ及びその受け部１２ｂを介して光源装置１３に接続されると共に、電気コネクタ１４ａ及びその受け部１４ｂを介してプロセッサ装置１５に接続され、また電気コネクタ１６ａ及びその受け部１６ｂを介してアダプタ（本体側）装置１７に接続される。

上記アダプタ装置１７は、超音波内視鏡管理装置であり、体外式の超音波検査を行うための携帯用超音波画像処理装置（検査装置）１８を電気コネクタ１９ａ及びその受け部１９ｂにより接続するように構成され、この携帯用超音波画像処理装置１８の受け部１９ｂには、コネクタ１９ｃを介して超音波プローブ２０も接続される。また、上記プロセッサ装置１５及びアダプタ装置１７に、内視鏡画像、超音波画像等を表示するモニタ（表示器）２２が接続され、上記携帯用超音波画像処理装置１８にも、超音波画像等を表示する液晶表示器１８Ｄが設けられる。更に、上記アダプタ装置１７に、電源スイッチ１７Ｗが取り付けられ、上記携帯用超音波画像処理装置１８にも、電源スイッチ１８Ｗが配置される。

上記アダプタ装置１７は、体外式の携帯用超音波画像処理装置１８で得られる超音波画像等を超音波内視鏡装置システムの中で表示し利用するために設けられる。即ち、超音波内視鏡１０と携帯用超音波画像処理装置１８とでは、接続インターフェースが異なるため、このインターフェース変換を行うことで、携帯用超音波画像処理装置１８で得られた画像を超音波内視鏡１０で得られた画像と共に表示する等して利用できるようになっている。

図１において、アダプタ装置１７には、１２Ｖ−ＯＮ（出力）端子、Ｃ−ＯＮ（出力）端子、Ｅｒ（入力）端子及び通信端子を有し、電源供給やリセット電圧生成等の制御をする制御回路（ＣＰＵ）２４が設けられると共に、例えば１２Ｖの電源を供給するための第１ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）Ｑ_１、電圧１２Ｖから中間電圧の例えば６Ｖまで垂下させたリセット電圧を生成するための第２ＦＥＴＱ_２とコンデンサＣ_１（このコンデンサは抵抗でもよい）、リセット電圧の波形（Ｃ−ＯＮ信号出力後の落ち込み波形）を制御するためのコンデンサＣ_１及びＲ_１（ＣＲ時定数回路）が配置される。また、供給される電源電圧を監視し、この供給電源が例えば４Ｖ以下である場合に、異常を示すＥｒ信号（エラー信号）を出力するコンパレータ２５が設けられる。

一方、携帯用超音波画像処理装置１８には、アダプタ装置１７から分離した携帯用超音波画像処理装置１８を駆動するためのバッテリー２７、リセット電圧を検出してリセット動作を実行し、内部にメモリを有する制御回路（リセット回路）２８、超音波プローブ（画像取得装置）２０から入力した映像信号を格納するメモリを有し、映像信号に画像処理を施す画像処理回路２９、画像データ及び動作情報の相互通信や周辺機器への制御を行うための通信回路３０、上記制御回路２８を動作させる電源（例えば３．３Ｖ）を生成する第１電源生成回路３１、上記画像処理回路２９及び通信回路３０を動作させる電源（例えば３．３Ｖ）を生成する第２電源生成回路３２が設けられる。

第１実施例は以上の構成からなり、その作用を図３及び図４を参照しながら説明する。上記携帯用超音波画像処理装置１８が本体側のアダプタ装置１７に接続されているときは、図３（ｂ），（ｄ）に示されるように、１２Ｖの電源供給により携帯用超音波画像処理装置１８の充電が行われる。即ち、図１のアダプタ装置１７の制御回路２４から１２Ｖ−ＯＮ端子から１２Ｖ−ＯＮ信号が第１ＦＥＴＱ_１に出力され、この第１ＦＥＴＱ_１のオン動作によって１２Ｖの電源電圧が携帯用超音波画像処理装置１８側へ充電電圧として供給される。上記第１ＦＥＴＱ１は、１２Ｖ−ＯＮ信号がＨｉｇｈのときにＯＮとなって１２Ｖ電圧の供給を行い、１２Ｖ−ＯＮ信号がＬｏｗのときにＯＦＦとなって１２Ｖ電圧の供給を遮断するスイッチの役割を果たす。

そして、この携帯用超音波画像処理装置１８では、１２Ｖの電圧がバッテリー２７、制御回路２８及び第１電源生成回路３１に供給されることで、バッテリー２７に対する充電動作が実行される。即ち、第１電源生成回路３１からの電源により制御回路２８が動作して（制御回路２８による充電制御のみが起動して）、バッテリー２７への充電が制御される。

次に、図３（ａ）に示されるように、アダプタ装置１７の電源スイッチ１７Ｗが押されると、図３（ｂ）の中間電圧６Ｖまで垂下（降下）するリセット電圧１００が供給電圧上に生成される。即ち、スイッチ１７Ｗのオン信号を受けた制御回路２４は、１２Ｖ−ＯＮ端子の出力をオフし、図４（ａ）のように、第１ＦＥＴＱ_１を所定時間ｔ_１（例えばｔ_１＝０．２秒）だけオフすると同時に、Ｃ−ＯＮ端子からのＣ−ＯＮ信号により第２ＦＥＴＱ_２をオンオフさせ、図４（ｂ）のように、所定の周波数信号（例えば１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚ）をコンデンサＣ_１に与えることにより、実施例の場合はまず９Ｖ程度まで垂下させる。即ち、上記第２ＦＥＴＱ_２は、Ｃ−ＯＮ信号がＨｉｇｈのときにＯＮとなってコンデンサＣ_１への通電を行い、Ｃ−ＯＮ信号がＬｏｗのときにＯＦＦとなってコンデンサＣ_１への通電を遮断するスイッチの役割を果たす。その後、図１のコンデンサＣ_２と抵抗Ｒ_１で決まる時定数に応じた速度で電圧が降下して６Ｖに達することになり、この結果、中間電圧の６Ｖまで垂下する波形の、即ちＧＮＤ電位（０Ｖ）まで垂下しないリセット電圧１００が供給電圧上に生成される。

上記リセット電圧１００は、携帯用超音波画像処理装置１８の制御回路２８で検出され、この制御回路２８は、図３（ｃ）に示されるリセット信号Ｓｒを画像処理回路２９及び通信回路３０に出力すると共に、第２電源生成回路３２をオンする。その後、第２電源生成回路３２からの電源が画像処理回路２９及び通信回路３０へ供給されることで、これら画像処理回路２９及び通信回路３０において必要な初期動作が実行される。即ち、上記携帯用超音波画像処理装置１８の電源スイッチ１８Ｗを押すことなく、携帯用超音波画像処理装置１８の初期動作が実行され、使用できる状態となる。

上記のリセット電圧１００においては、１２Ｖ−ＯＮ信号（第１ＦＥＴＱ_１）のオフ時間とＣ−ＯＮ信号（第２ＦＥＴＱ_２）のオン時間の制御により、任意のディップ波形を生成することができ、また第２ＦＥＴＱ_２から出力される周波数信号の周波数の調整［周波数を高くすれば垂下は大きく、周波数を低くすれば垂下は小さくなる（波形前半部分の調整）］、或いはコンデンサＣ_２及び抵抗Ｒ_１で決まる時定数を調整（波形後半部分の調整）することで、任意の波形に形成することができる。なお、電圧垂下のための上記コンデンサＣ_１の代わりに、抵抗等の他の電子部品を用いてもよい。抵抗を用いる場合は、Ｃ−ＯＮ端子の出力のオン時間のみの制御で波形を調整することができる。

また、第１実施例では、図１のコンパレータ２５にて第１ＦＥＴＱ_１の出力である１２Ｖの電圧（正常電圧）を監視しており、第１ＦＥＴＱ_１の出力が規定電圧の例えば４Ｖ（第１電源生成回路３１を正常に動作できる電圧）を下回った場合は、携帯用超音波画像処理装置（周辺機器）１８等の電源系に異常がある可能性が高いので、充電電圧の供給を停止するように制御する。

更に、第１実施例では、Ａ／Ｄ変換器を用いてフィードバック制御をすることにより、図５のように、リセット電圧の生成を更に細かく制御することもできる。即ち、図１の制御回路２４等に供給電圧（第１ＦＥＴＱ_１及びコンデンサＣ_１を介した監視電圧）を入力するＡ／Ｄ変換器３４を追加し、入力電圧値を読み取り、その読取り値をフィードバックしながら、Ｃ−ＯＮ信号（又は第２ＦＥＴＱ_２）のオン時間を制御することにより、所望の波形のリセット電圧を生成することができる。

まず、何も制御しないときの時定数を検討し、電圧の最大の落ち込みが、例えば１０ｍＶ／ｍｓｅｃであったとすると、制御したい波形をこの１０ｍＶ／ｍｓｅｃよりも急峻な波形に設定し、実施例では、例えば２００ｍｓｅｃで中間電圧６Ｖにする波形を作ることにする。この場合の波形の落ち込み角度は、６Ｖ／２００ｍｓｅｃ＝３０ｍＶ／ｍｓｅｃであり、１ｍｓｅｃ当たり、３０ｍＶの電圧を垂下させればよい。一方、コンデンサＣ_１についても、３０ｍＶ／ｍｓｅｃを十分に達成できるものを選択する。

そして、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、１２Ｖ−ＯＮ信号により第１ＦＥＴＱ_１をオフする時間を、２００ｍｓｅｃの固定とし、この時間の中で、３０ｍＶ／ｍｓｅｃとなるように、Ｃ−ＯＮ信号に基づいて第２ＦＥＴＱ_２から与えられる周波数（Ｃ_１が抵抗に置き換えられる場合は、オン時間）を変化させることで、図５（ｃ），（ｄ）に示されるように、１２Ｖ（Ａ／Ｄ変換器の読取り値２５５）から６Ｖ（Ａ／Ｄ変換器の読取り値１２７）に垂下するリセット電圧１００を生成することができる。これによれば、ディップ波形（落ち込みカーブ）を任意に設定することができる。

上記のリセット電圧生成制御を達成するためのアルゴリズムは、多々考えられるが、最も簡単にするには、期待値との差分をフィードバックさせればよい。即ち、ディップ波形は、各時間毎に期待値が決まっているので、現在値と期待との差分に応じて周波数を増減させる。このための制御方法としては、様々な方法があるが、一般的には、目標値に到達するまでオンし、目標値に達したらオフするオン／オフ制御や、ＰＩＤ制御（Ｐ制御のみでも可）で実現することができる。上記においては、規定時間で規定の中間電圧まで垂下させたが、逆に時間をフリーとして中間電圧まで垂下させる方法でもよい。更に、自然放電で電圧は降下するので、１２Ｖ−ＯＮ信号（第１ＦＥＴＱ_１）をオンからオフに切り替えた後、中間電圧まで下がった時点で１２Ｖ−ＯＮ信号（第１ＦＥＴＱ_１）をオンにする方法もある。

図６には、第２実施例の動作が示されており、この第２実施例は、複数の異なる中間電圧まで垂下させたリセット電圧により、複数の回路や機器のリセットを実行するようにしたものである。
図６（ａ）に示されるように、例えば１２Ｖの供給電圧上に、５Ｖまで垂下する第１リセット電圧１０１と、９Ｖまで垂下する第２リセット電圧１０２を生成する。これは、図１の第２ＦＥＴＱ_２とコンデンサＣ_１に相当する回路を２組設ける等により達成することができる。そして、本体装置や周辺機器において、第１リセット電圧１０１を検出したとき、図６（ｂ）の第１リセット信号Ｓr1を第１回路（又は第１周辺機器）に出力することで、図６（ｄ）のように、第１回路（又は第１周辺機器）が起動して使用状態となり、また第２リセット電圧１０２を検出したとき、図６（ｃ）の第２リセット信号Ｓr2を第２回路（又は第２周辺機器）に出力することにより、図６（ｅ）のように、第２回路（又は第２周辺機器）が起動して使用状態となる。

この第１回路及び第２回路は、本体装置又は周辺機器の何れか一方、又は両方に含まれてもよく、第１周辺機器、第２周辺機器は、本体装置に接続可能となるものである。この第２実施例によれば、複数の第１回路、第２回路、又は第１周辺機器、第２周辺機器の中から選択された回路又は機器を個別又はシリーズにリセットすることができるという利点がある。

なお、上記第１実施例では、中間電圧６Ｖに垂下するリセット電圧、第２実施例では、中間電圧５Ｖと９Ｖに垂下するリセット電圧としたが、このリセット電圧の中間電圧は、その他の電圧に設定することができる。

上記実施例は、電源上に制御信号を重畳するのではなく、ＤＣ電圧を中間電圧まで垂下させることで、電源電圧上にリセット電圧を形成することができ、従来のような重畳回路は不要であり、汎用のＦＥＴ、コンデンサ等で構成できるので、リセット機能を低コストにて実現することができる。

また、一般に用いられるリセット信号の専用ラインが不要となり、回路の簡略化を図ることができ、本発明のリセット信号はその周波数が低いため、高周波ノイズ等のフィルタリングを十分に行うことが可能となり、ノイズによるリセットの誤動作をなくすことができる。
更には、回路全体をリセットするパワーオンリセット回路とは異なり、回路又は機器の一部をリセットできるという利点がある。

１０…内視鏡、１７…アダプタ装置、
１８…携帯用超音波画像処理装置、２０…超音波プローブ、
２４，２８…制御回路、２５…コンパレータ、
２７…バッテリー、２９…画像処理回路、
３１…第１電源生成回路、３２…第２電源生成回路、
３４…Ａ／Ｄ変換器、
Ｑ_１…第１ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）、Ｑ_２…第２ＦＥＴ、
Ｃ_１，Ｃ_２…コンデンサ、Ｒ_１…抵抗。

Claims

電源電圧を供給する電源供給回路と、
この電源供給回路で供給される電源電圧を中間電圧まで垂下させたリセット電圧を該電源電圧上に生成するリセット電圧生成回路と、
上記リセット電圧生成回路からのリセット電圧を検出し、リセット動作を実行するリセット実行回路と、を設けたリセット機能を備えた電源回路。
本体装置及びこの本体装置に対し電気的に着脱自在となる携帯用機器の電源回路において、
本体装置に接続された携帯用機器に充電電圧を供給する電源供給回路と、
この電源供給回路で供給される充電電圧を中間電圧まで垂下させたリセット電圧を該充電電圧上に生成するリセット電圧生成回路と、
上記リセット電圧生成回路からのリセット電圧を検出し、リセット動作を実行するリセット実行回路と、を設けたことを特徴とするリセット機能を備えた電源回路。
上記本体装置を超音波内視鏡管理装置とし、上記携帯用機器を超音波画像処理装置としたことを特徴とする請求項２記載のリセット機能を備えた電源回路。
上記リセット電圧生成回路は、複数の回路又は機器のリセット機能を実行するための異なるリセット電圧を生成し、
上記リセット実行回路は、上記異なるリセット電圧を検出し、リセット電圧の各々に対応した回路又は機器のリセット動作を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリセット機能を備えた電源回路。
上記リセット電圧生成回路は、垂下させた電圧を読み取るＡ／Ｄ変換器を有し、このＡ／Ｄ変換器の読取り値をフィードバックすることにより、任意波形のリセット電圧を生成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のリセット機能を備えた電源回路。
上記電源供給回路から出力される電圧を監視する監視回路を設け、所定電圧以下になったときは動作異常であることを判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のリセット機能を備えた電源回路。