JP3631405B2

JP3631405B2 - Battery type light source device for endoscope

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Publication number: JP3631405B2
Application number: JP34369099A
Authority: JP
Inventors: 誠一細田; 勝司渡辺; 至大嵜; 裕史高橋; 正一五反田; 剛明中村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: JP2001169536A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡に照明光を供給する光源ランプ及びこの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型光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、内視鏡装置は、医療用分野及び工業用分野において広く用いられるようになっている。この内視鏡装置は、診断あるいは検査対象部位が生体内部、或いはプラント、機器等の内部であるので、これら検査対象部位を照明する手段が必要である。このため、一般的な内視鏡装置では、内視鏡の外部装置として光源装置を用意し、この光源装置内の光源部に取り付けられた光源ランプからの照明光を内視鏡に設けたライトガイドファイバに導光し、このライトガイドファイバで導光された照明光を挿入部の先端側の照明窓から出射して検査対象部位を照明する構成になっている。
上記光源装置は、一般的には商用電源から供給される電源を利用して光源装置内部の光源ランプを点灯させるものである。
【０００３】
これに対し、例えば特開平１０−２２４９２６号公報に記載の内視鏡装置は、電源として乾電池等のバッテリを使用したバッテリ型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ものである。このようなバッテリ型光源装置を操作部に着脱自在に取り付ける内視鏡装置は、持ち運びが容易であるとともに、電源のない所での使用が可能になるので緊急時或いは屋外での使用などに適している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−２２４９２６号公報に記載のバッテリ型光源装置は、光源ランプを明るくするために、更にバッテリ型光源装置に補助電源ユニットを接続して、光源ランプに供給する電源電圧を昇圧していたが、外部電源との接続を切り換えていたため、別ユニットの補助電源ユニットを接続する煩わしさがあった。
【０００５】
また、補助電源ユニットを使用する場合は段階的な昇圧になるため、ランプに対して適正な電圧を供給することは困難であった。
【０００６】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、補助電源ユニットを用いることなく、簡便に光源ランプを明るくすることが可能で、内視鏡に着脱自在に取り付け可能な小型の内視鏡用バッテリ型光源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の内視鏡用バッテリ型光源装置は、内視鏡に照明光を供給する光源ランプと、この光源ランプに電力を供給する、複数のバッテリを格納可能なバッテリ部と、このバッテリ部に格納された単数あるいは複数のバッテリから供給される供給電圧を昇圧もしくは降圧させ前記光源ランプに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記バッテリ部に格納されたバッテリの接続状態として単数のバッテリ接続状態と複数のバッテリの直列接続状態とのいずれかを選択して当該選択したバッテリの両端電圧を前記供給電圧として前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給する供給電圧切換スイッチと、前記供給電圧切換えスイッチの作動に連動して前記ＤＣ／ＤＣコンバータの設定出力電圧を切り換える設定出力電圧切換スイッチと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を所定の基準電圧と比較する比較器と、この比較器の比較結果に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧を前記設定出力電圧に基づいて、バッテリ接続状態が単数のバッテリ接続状態である場合には所定のランプ電圧になるように、バッテリ接続状態が前記直列接続状態である場合には当該所定のランプ電圧より大きいランプ電圧となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする。
本発明の第２の内視鏡用バッテリ型光源装置は、内視鏡に照明光を供給する光源ランプと、この光源ランプに電力を供給する、複数のバッテリを格納可能なバッテリ部と、このバッテリ部に格納された単数あるいは複数のバッテリから供給される供給電圧を昇圧もしくは降圧させ前記光源ランプに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記バッテリ部に格納されたバッテリの接続状態として単数のバッテリ接続状態と複数のバッテリの直列接続状態とのいずれかを選択して当該選択したバッテリの両端電圧を前記供給電圧として前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給する供給電圧切換スイッチと、前記供給電圧切換えスイッチの作動に連動して前記ＤＣ／ＤＣコンバータの設定出力電圧を切り換える設定出力電圧切換スイッチと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を所定の基準電圧と比較する比較器と、この比較器の比較結果に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧を前記設定出力電圧に基づいて、バッテリ接続状態が単数のバッテリ接続状態である場合には所定のランプ電圧になるように、バッテリ接続状態が前記直列接続状態である場合には当該所定のランプ電圧より大きいランプ電圧となるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段と、を具備し、前記供給電圧切換スイッチは、前記バッテリ部に複数のバッテリが格納された際には、当該複数のバッテリを直列接続した場合の両端電圧と、当該複数のバッテリのうちいずれか単独のバッテリの両端電圧とを選択して前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給し、前記バッテリ部に単数のバッテリが格納された際には、当該単数のバッテリの両端電圧を供給電圧として前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置の全体構成を示す外観図、図２は図１の内視鏡のライトガイド口金に着脱自在に取り付けられるバッテリ型光源の構造を示す断面図、図３は図２のバッテリ型光源の電源回路を説明する回路ブロック図、図４は図３のＤＣ／ＤＣコンバータを説明する回路ブロック図、図５は電源回路の出力電圧に対する昇圧効率と光量との関係を説明するグラフである。
【０００９】
本実施の形態の内視鏡装置１は、内視鏡２と、この内視鏡２に着脱自在に接続されるランプユニット３及びこのランプユニット３に内蔵する後述の光源ランプ（以下、単にランプ）に電源電力を供給する後述のバッテリを有するバッテリユニット４からなるバッテリ型光源装置（バッテリ型光源）５と、から構成されている。
【００１０】
前記内視鏡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、この操作部１２の後端に形成された接眼部１３と、操作部１２の側部に突設したライトガイド口金１４とを有し、このライトガイド口金１４の端部に前記ランプユニット３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。尚、このライトガイド口金１４には、前記バッテリ型光源５と選択的に図示しないライトガイドケーブルを接続して図示しない商用電源用光源装置に接続するように構成しても良い。
【００１１】
前記挿入部１１は、その先端に形成された先端部２１と、この先端部２１の後端に形成され、湾曲自在の湾曲部２２と、この湾曲部２２の後端から前記操作部１２の前端まで形成された可撓性を有する可撓部２３とからなる。
前記操作部１２には、術者が把持する操作部１２の後端側に湾曲操作レバー２４が設けてあり、この湾曲操作レバー２４を回動操作により前記湾曲部２２を湾曲することができる。また、この操作部１２には、吸引操作を行う吸引ボタン２５と、この吸引ボタン２５の基端付近から突出するように吸引口金２６とが設けてあり、吸引口金２６は図示しないチューブを介して吸引装置に接続され、吸引ボタン２５を操作することにより吸引チャンネルに連通する吸引口金２６を介して体液などを吸引することができる。
また、前記操作部１２の前部側には、鉗子などの処置具を挿入する鉗子挿入口２７が形成され、この鉗子挿入口２７は内部で図示しない吸引チャンネルに連通している。この鉗子挿入口２７には、通常鉗子栓２８が取付けられている。さらに、前記処置具挿入口２７の裏側には、通気口金２９が突設しており、この通気口金２９から内視鏡２の内部に空気を送ることによって、内視鏡２の水漏れ検査等を行えるようになっている。
【００１２】
前記挿入部１１内には、照明光を導光する図示しないライトガイドファイバが挿通され、このライトガイドファイバは前記操作部１２を経てその後端が前記ライトガイド口金１４内で固定されている。このライトガイド口金１４に前記ランプユニット３の接続口金１５を接続し、前記バッテリ型光源５内部に装着される後述のランプを発光させた場合には、このランプからの照明光が前記ライトガイド口金１４の図示しないライトガイドファイバの光入射端面に供給される。供給された照明光は、前記ライトガイドファイバにより導光され、前記先端部２１の図示しない照明窓、つまり光出射端面から前方に出射され、患部などの被写体を照明する。
照明された被写体は、前記照明窓に隣接する図示しない観察窓に取り付けた対物レンズによりその結像位置に光学像を結ぶ。この結像位置には、図示しないイメージガイドファイバの先端面が配置され、結像された光学像を前記接眼部１３側の端面に伝送する。伝送された光学像は、前記接眼部１３の接眼窓に取り付けられた図示しない接眼レンズを介して拡大観察することができる。
【００１３】
次に、図２を用いてバッテリ型光源５の構造を説明する。
前記バッテリ型光源５は、前記したように接続口金１５を備えたランプユニット３及びバッテリユニット４で構成されている。
前記バッテリ型光源５は、前記内視鏡操作部１２の前記ライトガイド口金１４に接続される接続部１５及びランプ３１を所定の位置に配置すると共に、回動することによって点灯状態又は消灯状態に切り換えるスイッチを兼ねるランプホルダ３２が設けられている。
【００１４】
前記ランプユニット３は、ランプ３１の発熱にも耐え得る絶縁部材でほぼ円柱形状に形成されていて、その上部側側面には貫通孔を形成し、一方の開口端側には前記接続口金１５を固定し、他方の開口端からランプ３１を取り付けたランプホルダ３２を収納装着する収納部３３が形成されている。この収納部３３に前記ランプホルダ３２を収納配置すると共に、このランプホルダ３２を回動することによって、前記ランプユニット３は、点灯状態又は消灯状態に切り換えることができるようになっている。
【００１５】
前記収納部３３の一方の開口端には、集光レンズ３４を取り付けたレンズ枠３５を接着剤等で固着し、このレンズ枠３５の外側に内視鏡２側のライトガイド口金１４に螺合により着脱自在に接続する前記接続口金１５を抜け止めして回転自在に取り付けてある。
前記ランプホルダ３２内には、ハロゲンランプ、キセノンランプ、クリプトンランプ、ＬＥＤ等のランプ３１を取付け可能であり、このランプ３１は導電性のランプ固定具３６に螺合により固定されている。
【００１６】
このランプ固定具３６側面には、前記ランプホルダ３２が挿入回転されることにより、前記ランプ固定具３６に接触同通する導電性の収納部材３７が設けられていて、これらランプ固定具３６及び収納部材３７で回転式スイッチ機構３８を構成している。そして前記収納部材３７の後端部には、前記バッテリユニット４に通じる開口３７ａから延出する電極板３９が接続固定されている。
前記ランプ３１後端部には、このランプ３１を交換するために着脱自在に取り付けられる蓋体４１が導電性の収納部材４２に螺合固定されるようになっていていて、この蓋体４１には導電性のばね４３の付勢により前記ランプ３１後端部に接触導通するマイナス電極４４が設けられている。前記収納部材４２には、記バッテリユニット４に通じる前記開口３７ａから延出する電極板４５が接続固定されている。
【００１７】
前記バッテリユニット４は、絶縁部材で形成されていて、前記ランプユニット３の下端と一体化して前記開口３７ａが形成されたバッテリユニット本体上部４ａ及びこのバッテリユニット本体上部４ａに着脱自在に取り付けられ、バッテリ５１を収納するバッテリユニット本体下部４ｂとから主に構成されている。尚、前記バッテリユニット本体上部４ａと前記バッテリユニット本体下部４ｂとは、Ｏリング５２ａによって水密を確保している。
前記バッテリユニット本体上部４ａには、前記電極板３９がハンダ付け等により電気的に基板５４に接続されると共に、前記バッテリ５１に接触導通する電極板５３がハンダ付け等により電気的に接続される基板５４が設けられている。
【００１８】
前記バッテリユニット本体下部４ｂには、電極板５５が設けられていて、前記電極板５３と共に例えば供給電圧が１．２Ｖである充電型のニッケル水素電池を２つ直列接続し、２．４Ｖの電圧を供給するようになっている。
【００１９】
このような構成により、前記ランプ３１のオンオフは、前記ランプホルダ３２を収納配置すると共に、このランプホルダ３２を回動することによって、電極板５５、バッテリ５１、電極板５３、電極板４５、基板５４、収納部材３７を介してランプ固定具３６よりランプ３１側部電極に電気的に導通し、一方、ランプ３１後端部電極は、マイナス電極４４、ばね４３、収納部材４２を介して電極３９、基板５４に電気的に導通し、これらの経路の導通、非導通によって行われるようになっている。
前記基板５４には、前記バッテリ５１の電源電力を昇圧させ前記ランプ３１に電力を供給する後述の電源回路６０が設けられていて、前記基板５４上にＤＣ／ＤＣコンバータ６１、前記ランプ３１、バッテリ５１、回転式スイッチ機構３８からなる昇圧回路として構成している。
【００２０】
次に、図３を用いてこの電源回路６０を説明する。
図３に示すように電源回路６０は、前記したように前記回転式スイッチ機構３８により前記バッテリ５１からの電力を前記ランプ３１側に供給するようになっており、前記バッテリ５１からの電力を昇圧して前記ランプ３１に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６１と、このＤＣ／ＤＣコンバータ６１のスイッチング動作によって、前記バッテリ５１から供給される電力をエネルギとして貯えるコイルＬ１と、前記バッテリ５１から供給される電力のノイズをフィルタとして吸収する低インピーダンスのコンデンサＣ１と、前記コイルＬ１に貯えられたエネルギを電気エネルギとして前記ランプ３１側に放出するダイオードＤ１と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ６１のフィードバック部６２としての分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と、前記ダイオードＤ１から放出される電力のノイズを吸収するフィルタとしての低インピーダンスのコンデンサＣ２とから構成されている。
【００２１】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、例えば、前記コイル側に接続されるＬＸＰ−ＬＸＮ端子と、前記ダイオードＤ１のカソード側に接続されるＰＯＵＴ端子と、前記フィードバック部６２に接続されるＦＢ端子と、前記回転型スイッチ機構３８側に接続されるＰＧＮＤ端子との４端子を備えている。そして、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ６１がスイッチング動作としてＴｒ１がターンオンすると、コイルＬ１に流れる電流が直線的に増加して、磁場の中にエネルギを貯え、次に、ターンオフすると、コイルＬ１の両端の電圧が逆転して、電流が強制的にダイオードＤ１を通ってコイルＬ１に貯えられたエネルギ分がランプ３１側に流れることによって昇圧するようになっている。尚、ダイオードＤ１は、逆回復時間が短く、高い周波数でスイッチングし、コイルＬ１のエネルギが十分にランプ３１に送られ、点灯するようになっている。
【００２２】
ここで、前記ランプ３１にかかる最適電圧は、図５に示すようになっている。横軸は、ランプ３１にかかる出力電圧を示し、縦軸は昇圧効率とランプ３１の定格に対する比率を示している。尚、このランプ３１の定格は、４．８Ｖ、０．５Ａである。このランプ３１を明るく点灯させるために、ランプ３１に供給する電圧を昇圧すると、バッテリ５１の効率が悪くなり使用時間が短くなってしまうので、光量を出しつつ、バッテリ５１の使用時間を長く保つためできるだけ高い電圧でバッテリ５１を高効率で使用できる範囲は、出力電圧４．５〜５Ｖが最適であることが示されている。
【００２３】
本実施の形態では、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ６１の出力電圧を所定の基準電圧と比較する後述の比較器６５及びこの比較器６５の比較結果に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ６１からの出力電圧を所定のランプ電圧になるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータ６１を制御する制御手段を設けるように構成する。
【００２４】
図４に示すように前記ＤＣ／ＤＣコンバータ６１は、前記ＬＸＰ−ＬＸＮ端子、ＰＯＵＴ端子、ＰＧＮＤ端子に接続され抵抗Ｒ３を介して、前記コイルＬ１を駆動するスイッチング素子としてのスイッチングトランジスタＴｒ１と、ダイオードＤ１の順方向電圧をなくすスイッチングトランジスタＴｒ２と、前記ＦＢ端子に入力される分圧レベルと内部基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する比較器６５と、この比較器６５の比較結果に基づき、前記スイッチングトランジスタＴｒ１及びＴｒ２のターンオンオフを制御する制御部６６として内部発信器（ＯＳＣ）６７によるパルス幅変調を行うフリップフロップＦＦ１及びロジックゲートＧ１とから主に構成されている。
前記ＯＳＣ６７によるクロックの立ち上がりで前記フリップフロップＦＦ１がセットされ、これによって、スイッチングトランジスタＴｒ１がターンオンする。そして、分圧レベルと前記内部基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する比較器６５の結果に基づき、前記フリップフロップＦＦ１がリセットされ、パルス幅が変調されるようになっている。
【００２５】
このように構成された本実施の形態の内視鏡用バッテリ型光源５は、充電されたバッテリ５１を装填し内視鏡２に着脱自在に接続され内視鏡検査に使用される。
バッテリ型光源５が内視鏡操作部１２のライトガイド口金１４に接続部１５を介し接続されると、ランプ固定具３６は内視鏡１に固定され、バッテリ型光源５に固定された収納部材３７が、バッテリ型光源５を約９０度回転させることにより、収納部材３７とランプ固定具３６とが接触することで、回転式スイッチ機構３８がオンする。
すると、電源回路６０のＤＣ／ＤＣコンバータ６１がスイッチング動作を開始して、前記したようにダイオードＤ１を通ってコイルＬ１に貯えられたエネルギ分ランプ３１側に流れることによってバッテリ５１の供給電圧２．４Ｖが４．５〜５Ｖに昇圧し、この昇圧された電圧によって、ランプ３１が最適な明るさで点灯する。そして、このランプ３１の照明光が内視鏡２の図示しないライトガイドで導光されて内視鏡挿入部１１の先端部２１より被写体を照明する。尚、前記昇圧の効率は、９０％以上と高い昇圧効率を得られるようになっている。
【００２６】
この結果、バッテリ５１の電圧２．４Ｖが昇圧されることによって、最適なランプ３１の電圧４．５〜５．０Ｖが得られ、ランプ３１の明るさを求めることができると共に、高い昇圧効率を得たことによって、バッテリ５１を効率よく使用でき簡便な内視鏡２の使用が可能である。
【００２７】
上述した本実施の形態によれば以下の効果を得る。
バッテリ５１の供給電圧を高い効率で昇圧することができるので、ランプ３１を明るく点灯することができる。また、バッテリ５１の電圧をランプ３１の点灯に適した電圧にすることで、最適なランプ３１に使用できる。尚、バッテリ５１の電圧が高いからと、ランプ３１の電圧をバッテリ５１の電圧に合わせても最適にはならず、フィラメント形状が大きくなってしまい効果的なライトガイドへの集光ができなくなる等の虞れが生じるので、バッテリ５１の電圧を適切なランプ３１の電圧に合わせて供給することは考慮すべき問題であり、本発明ではこれらを考慮し、形状を大きくすることなく内視鏡の操作部に着脱自在に取り付けできる内視鏡装置１が構成可能である。
【００２８】
更に、バッテリ５１を充電型にすることで、エネルギ密度が高くなり、小型で、明るくバッテリ５１の使用時間を伸ばすことができる。尚、使用時間とは、１回の満充電で得られるエネルギの放電による使用時間のことである。また、使用されるバッテリ５１は、例えば単３型でニッケル水素なら１本あたり１０００ｍＡｈ以上が良く、近年では、１４５０〜１６００ｍＡｈのものがある。また、リチウムイオン電池でも１本あたり１０００ｍＡｈ以上が良い。尚、バッテリ５１は、１個でも構わず、バッテリ５１光源の小型化が可能であれば、個数にはよらない。バッテリ５１のエネルギ密度が高いものを使用するのは言うまでもない。本実施の形態では、Ｎｉ−Ｃｄ、などの２次電池又はアルカリ、マンガン、リチウムなどの１次電池などいろいろな電池等のバッテリ５１が使用可能で同様の効果が得られる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図６は本発明の第２の実施の形態に係るバッテリ型光源の電源回路を説明する回路ブロック図である。
上記第１の実施の形態では、電池等のバッテリ５１を２つ直列接続し、これら２個のバッテリからの供給電圧を昇圧するように構成しているが、本第２の実施の形態では、切り替えスイッチにて少なくとも１個のバッテリを使用可能な構成とする。それ以外の構成は、図３とほぼ同様であるので説明を省略し、同じ構成には同じ符号を付して説明する。
【００３０】
即ち、本第２の実施の形態の電源回路７０には、少なくとも２個のバッテリ７１ａ、７１ｂを有するバッテリ部７１を備え、これらバッテリ７１ａ、７１ｂの切り替えスイッチ７２と、この切り替えスイッチ７２と連動してフィードバック部６２の分圧抵抗Ｒ４、Ｒ１、Ｒ５に切り替える連動スイッチ７３が設けられている。
【００３１】
前記切り替えスイッチ７２は、端子７２ａ〜７２ｄを備え、７２ａと７２ｂ、７２ｂと７２ｃ、７２ｃと７２ｄの３通りの端子に順々に切り替え可能となっていて、バッテリ７１ａ、７１ｂの接続を変化させることができるようになっている。
前記連動スイッチ７３は、端子７３ａ〜７３ｄを備え、前記切り替えスイッチ７２に連動し、７３ａと７３ｂ、７３ｂと７３ｃ、７３ｃと７３ｄの３通りの端子に順々に切り替え可能となっていて、切り替えられたバッテリ部７１に合せてそれぞれ分圧抵抗を変化させ、出力電圧を設定できるようになっている。
【００３２】
この構成により、切り替えスイッチ７２を切り替えることにより、バッテリ７１ａ、７１ｂのどちらか１個でも動作可能である。
即ち、これら切り替えスイッチ７２と連動スイッチ７３とを連動して動作させることにより、切り替えスイッチ７２が端子７２ａと７２ｂとに切り替えられた場合には、１個のバッテリ７１ａのみに接続されると共に、連動スイッチ７３が連動して端子７３ａと７３ｂとに切り替えられてフィードバック部６２の分圧抵抗が変わることで、出力電圧が少なく設定される。
【００３３】
また、切り替えスイッチ７２が端子７２ｂと７２ｃとに切り替えられた場合には、２個のバッテリ７１ａ、７１ｂに直列接続されると共に、連動スイッチ７３が連動して端子７３ｂと７３ｃとに切り替えられてフィードバック部６２の分圧抵抗が変わることで、出力電圧が１個のバッテリ７１ａのみの場合よりも大きく設定される。
【００３４】
更に、切り替えスイッチ７２が端子７２ｃと７２ｄとに切り替えられた場合には、１個のバッテリ７１ｂのみに接続されると共に、連動スイッチ７３が連動して端子７３ｃと７３ｄとに切り替えられてフィードバック部６２の分圧抵抗が変わることで、出力電圧が少なく設定される。
【００３５】
この結果、切り替えスイッチ７２でバッテリ７１ａ、７１ｂを切り替え、切り替えスイッチ７２に連動して連動スイッチ７３で分圧抵抗を変化させることにより、バッテリ１個でもランプ３１を点灯させることができ、この場合、出力電圧を少なくさせ、バッテリ７１ａ、７１ｂを２個直列接続した場合には、出力電圧を１個のときより大きく設定することで、バッテリ７１ａ、７１ｂの容量を効率よく消費でき、１個しかないようなことがあっても対応可能である。
【００３６】
上述した本第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に比べ、電源回路７０のフィードバック部６２の分圧抵抗を変えることで、出力電圧を調整することが可能であり、バッテリ７１ａ、７１ｂの状態に応じ効率よく消費できるような最適なランプ３１の電圧を得ることができるという効果を得る。
【００３７】
（第３の実施の形態）
図７は本発明の第３の実施の形態に係るバッテリ型光源の電源回路を説明する回路ブロック図である。
上記第１の実施の形態では、回転式スイッチ機構３８のオンと共に、バッテリ５１からの電流が急激に電源回路６０を流れ始めるような構成になっているが、本第３の実施の形態ではバッテリ５１から供給される電流の流れ始めの電流を制限する制限手段を設け、突入電流によるランプ寿命が短くなることを防止できるように構成する。それ以外の構成は、図３とほぼ同様であるので説明を省略し、同じ構成には同じ符号を付して説明する。
【００３８】
即ち、本第３の実施の形態の電源回路８０には、バッテリ５１から供給される電流の流れ始めの突入電流を制限する制限手段として、サーミスタ８１を設けることで、ランプ３１を保護するソフトスタートができる構成となっている。
【００３９】
この構成により、回転式スイッチ機構３８をＯＮ状態にすると、バッテリ５１から電流が流れサーミスタ８１に流れる。このサーミスタ８１は、温度により抵抗値が変わり、サーミスタ８１自身の温度が高くなるとだんだん抵抗値が小さくなるという特性を持った抵抗なので、サーミスタ８１にバッテリ５１から電流が流れ始めた状態には、サーミスタ８１の温度は低い状態にあり抵抗値が高く電源回路８０にあまり電流が流れない、サーミスタ８１に電流が流れ続けると、サーミスタ８１の温度がだんだん高くなり、サーミスタ８１の抵抗値がだんだん小さくなるので、電源回路８０に流れる電流がだんだん大きくなってくる。サーミスタ８１により電源回路８０への突入電流を制限し電源回路８０をソフトスタートすることが可能である。
【００４０】
この結果、ソフトスタートさせることで、ランプ３１に突入電流を流すことなく、ランプ３１の寿命を長くすることができる。
【００４１】
（第４の実施の形態）
図８は本発明の第４の実施の形態に係るバッテリ型光源の電源回路を説明する回路ブロック図である。
上記第１〜第３の実施の形態では、バッテリの供給電圧を昇圧する昇圧回路としてＤＣ／ＤＣコンバータ９２を用いた電源回路を構成しているが、本第３の実施の形態ではバッテリの供給電圧を降圧する降圧回路としてＤＣ／ＤＣコンバータを用いた電源回路を構成する。それ以外の構成は、図３とほぼ同様であるので説明を省略し、同じ構成には同じ符号を付して説明する。
【００４２】
即ち、本第４の実施の形態の電源回路９０は、例えば供給電圧が３．５Ｖであるリチウムイオン電池を２つ直列接続し、供給電圧が７．０Ｖであるバッテリ９１と、このバッテリ９１の供給電圧を降圧させる降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ９２と、このＤＣ／ＤＣコンバータ９２のスイッチング動作によって、前記バッテリ９１から供給される電力をエネルギとして貯えるコイルＬ１と、前記バッテリ９１から供給される電力のノイズをフィルタとして吸収する低インピーダンスのコンデンサＣ１と、前記コイルＬ１に貯えられたエネルギを電気エネルギとして前記ランプ３１側に放出するダイオードＤ１と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ９２のフィードバック部９３としての抵抗Ｒ１、Ｒ２と、前記ダイオードＤ１から放出される電力のノイズを吸収するフィルタとしての低インピーダンスのコンデンサＣ２とから構成されている。
【００４３】
前記降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータ９２は、図４で説明したのと同様な構成であり、スイッチング動作を行う。
このＤＣ／ＤＣコンバータ９２がターンオンすると、コイルＬ１側に電流が流れ、コイルＬ１に流れる電流が直線的に増加し、磁場の中にエネルギが貯えられ、次にＤＣ／ＤＣコンバータ９２がターンオフすると、バッテリ９１からの電流はＤＣ／ＤＣコンバータ９２の内部とダイオードＤ１を強制的に流れ、コイルＬ１に貯えられたエネルギが出力側のコンデンサＣ２とランプ３１に移行する。コンデンサＣ２は、コイルＬ１のエネルギが大きいとき余分なエネルギを蓄積し、コイルＬ１のエネルギが小さいときにはエネルギを放出して、ランプ３１に供給する電源電圧を平滑化し、供給電圧７．０Ｖを４．５〜５Ｖに降圧して、ランプ３１に供給するようになっている。尚、この降圧の効率は、９０％以上と高い降圧効率を得られるようになっている。尚、フィードバック部９３の分圧抵抗を変えることで、ランプ３１に供給する電源電圧を調整可能である。
【００４４】
この結果、バッテリ９１の供給電圧７．０Ｖが降圧されることで、第１の実施の形態の電源回路６０と同様に最適なランプ３１の電圧４．５〜５．０Ｖ得られ、ランプ３１の明るさを求めることができると共に、高い降圧効率が得たことで、バッテリ９１を効率よく内視鏡の操作部に着脱自在に取り付けできる小型バッテリ光源を有する内視鏡を使用できる。
【００４５】
尚、本第４の実施の形態の電源回路９０には、前記第２の実施の形態で説明した切り替えスイッチ７２及び連動スイッチ７３を設けて構成しても良く、また、前記第３の実施の形態で説明した突入電流を制限する制限手段としてサーミスタ８１を設けることで、ランプ３１に突入電流を流すことなく、ランプ３１の寿命を長くする構成としても構わない。
【００４６】
また、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【００４７】
［付記］
（付記項１）内視鏡に照明光を供給する光源ランプと、
この光源ランプに電力を供給するバッテリと、
このバッテリの供給電圧を昇圧もしくは降圧させ前記光源ランプに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
このＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を所定の基準電圧と比較する比較器と、
この比較器の比較結果に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧を所定のランプ電圧になるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００４８】
（付記項２）内視鏡に照明光を供給する光源ランプと、
この光源ランプに電力を供給する複数のバッテリを格納したバッテリ部と、
このバッテリ部の供給電圧を昇圧もしくは降圧させ前記光源ランプに電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記バッテリ部に格納したバッテリを直列もしくは単独で前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続する切換えスイッチと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を所定の基準電圧と比較する比較器と、
この比較器の比較結果に基づき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧を所定のランプ電圧になるように前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００４９】
（付記項３）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と前記光源ランプとの間に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの立ち上がりの電流を制限する制限手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５０】
（付記項４）前記バッテリが充電式電池であることを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５１】
（付記項５）前記バッテリが単３型電池を２本直列に接続して電力を供給するものであることを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５２】
（付記項６）前記バッテリがニッケル水素電池であることを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５３】
（付記項７）前記バッテリがリチウムイオン電池であることを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５４】
（付記項８）前記ＤＣ／ＤＣコンバータがパルス幅変調方式であることを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５５】
（付記項９）前記ＤＣ／ＤＣコンバータがトランスレスであることを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５６】
（付記項１０）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの使用時の効率は、このＤＣ／ＤＣコンバータの最大効率に対して１０％以内であることを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５７】
（付記項１１）前記制限手段がサーミスタである付記項３に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５８】
（付記項１２）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの効率が著しく低下しない範囲で使用することを特徴とする付記項８に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００５９】
（付記項１３）前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が前記光源ランプを定格の８０％以上で点灯させる電圧であることを特徴とする付記項１０に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００６０】
（付記項１４）前記光源ランプを定格の８０％で点灯させる電圧が４．５Ｖであることを特徴とする付記項１０に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００６１】
（付記項１５）バッテリ型光源装置は、内視鏡の操作部に着脱自在であることを特徴とする付記項１または２に記載の内視鏡用バッテリ型光源装置。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、バッテリの供給電圧を高い効率で昇圧または降圧することができるので、ランプを明るく点灯することができる。また、電源回路のフィードバック部の分圧抵抗を変えることで、出力電圧を調整することが可能であり、バッテリの状態に応じ効率よく消費できるような最適なランプの電圧を得ることができるという効果もある。更に、バッテリの電圧を光源ランプの点灯に適した電圧にすることで、最適な光源ランプに使用できる。また、更に、光源ランプに突入電流を制限することにより、光源ランプの寿命を長くすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡装置の全体構成を示す外観図
【図２】図１の内視鏡のライトガイド口金に着脱自在に取り付けられるバッテリ型光源の構造を示す断面図
【図３】図２のバッテリ型光源の電源回路を説明する回路ブロック図
【図４】図３のＤＣ／ＤＣコンバータを説明する回路ブロック図
【図５】電源回路の出力電圧に対する昇圧効率と光量との関係を説明するグラフ
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るバッテリ型光源の電源回路を説明する回路ブロック図
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るバッテリ型光源の電源回路を説明する回路ブロック図
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るバッテリ型光源の電源回路を説明する回路ブロック図
【符号の説明】
１ …内視鏡装置
２ …内視鏡
３ …ランプユニット
４ …バッテリユニット
５ …バッテリ型光源（内視鏡用バッテリ型光源装置）
３１ …ランプ（光源ランプ）
３８ …回転式スイッチ機構
６０ …電源回路
６１ …ＤＣ／ＤＣコンバータ
６２ …フィードバック部
６５ …比較器
６６ …制御部
６７ …ＯＳＣ（内部発振器）
Ｌ１ …コイル
Ｄ１ …ダイオード
Ｃ１，Ｃ２…コンデンサ
Ｒ１，Ｒ２…分圧抵抗
Ｔｒ１，Ｔｒ２…スイッチングトランジスタ
ＦＦ１ …フリップフロップ
Ｇ１ …ロジックゲート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source lamp that supplies illumination light to an endoscope, and a battery-type light source device for an endoscope that includes a battery that supplies power to the light source lamp.
[0002]
[Prior art]
At present, endoscope apparatuses are widely used in the medical field and the industrial field. In this endoscope apparatus, since the diagnostic or examination target part is inside a living body or inside a plant, equipment, etc., means for illuminating these examination target parts is necessary. For this reason, in a general endoscope apparatus, a light source device is prepared as an external device of the endoscope, and a light provided in the endoscope with illumination light from a light source lamp attached to a light source unit in the light source device The light is guided to the guide fiber, and the illumination light guided by the light guide fiber is emitted from the illumination window on the distal end side of the insertion portion to illuminate the inspection target part.
The light source device generally turns on a light source lamp inside the light source device using a power source supplied from a commercial power source.
[0003]
On the other hand, for example, in an endoscope apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-224926, a battery-type light source device using a battery such as a dry battery as a power source is detachably attached to an operation unit of the endoscope. Is. Such an endoscope device in which the battery-type light source device is detachably attached to the operation unit is easy to carry and can be used in places where there is no power source, so it is suitable for use in an emergency or outdoors. ing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the battery-type light source device described in JP-A-10-224926, in order to brighten the light source lamp, an auxiliary power supply unit is further connected to the battery-type light source device to boost the power supply voltage supplied to the light source lamp. However, since the connection with the external power source was switched, there was a troublesome task of connecting the auxiliary power unit as a separate unit.
[0005]
In addition, when the auxiliary power supply unit is used, the voltage is stepped up and it is difficult to supply an appropriate voltage to the lamp.
[0006]
The present invention has been made in view of these circumstances, and it is possible to easily brighten a light source lamp without using an auxiliary power supply unit, and a small-sized endoscope that can be detachably attached to an endoscope. It aims at providing the battery type light source device for mirrors.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A first battery type light source device for an endoscope of the present invention includes a light source lamp that supplies illumination light to an endoscope, a battery unit that supplies electric power to the light source lamp, and that can store a plurality of batteries. DC / DC converter for boosting or stepping down a supply voltage supplied from one or a plurality of batteries stored in the battery unit and supplying power to the light source lamp, and a connection state of the battery stored in the battery unit As a single battery connection state or a series connection state of multiple batteries A supply voltage changeover switch that supplies the DC / DC converter with the voltage across the selected battery as the supply voltage, and a set output voltage of the DC / DC converter in conjunction with the operation of the supply voltage changeover switch. A set output voltage changeover switch for switching, a comparator for comparing the output voltage of the DC / DC converter with a predetermined reference voltage, and the output voltage from the DC / DC converter based on the comparison result of the comparator Based on voltage If the battery connection state is a single battery connection state, To achieve a predetermined lamp voltage When the battery connection state is the series connection state, the lamp voltage is larger than the predetermined lamp voltage. And a control means for controlling the DC / DC converter.
A second battery type light source device for an endoscope of the present invention includes a light source lamp that supplies illumination light to the endoscope, a battery unit that supplies electric power to the light source lamp and can store a plurality of batteries, DC / DC converter for boosting or stepping down a supply voltage supplied from one or a plurality of batteries stored in the battery unit and supplying power to the light source lamp, and a connection state of the battery stored in the battery unit As a single battery connection state or a series connection state of multiple batteries A supply voltage changeover switch that supplies the DC / DC converter with the voltage across the selected battery as the supply voltage, and a set output voltage of the DC / DC converter in conjunction with the operation of the supply voltage changeover switch. A set output voltage changeover switch for switching, a comparator for comparing the output voltage of the DC / DC converter with a predetermined reference voltage, and the output voltage from the DC / DC converter based on the comparison result of the comparator Based on voltage If the battery connection state is a single battery connection state, To achieve a predetermined lamp voltage When the battery connection state is the series connection state, the lamp voltage is larger than the predetermined lamp voltage. Control means for controlling the DC / DC converter, and when the plurality of batteries are stored in the battery unit, the supply voltage change-over switch has a voltage across the plurality of batteries connected in series. And a voltage across one of the plurality of batteries is selected and supplied to the DC / DC converter, and when a single battery is stored in the battery unit, the single battery The voltage between both ends is supplied to the DC / DC converter as a supply voltage.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 to 5 relate to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an external view showing the overall configuration of the endoscope apparatus of the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a circuit block diagram illustrating a power supply circuit of the battery type light source of FIG. 2, and FIG. 4 is a DC / DC of FIG. A circuit block diagram for explaining the converter, and FIG. 5 is a graph for explaining the relationship between the boosting efficiency and the light quantity with respect to the output voltage of the power supply circuit.
[0009]
An endoscope apparatus 1 according to the present embodiment includes an endoscope 2, a lamp unit 3 that is detachably connected to the endoscope 2, and a light source lamp (hereinafter simply referred to as a lamp) incorporated in the lamp unit 3. ) And a battery type light source device (battery type light source) 5 including a battery unit 4 having a battery described later.
[0010]
The endoscope 2 includes an elongated insertion portion 11, an operation portion 12 that also serves as a grip portion provided at the rear end of the insertion portion 11, and an eyepiece portion 13 formed at the rear end of the operation portion 12. And a light guide base 14 projecting from the side of the operation unit 12, and the connection base 15 of the lamp unit 3 can be detachably connected to the end of the light guide base 14. The light guide base 14 may be configured to be connected to a light source device for commercial power source (not shown) by selectively connecting a light guide cable (not shown) to the battery type light source 5.
[0011]
The insertion portion 11 includes a distal end portion 21 formed at the distal end thereof, a bending portion 22 formed at the rear end of the distal end portion 21, and a bendable bending portion 22, and a front end of the operation portion 12 from the rear end of the bending portion 22. And a flexible portion 23 having flexibility formed up to.
The operation unit 12 is provided with a bending operation lever 24 on the rear end side of the operation unit 12 held by an operator, and the bending unit 22 can be bent by rotating the bending operation lever 24. The operation unit 12 is provided with a suction button 25 for performing a suction operation, and a suction base 26 so as to protrude from the vicinity of the proximal end of the suction button 25. The suction base 26 is connected via a tube (not shown). By operating the suction button 25 connected to the suction device, body fluid or the like can be sucked through the suction base 26 communicating with the suction channel.
Further, a forceps insertion port 27 for inserting a treatment tool such as forceps is formed on the front side of the operation unit 12, and the forceps insertion port 27 communicates with a suction channel (not shown) inside. A forceps plug 28 is usually attached to the forceps insertion opening 27. Further, a vent base 29 protrudes from the back side of the treatment instrument insertion port 27. By sending air from the vent base 29 to the inside of the endoscope 2, a water leak inspection of the endoscope 2 or the like is performed. Can be done.
[0012]
A light guide fiber (not shown) for guiding illumination light is inserted into the insertion portion 11, and the rear end of the light guide fiber is fixed in the light guide base 14 through the operation portion 12. When the connection base 15 of the lamp unit 3 is connected to the light guide base 14 and a later-described lamp mounted in the battery-type light source 5 emits light, illumination light from the lamp is transmitted to the light guide base. 14 is supplied to the light incident end face of a light guide fiber (not shown). The supplied illumination light is guided by the light guide fiber and emitted forward from an illumination window (not shown) of the distal end portion 21, that is, a light emission end face, and illuminates a subject such as an affected part.
The illuminated subject forms an optical image at its imaging position by an objective lens attached to an observation window (not shown) adjacent to the illumination window. At the image formation position, a tip surface of an image guide fiber (not shown) is arranged, and the formed optical image is transmitted to the end surface on the eyepiece 13 side. The transmitted optical image can be magnified and observed through an eyepiece (not shown) attached to the eyepiece window of the eyepiece 13.
[0013]
Next, the structure of the battery-type light source 5 will be described with reference to FIG.
The battery-type light source 5 includes the lamp unit 3 and the battery unit 4 provided with the connection cap 15 as described above.
The battery-type light source 5 is arranged in a predetermined position with the connection portion 15 and the lamp 31 connected to the light guide base 14 of the endoscope operation portion 12 and is turned on or off by rotating. A lamp holder 32 that also serves as a switch for switching is provided.
[0014]
The lamp unit 3 is made of an insulating member that can withstand the heat generated by the lamp 31 and is formed in a substantially cylindrical shape. A storage portion 33 for storing and mounting the lamp holder 32 fixed and mounted with the lamp 31 from the other opening end is formed. The lamp holder 32 is housed and disposed in the housing portion 33, and the lamp unit 3 can be switched between a lighting state and an unlighting state by rotating the lamp holder 32.
[0015]
A lens frame 35 to which a condenser lens 34 is attached is fixed to one opening end of the storage portion 33 with an adhesive or the like, and is screwed into the light guide base 14 on the endoscope 2 side outside the lens frame 35. Thus, the connection base 15 that is detachably connected is prevented from coming off and is rotatably attached.
A lamp 31 such as a halogen lamp, a xenon lamp, a krypton lamp, or an LED can be mounted in the lamp holder 32. The lamp 31 is fixed to a conductive lamp fixture 36 by screwing.
[0016]
A conductive storage member 37 is provided on the side surface of the lamp fixture 36 so that the lamp holder 32 is inserted and rotated to be in contact with the lamp fixture 36. The member 37 constitutes a rotary switch mechanism 38. An electrode plate 39 extending from an opening 37 a communicating with the battery unit 4 is connected and fixed to the rear end portion of the storage member 37.
At the rear end of the lamp 31, a lid 41 that is detachably attached to replace the lamp 31 is screwed and fixed to a conductive storage member 42. A negative electrode 44 is provided, which is brought into contact with the rear end of the lamp 31 by the biasing of the conductive spring 43. An electrode plate 45 extending from the opening 37 a communicating with the battery unit 4 is connected and fixed to the storage member 42.
[0017]
The battery unit 4 is formed of an insulating member, and is detachably attached to the battery unit main body upper part 4a formed integrally with the lower end of the lamp unit 3 and formed with the opening 37a, and the battery unit main body upper part 4a. The battery unit main body lower portion 4b that houses the battery 51 is mainly configured. The battery unit main body upper portion 4a and the battery unit main body lower portion 4b are watertight by an O-ring 52a.
The electrode plate 39 is electrically connected to the substrate 54 by soldering or the like to the battery unit main body upper portion 4a, and the electrode plate 53 that is in contact with the battery 51 is electrically connected by soldering or the like. A substrate 54 is provided.
[0018]
The battery unit main body lower portion 4b is provided with an electrode plate 55, and, for example, two rechargeable nickel metal hydride batteries having a supply voltage of 1.2V are connected in series with the electrode plate 53 to provide a voltage of 2.4V. To supply.
[0019]
With such a configuration, the lamp 31 is turned on and off by housing and arranging the lamp holder 32 and rotating the lamp holder 32 so that the electrode plate 55, the battery 51, the electrode plate 53, the electrode plate 45, the substrate 54, the lamp fixture 36 is electrically connected to the side electrode of the lamp 31 through the storage member 37, while the rear end electrode of the lamp 31 is the electrode 39 through the negative electrode 44, the spring 43, and the storage member 42. The electrical connection to the substrate 54 is performed by the conduction and non-conduction of these paths.
The board 54 is provided with a power supply circuit 60 (described later) that boosts the power supply power of the battery 51 and supplies power to the lamp 31. A DC / DC converter 61, the lamp 31, and the battery are provided on the board 54. 51, a booster circuit composed of a rotary switch mechanism 38.
[0020]
Next, the power supply circuit 60 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the power supply circuit 60 supplies the power from the battery 51 to the lamp 31 side by the rotary switch mechanism 38 as described above, and boosts the power from the battery 51. The DC / DC converter 61 that supplies power to the lamp 31, the coil L 1 that stores the power supplied from the battery 51 as energy by the switching operation of the DC / DC converter 61, and the battery 51 As a low-impedance capacitor C1 that absorbs the noise of electric power as a filter, a diode D1 that discharges energy stored in the coil L1 to the lamp 31 side as electric energy, and a feedback unit 62 of the DC / DC converter 61 Voltage dividing resistors R1 and R2 and the diode D And a low impedance of the capacitor C2 serving as a filter for absorbing the noise of the power emitted from.
[0021]
The DC / DC converter 61 includes, for example, an LXP-LXN terminal connected to the coil side, a POUT terminal connected to the cathode side of the diode D1, an FB terminal connected to the feedback unit 62, and Four terminals are connected to the PGND terminal connected to the rotary switch mechanism 38 side. When Tr1 is turned on by the DC / DC converter 61 as a switching operation, the current flowing through the coil L1 increases linearly, storing energy in the magnetic field, and then turning off, the voltage at both ends of the coil L1. Is reversed, and the current is forcibly passed through the diode D1 and the amount of energy stored in the coil L1 flows to the lamp 31 side to increase the voltage. The diode D1 is switched at a high frequency with a short reverse recovery time, and the energy of the coil L1 is sufficiently sent to the lamp 31 so that it is lit.
[0022]
Here, the optimum voltage applied to the lamp 31 is as shown in FIG. The horizontal axis represents the output voltage applied to the lamp 31, and the vertical axis represents the boosting efficiency and the ratio of the lamp 31 to the rating. The rating of the lamp 31 is 4.8V, 0.5A. If the voltage supplied to the lamp 31 is increased in order to make the lamp 31 light up brightly, the efficiency of the battery 51 is deteriorated and the usage time is shortened, so that the usage time of the battery 51 is kept long while emitting light. It is shown that an output voltage of 4.5 to 5 V is optimal for a range in which the battery 51 can be used with high efficiency as much as possible.
[0023]
In the present embodiment, the output voltage from the DC / DC converter 61 is calculated based on the comparator 65 described later for comparing the output voltage of the DC / DC converter 61 with a predetermined reference voltage and the comparison result of the comparator 65. Control means for controlling the DC / DC converter 61 so as to obtain a predetermined lamp voltage is provided.
[0024]
As shown in FIG. 4, the DC / DC converter 61 includes a switching transistor Tr1 as a switching element that is connected to the LXP-LXN terminal, POUT terminal, and PGND terminal and drives the coil L1 via a resistor R3, and a diode. A switching transistor Tr2 that eliminates the forward voltage of D1, a comparator 65 that compares the divided voltage level input to the FB terminal with the internal reference voltage Vref, and based on the comparison result of the comparator 65, the switching transistor Tr1 As a control unit 66 for controlling turn-on and turn-off of Tr2, a flip-flop FF1 that performs pulse width modulation by an internal oscillator (OSC) 67 and a logic gate G1 are mainly configured.
The flip-flop FF1 is set at the rising edge of the clock by the OSC 67, whereby the switching transistor Tr1 is turned on. Then, based on the result of the comparator 65 that compares the divided voltage level with the internal reference voltage Vref, the flip-flop FF1 is reset and the pulse width is modulated.
[0025]
The endoscope battery type light source 5 of this embodiment configured as described above is loaded with a charged battery 51 and is detachably connected to the endoscope 2 and used for endoscopy.
When the battery-type light source 5 is connected to the light guide base 14 of the endoscope operation unit 12 via the connection unit 15, the lamp fixture 36 is fixed to the endoscope 1 and the storage member fixed to the battery-type light source 5. 37 rotates the battery-type light source 5 by about 90 degrees, so that the storage member 37 and the lamp fixture 36 come into contact with each other, whereby the rotary switch mechanism 38 is turned on.
Then, the DC / DC converter 61 of the power supply circuit 60 starts the switching operation, and flows to the lamp 31 side by the energy stored in the coil L1 through the diode D1 as described above, whereby the supply voltage 2. 4V is boosted to 4.5-5V, and the boosted voltage causes the lamp 31 to light with optimum brightness. The illumination light of the lamp 31 is guided by a light guide (not shown) of the endoscope 2 and illuminates the subject from the distal end portion 21 of the endoscope insertion portion 11. The boosting efficiency can be as high as 90% or higher.
[0026]
As a result, by boosting the voltage of the battery 51 of 2.4V, the optimum voltage of the lamp 31 of 4.5 to 5.0V can be obtained, the brightness of the lamp 31 can be obtained, and high boosting efficiency can be obtained. As a result, the battery 51 can be used efficiently and the simple endoscope 2 can be used.
[0027]
According to the above-described embodiment, the following effects are obtained.
Since the supply voltage of the battery 51 can be boosted with high efficiency, the lamp 31 can be lit brightly. Further, by making the voltage of the battery 51 a voltage suitable for the lighting of the lamp 31, it can be used for the optimum lamp 31. In addition, since the voltage of the battery 51 is high, even if the voltage of the lamp 31 is matched with the voltage of the battery 51, it is not optimal, and the filament shape becomes large, so that it is not possible to concentrate light on the effective light guide. Therefore, supplying the voltage of the battery 51 in accordance with the appropriate voltage of the lamp 31 is a problem to be considered. In the present invention, these are taken into consideration and the endoscope is not enlarged without increasing its shape. The endoscope apparatus 1 that can be detachably attached to the operation unit can be configured.
[0028]
Furthermore, by making the battery 51 rechargeable, the energy density is increased, and the battery 51 can be used for a long time because it is small and bright. In addition, use time is use time by discharge of energy obtained by one full charge. In addition, the battery 51 used is, for example, an AA type nickel-metal hydride having a capacity of 1000 mAh or more per nickel battery, and in recent years, there are batteries of 1450 to 1600 mAh. Moreover, even if it is a lithium ion battery, 1000 mAh or more per one is good. The number of the batteries 51 may be one, and the number of the batteries 51 is not limited as long as the light source of the battery 51 can be downsized. Needless to say, the battery 51 having a high energy density is used. In the present embodiment, a battery 51 such as a secondary battery such as Ni—Cd or a primary battery such as alkali, manganese, or lithium can be used, and similar effects can be obtained.
[0029]
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a circuit block diagram illustrating a power supply circuit for a battery-type light source according to the second embodiment of the present invention.
In the first embodiment, two batteries 51 such as batteries are connected in series, and the supply voltage from these two batteries is boosted. In the second embodiment, The changeover switch is configured so that at least one battery can be used. The other configuration is almost the same as that in FIG. 3, and thus the description thereof will be omitted.
[0030]
That is, the power supply circuit 70 according to the second embodiment includes a battery unit 71 having at least two batteries 71a and 71b. The changeover switch 72 of the batteries 71a and 71b and the changeover switch 72 are linked to each other. An interlocking switch 73 that switches to the voltage dividing resistors R4, R1, and R5 of the feedback unit 62 is provided.
[0031]
The changeover switch 72 includes terminals 72a to 72d, and can be sequentially switched to three terminals 72a and 72b, 72b and 72c, 72c and 72d, and changes the connection of the batteries 71a and 71b. Can be done.
The interlocking switch 73 includes terminals 73a to 73d, and interlocks with the changeover switch 72 so that it can be switched to three terminals 73a and 73b, 73b and 73c, and 73c and 73d in order. The output voltage can be set by changing the voltage dividing resistor in accordance with the battery unit 71.
[0032]
With this configuration, by switching the changeover switch 72, any one of the batteries 71a and 71b can be operated.
That is, when the changeover switch 72 and the interlocking switch 73 are operated in an interlocked manner so that the changeover switch 72 is switched to the terminals 72a and 72b, only one battery 71a is connected. The switch 73 is interlocked and switched to the terminals 73a and 73b to change the voltage dividing resistance of the feedback unit 62, whereby the output voltage is set to be small.
[0033]
When the changeover switch 72 is switched to the terminals 72b and 72c, it is connected in series to the two batteries 71a and 71b, and the interlocking switch 73 is interlocked and switched to the terminals 73b and 73c for feedback. By changing the voltage dividing resistance of the unit 62, the output voltage is set larger than the case of only one battery 71a.
[0034]
Further, when the changeover switch 72 is switched to the terminals 72c and 72d, only the one battery 71b is connected, and the interlocking switch 73 is interlocked and switched to the terminals 73c and 73d to be the feedback unit 62. The output voltage is set low by changing the voltage dividing resistance.
[0035]
As a result, by switching the batteries 71a and 71b with the changeover switch 72 and changing the voltage dividing resistance with the interlocking switch 73 in conjunction with the changeover switch 72, the lamp 31 can be lit even with one battery. When the output voltage is reduced and two batteries 71a and 71b are connected in series, the capacity of the batteries 71a and 71b can be efficiently consumed by setting the output voltage higher than when only one battery is used. It is possible to cope with such a situation.
[0036]
According to the second embodiment described above, the output voltage can be adjusted by changing the voltage dividing resistance of the feedback unit 62 of the power supply circuit 70 as compared with the first embodiment. There is an effect that an optimum voltage of the lamp 31 that can be efficiently consumed according to the states of 71a and 71b can be obtained.
[0037]
(Third embodiment)
FIG. 7 is a circuit block diagram illustrating a power supply circuit for a battery-type light source according to the third embodiment of the present invention.
In the first embodiment, the rotary switch mechanism 38 is turned on, and the current from the battery 51 suddenly starts to flow through the power supply circuit 60. However, in the third embodiment, the battery Limiting means for limiting the current at the beginning of the flow of the current supplied from 51 is provided so that the lamp life due to the inrush current can be prevented from being shortened. The other configuration is almost the same as that in FIG. 3, and thus the description thereof will be omitted.
[0038]
That is, the power supply circuit 80 according to the third embodiment is provided with a thermistor 81 as a limiting means for limiting the inrush current at the beginning of the flow of the current supplied from the battery 51, thereby soft-starting to protect the lamp 31. It has a configuration that can.
[0039]
With this configuration, when the rotary switch mechanism 38 is turned on, a current flows from the battery 51 and flows to the thermistor 81. The thermistor 81 has a characteristic that the resistance value changes with temperature and the resistance value gradually decreases as the temperature of the thermistor 81 itself increases. Therefore, the thermistor 81 is in a state where current starts to flow from the battery 51 to the thermistor 81. When the temperature of 81 is low and the resistance value is high and current does not flow through the power supply circuit 80, and the current continues to flow through the thermistor 81, the temperature of the thermistor 81 gradually increases and the resistance value of the thermistor 81 gradually decreases. The current flowing through the power supply circuit 80 is gradually increased. It is possible to limit the inrush current to the power supply circuit 80 by the thermistor 81 and soft-start the power supply circuit 80.
[0040]
As a result, the soft start allows the life of the lamp 31 to be extended without causing an inrush current to flow through the lamp 31.
[0041]
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a circuit block diagram illustrating a power supply circuit for a battery-type light source according to the fourth embodiment of the present invention.
In the first to third embodiments, the power supply circuit using the DC / DC converter 92 is configured as a booster circuit that boosts the supply voltage of the battery. However, in the third embodiment, battery supply is performed. A power supply circuit using a DC / DC converter is configured as a step-down circuit for stepping down the voltage. The other configuration is almost the same as that in FIG. 3, and thus the description thereof will be omitted.
[0042]
That is, the power supply circuit 90 according to the fourth embodiment includes, for example, two lithium ion batteries having a supply voltage of 3.5V connected in series, and a battery 91 having a supply voltage of 7.0V. A step-down DC / DC converter 92 that steps down the supply voltage, a coil L1 that stores power supplied from the battery 91 as energy by the switching operation of the DC / DC converter 92, and power supplied from the battery 91. A low-impedance capacitor C1 that absorbs noise as a filter, a diode D1 that discharges energy stored in the coil L1 to the lamp 31 side as electric energy, and a resistance as a feedback unit 93 of the DC / DC converter 92 R1, R2 and the noise of the power emitted from the diode D1 And a capacitor C2 Prefecture low impedance as a filter to absorb.
[0043]
The step-down DC / DC converter 92 has a configuration similar to that described with reference to FIG. 4 and performs a switching operation.
When the DC / DC converter 92 is turned on, a current flows to the coil L1 side, the current flowing through the coil L1 increases linearly, energy is stored in the magnetic field, and then the DC / DC converter 92 is turned off. The current from the battery 91 forcibly flows through the DC / DC converter 92 and the diode D1, and the energy stored in the coil L1 is transferred to the output-side capacitor C2 and the lamp 31. The capacitor C2 accumulates excess energy when the energy of the coil L1 is large, releases energy when the energy of the coil L1 is small, smoothes the power supply voltage supplied to the lamp 31, and supplies the supply voltage of 7.0 V to 4.0V. The voltage is reduced to 5 to 5 V and supplied to the lamp 31. The efficiency of the step-down is as high as 90% or higher. The power supply voltage supplied to the lamp 31 can be adjusted by changing the voltage dividing resistance of the feedback unit 93.
[0044]
As a result, the supply voltage 7.0V of the battery 91 is stepped down to obtain the optimum voltage 31 to the lamp 31 of 4.5 to 5.0 V as in the power supply circuit 60 of the first embodiment. Since the brightness can be obtained and high step-down efficiency is obtained, it is possible to use an endoscope having a small battery light source that can efficiently attach and detach the battery 91 to the operation unit of the endoscope.
[0045]
The power supply circuit 90 according to the fourth embodiment may be configured to include the changeover switch 72 and the interlocking switch 73 described in the second embodiment, and the third embodiment. By providing the thermistor 81 as the limiting means for limiting the inrush current described in the embodiment, the life of the lamp 31 may be extended without flowing the inrush current.
[0046]
Further, the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
[0047]
[Appendix]
(Additional Item 1) A light source lamp that supplies illumination light to the endoscope;
A battery for supplying power to the light source lamp;
A DC / DC converter that increases or decreases the supply voltage of the battery and supplies power to the light source lamp;
A comparator that compares the output voltage of the DC / DC converter with a predetermined reference voltage;
Control means for controlling the DC / DC converter so that the output voltage from the DC / DC converter becomes a predetermined ramp voltage based on the comparison result of the comparator;
A battery-type light source device for an endoscope, comprising:
[0048]
(Additional Item 2) A light source lamp that supplies illumination light to the endoscope;
A battery unit storing a plurality of batteries for supplying power to the light source lamp;
A DC / DC converter that increases or decreases the supply voltage of the battery unit and supplies power to the light source lamp;
A changeover switch for connecting a battery stored in the battery unit to the DC / DC converter in series or alone;
A comparator that compares the output of the DC / DC converter with a predetermined reference voltage;
Control means for controlling the DC / DC converter so that the output voltage from the DC / DC converter becomes a predetermined ramp voltage based on the comparison result of the comparator;
A battery-type light source device for an endoscope, comprising:
[0049]
(Additional Item 3) The limiting means for limiting a rising current of the DC / DC converter is provided between the output voltage of the DC / DC converter and the light source lamp. Endoscope battery-type light source device.
[0050]
(Additional Item 4) The battery type light source device for an endoscope according to Additional Item 1 or 2, wherein the battery is a rechargeable battery.
[0051]
(Additional Item 5) The battery type light source device for an endoscope according to Additional Item 1 or 2, wherein the battery supplies power by connecting two AA batteries in series.
[0052]
(Additional Item 6) The battery type light source device for an endoscope according to Additional Item 1 or 2, wherein the battery is a nickel metal hydride battery.
[0053]
(Additional Item 7) The battery-type light source device for an endoscope according to Additional Item 1 or 2, wherein the battery is a lithium ion battery.
[0054]
(Additional Item 8) The battery type light source device for an endoscope according to Additional Item 1 or 2, wherein the DC / DC converter is a pulse width modulation system.
[0055]
(Additional Item 9) The battery-type light source device for an endoscope according to Additional Item 1 or 2, wherein the DC / DC converter is transformerless.
[0056]
(Additional Item 10) The endoscope according to Additional Item 1 or 2, wherein an efficiency when the DC / DC converter is used is within 10% with respect to a maximum efficiency of the DC / DC converter. Battery type light source device.
[0057]
(Additional Item 11) The battery-type light source device for an endoscope according to Additional Item 3, wherein the limiting means is a thermistor.
[0058]
(Additional Item 12) The battery-type light source device for an endoscope according to Additional Item 8, which is used in a range in which the efficiency of the DC / DC converter is not significantly reduced.
[0059]
(Additional Item 13) The battery-type light source device for an endoscope according to Additional Item 10, wherein an output voltage of the DC / DC converter is a voltage for lighting the light source lamp at 80% or more of a rating.
[0060]
(Additional Item 14) The battery-type light source device for an endoscope according to Additional Item 10, wherein a voltage for lighting the light source lamp at 80% of a rating is 4.5V.
[0061]
(Additional Item 15) The battery-type light source device for an endoscope according to Additional Item 1 or 2, wherein the battery-type light source device is detachable from an operation unit of the endoscope.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the voltage supplied to the battery can be increased or decreased with high efficiency, so that the lamp can be lit brightly. In addition, the output voltage can be adjusted by changing the voltage dividing resistance of the feedback section of the power supply circuit, and an optimum lamp voltage that can be efficiently consumed according to the state of the battery can be obtained. There is also. Furthermore, by setting the battery voltage to a voltage suitable for lighting the light source lamp, it can be used for an optimal light source lamp. Furthermore, by limiting the inrush current to the light source lamp, the life of the light source lamp can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view showing an overall configuration of an endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the structure of a battery-type light source that is detachably attached to the light guide base of the endoscope of FIG. 1. FIG.
3 is a circuit block diagram illustrating a power supply circuit of the battery-type light source of FIG.
4 is a circuit block diagram illustrating the DC / DC converter of FIG. 3;
FIG. 5 is a graph for explaining the relationship between the boosting efficiency and the amount of light with respect to the output voltage of the power supply circuit.
FIG. 6 is a circuit block diagram illustrating a power supply circuit for a battery-type light source according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit block diagram illustrating a power supply circuit for a battery-type light source according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a circuit block diagram illustrating a power supply circuit for a battery-type light source according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Endoscopic device
2 ... Endoscope
3. Lamp unit
4 ... Battery unit
5. Battery type light source (endoscope battery type light source device)
31 ... Lamp (light source lamp)
38 ... Rotary switch mechanism
60 ... Power supply circuit
61 ... DC / DC converter
62 ... Feedback section
65: Comparator
66 ... Control unit
67 ... OSC (Internal oscillator)
L1 ... Coil
D1 ... Diode
C1, C2 ... Capacitors
R1, R2 ... Voltage divider resistors
Tr1, Tr2 ... Switching transistors
FF1 Flip-flop
G1 ... Logic gate

Claims

A light source lamp for supplying illumination light to the endoscope;
A battery unit capable of storing a plurality of batteries for supplying power to the light source lamp;
A DC / DC converter that boosts or steps down a supply voltage supplied from one or a plurality of batteries stored in the battery unit and supplies power to the light source lamp;
The DC / DC converter selects either a single battery connection state or a series connection state of a plurality of batteries as the connection state of the battery stored in the battery unit, and uses the voltage across the selected battery as the supply voltage. Supply voltage selector switch to be supplied to,
A set output voltage switch for switching the set output voltage of the DC / DC converter in conjunction with the operation of the supply voltage switch;
A comparator that compares the output voltage of the DC / DC converter with a predetermined reference voltage;
Based on the comparison result of the comparator, based on the set output voltage, the output voltage from the DC / DC converter is set to a predetermined lamp voltage when the battery connection state is a single battery connection state . Control means for controlling the DC / DC converter so that the lamp voltage is higher than the predetermined lamp voltage when the battery connection state is the series connection state ;
A battery-type light source device for an endoscope, comprising:

A light source lamp for supplying illumination light to the endoscope;
A battery unit capable of storing a plurality of batteries for supplying power to the light source lamp;
A DC / DC converter that boosts or steps down a supply voltage supplied from one or a plurality of batteries stored in the battery unit and supplies power to the light source lamp;
The DC / DC converter selects either a single battery connection state or a series connection state of a plurality of batteries as the connection state of the battery stored in the battery unit, and uses the voltage across the selected battery as the supply voltage. Supply voltage selector switch to be supplied to,
A set output voltage switch for switching the set output voltage of the DC / DC converter in conjunction with the operation of the supply voltage switch;
A comparator that compares the output voltage of the DC / DC converter with a predetermined reference voltage;
Based on the comparison result of the comparator, based on the set output voltage, the output voltage from the DC / DC converter is set to a predetermined lamp voltage when the battery connection state is a single battery connection state . Control means for controlling the DC / DC converter so that the lamp voltage is higher than the predetermined lamp voltage when the battery connection state is the series connection state ;
Comprising
When the plurality of batteries are stored in the battery unit, the supply voltage changeover switch includes a voltage between both ends when the plurality of batteries are connected in series and a voltage between both ends of any one of the plurality of batteries. Is selected and supplied to the DC / DC converter, and when a single battery is stored in the battery unit, the voltage across the single battery is supplied to the DC / DC converter as a supply voltage. A battery-type light source device for an endoscope as a feature.