JP3920533B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡装置等に好適な光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内の臓器を観察したり必要に応じ、処置具チャンネル内に挿入した処置具を用いて、各種治療や処置を行える内視鏡が広く用いられている。前記内視鏡を用いて検査・観察あるいは処置を行う際、内視鏡システムを構成する内視鏡の周辺装置としてカメラコントロールユニット等の制御装置や、照明光を供給する光源装置、被検査部位の内視鏡像を表示するモニタが必要である。内視鏡に用いられる従来の光源装置においては、光源ランプとして放電灯を使用したものが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放電灯の点灯時に発生するイグニッションノイズが、光源装置を制御しているマイクロコンピュータ(以下、マイコンという)に混入してしまうことがあるという問題点があった。
【0004】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、制御用のマイクロコンピュータに混入したイグニッションノイズをキャンセルすることができる光源装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光源装置は、放電灯を点灯させるための点灯手段と、前記放電灯を点灯させるスイッチのスイッチ入力データを保持するデータ保持手段と、前記放電灯の状態を検知する放電灯状態検知手段と、前記データ保持手段の保持データに基づいて前記点灯手段の動作時間を規定するイグニッション動作手段と、前記スイッチの入力および前記データ保持手段の保持データに基づいて動作して前記点灯手段を制御すると共に、前記制御に関する情報を記録する制御手段と、前記点灯手段の動作時間内に前記放電灯状態検知手段により前記放電灯の点灯が検知された場合に作動し、前記制御手段をリセットするリセット手段と、前記点灯手段の動作時間内に前記放電灯状態検知手段により前記放電灯の点灯が検知されなかった場合に作動し、前記動作時間の終了後の所定時間経過後に、前記リセット手段に前記制御手段をリセットさせる遅延手段と、を具備したことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1乃至図8は本発明の実施の形態の光源装置に係り、図1は本実施例の基本構成を示すブロック図、図2はフロントパネルの外観を示す平面図、図3はリセット回路部等を示す回路図、図4乃至図8は動作を説明するためのタイミングチャートである。
【0007】
図2において、装置筐体の前面を構成するフロントパネル1を示している。フロントパネル1には、図示しない内視鏡のコネクタが接続されるソケット2、電源スイッチ3、キセノンランプ点灯スイッチ4及び光源装置の各種の設定を行うスイッチと表示が一体となった表示パネル5が設けられている。
【0008】
図1は光源ランプであるキセノンランプ等を点灯させる後述する一体型電源部6の内部構成と光源装置の各部を制御するための制御部16の接続を示している。一体型電源部6は、キセノンランプ23を点灯させる放電灯電源部11、非常灯24を点灯させる非常灯電源部12及び光源装置内の各種制御を行う制御部を駆動させる制御用電源部10を有している。
【0009】
これらの電源部11,12,10を含む一体型電源部6には、電源スイッチ3を介して商用交流電源が供給される。一体型電源部6のノイズフィルタ7を介して取込んだ交流電圧は整流平滑部8に与えられる。整流平滑部8はノイズフィルタ7からの電源電圧を整流して平滑する。整流平滑部8の出力は、そのまま制御用電源部10に供給されると共に、力率改善回路部(以下、PFCという)9に供給される。
【0010】
PFC9は、入力された電源電圧の力率を改善して、所定の直流電圧を得る。なお、制御用電源部10の負荷が大きい場合には、制御用電源部10にもPFC9を通した電源電圧を供給するようにしてもよい。
【0011】
PFC9の出力は放電灯電源部11及び非常灯電源部12に供給される。放電灯電源部11のDC/DC変換部13bは、入力された直流電圧をDC/DC変換する。DC/DC変換部13bの正極性出力端はキセノンランプ23のアノードに接続され、キセノンランプ23のカソードは、トランス25及びシャント抵抗26bを介してDC/DC変換部13の負極性出力端に接続される。
【0012】
高圧発生部15は、トランス25を用い、DC/DC変換部13bの出力から高電圧を発生し、トランス25に接続されたキセノンランプ23に高電圧パルスを印加する。また、PFC9の出力は電圧重畳部14にも供給されており、電圧重畳部14はDC/DC変換部13bの出力側に重畳電圧を供給する。
【0013】
DC/DC変換部13bには、電圧重畳部14からの重畳電圧の出力タイミングを規定するキセノンランプ点灯信号(以下、MLCNという))が後述する制御部16から供給される。このMLCNによってDC/DC変換部13bの出力に重畳電圧が重畳される。
【0014】
高圧発生部15は高圧パルスを印加させることによって、キセノンランプ23をグロー放電させることができる。また、電圧重畳部14は、さらにキセノンランプ23をより確実にアーク放電させるために、DC/DC変換部13bの出力に例えば160V位の直流電圧を重畳する。
【0015】
シャント抵抗26bには、アーク放電に伴って、電流が流れる。DC/DC変換部13bは、出力端(1次側)に出力電流値を可変する図示しないFETが設けられている。DC/DC変換部13bは、アーク放電後において、キセノンランプ23のカソードK側に接続されているシャント抵抗26bの両端の電圧降下と目標とする定電流値とに基づいて、1次側のFETをオン,オフさせて、出力電流を目標とする電流値に定電流制御している。
【0016】
電流検知部29bは、シャント抵抗26bに発生する電圧降下値によって、放電灯23が点灯しているか否かを判別し、電流検知の結果をキセノンランプ状態信号(以下、MLSTという)によって制御部16に出力するようになっている(図示省略)。
【0017】
非常灯電源部12のDC/DC変換部13cには、PFC8から例えば370Vの直流電圧が供給される。DC/DC変換部13cは、DC/DC変換によって所定の直流電圧を発生して、ハロゲンランプ24に供給する。DC/DC変換部13cとハロゲンランプ24との間にはシャント抵抗26cが接続されている。電流検知部28cは、シャント抵抗26cの電圧降下値によって、非常灯24の断線検知を行い、検知結果を非常灯状態検知信号(以下、SPSTという)として制御部16に出力するようになっている。
【0018】
なお、DC/DC変換部13cは、制御部16からの非常灯点灯信号(以下、SPCNという)に同期して、出力電圧を徐々に定格電圧まで上昇させている(ソフトスタート)。
【0019】
制御用電源部10は、DC/DC変換部13aによって構成されており、整流平滑部8からの直流電圧をDC/DC変換して、制御部16に供給するようになっている。例えば、制御用電源部10のDC/DC変換部13aは、後述する制御部16の1チップマイクロコントロールユニット(以下、マイコンという)17を駆動する電源電圧例えば5V(Vcc)、各種モータを駆動させる電圧12V(Vm)、図示しない装着部回路を駆動する±15V等の電圧を発生させている。
【0020】
制御部16は、光源装置内の各部を制御する。例えば、制御部16は、各種制御信号等を出力して(図示省略)、内視鏡に入射させるキセノンランプ23の出射光を調節する絞り羽(図示せず)、内視鏡に接続され送気量を制御しているポンプ(図示せず)等を制御している。また、制御部16は、キセノンランプ23と非常灯24を選択的に点灯させるシーケンス等も決定し、一体型電源部6を制御するようになっている。
【0021】
制御部16は、図示しないRAM及びROMを内蔵したマイコン17によって各部が制御される。図3は制御部16内のリセット部18、リセット遅延部20、点灯タイマ部19、データ保持部21及びデータ保持クリア部22の具体的な構成を示す回路図である。マイコン17内のRAMの情報は、光源装置の電源が遮断されても図示しない電池の電荷により保持され、電源が再投入されると、マイコン17は前回の設定から動作を再開することができるようになっている。
【0022】
フロントパネル1の表示パネル5に設置されているイグニッションスイッチ4以外の光源装置を制御する各種スイッチは、マイコン17に接続されている。マイコン17はこれらの各種スイッチの操作に基づく信号が供給されて、各部を制御するようになっている。また、マイコン17は、表示パネル5に表示データを与えて、光源装置の各種設定は表示パネル5に表示させるようになっている。
【0023】
図3はキセノンランプ等を点灯させると共に光源装置の各部を制御する回路部分を示している。
【0024】
イグニッションスイッチ4は、オン時に端子電圧がローレベル(以下、“L”という)となり、オフ時にハイレベル(以下、“H”という)になる。イグニッションスイッチ4の端子電圧はNOT回路41を介してデータ保持部21に供給される。データ保持部21は、OR回路42及びDフリップフロップ(以下、Dラッチという)31aによって構成されており、NOT回路41から入力された論理レベルをOR回路42を介してDラッチ31aに与える。Dラッチ31aは入力データを保持する。Dラッチ31aのQ反転出力(以下、/Q 出力という)はイグニッションSW状態信号としてマイコン17のI/Oポートに供給される。
【0025】
また、データ保持部21のDラッチ31aのQ出力は点灯タイマ部19に供給される。NAND回路44にはOR回路54の出力も与えられる。OR回路54は、スイッチ4の端子電圧及びマイコン17のI/Oポートの反転出力がNOT回路56から与えられ、2入力のオア演算結果をNAND回路44に出力する。
【0026】
放電灯の点灯タイマ部19は、NAND回路44乃至46、OR回路47及び点灯タイマ30a(ワンショットIC30aともいう)によって構成されている。点灯タイマ30aは、データ保持部21の出力に基づいて、点灯タイマを起動しQ出力からNAND回路45及びリセット遅延部20のリセット遅延タイマ30b(ワンショットIC30bともいう)に所定時間正パルスを出力する。
【0027】
なお、点灯タイマ30a及び後述するワンショットIC30b〜30dは、いずれもA入力が“L”で、C,R端子には設定されているコンデンサ及び抵抗が接続されている。また、Dラッチ31a及び後述するDラッチ31bのD入力は、“H”である。
【0028】
OR回路47には点灯タイマ30a,30bのQ出力が与えられ、2入力のオア演算結果をNAND回路51に出力する。NAND回路45には放電灯電源部11の電流検知部29bからのMLSTも与えられ、2入力のNAND演算結果をNAND回路46に出力する。NAND回路46は、MLSTとの2入力のNAND演算結果をMLCNとして放電灯電源部11に出力する。
【0029】
リセット部18は、リセットパルスタイマ30c(ワンショットIC30cともいう)、リセットIC32、AND回路52,53によって構成されている。ワンショットIC30cにはNAND回路51の出力が与えられ、指定時間負パルスのリセットパルスを/Q 端子を介してAND回路52に出力する。AND回路52にはリセットIC32の出力も与えられており、2入力のAND演算結果をリセット信号RESETとしてマイコン17のリセット端子に供給する。
【0030】
データ保持クリア部22はDラッチ31b及びワンショットIC30dによって構成されている。ラッチ31bのデータ端DにはSPSTが入力され、Q出力をワンショットIC30dに出力する。ワンショットIC30dの/Q 出力はリセット部18のAND回路53に出力される。AND回路53は、リセットIC32の出力も与えられ、2入力のAND演算結果をデータ保持部21のDラッチ31aのクリア端CLRに出力する。
【0031】
点灯タイマ30a乃至30dのクリア端CLR及びDラッチ31bのクリア端は相互に接続されており、リセットIC32の出力が供給される。NOT回路56の出力はNOT回路57を介してSPCNとして非常灯電源部12に供給されている。
【0032】
次に、このように構成された実施の形態の動作について図4乃至図8を参照して説明する。図4及び図8の(a)乃至(j)は夫々図1中の(a)乃至(j)に対応する。また、図5乃至図7の(b)乃至(h)も図1中の(b)乃至(h)に対応する。
【0033】
電源スイッチ3がオンされてからイグニッションスイッチ4が押されてキセノンランプ23が点灯するまでの動作を図3と図4を参照して説明する。
【0034】
電源スイッチ3のオン操作が行われると、一体型電源部6の制御用電源部10は、制御部16に出力Vccの供給を開始する。この電圧Vccはリセット部18のリセットIC32に供給され、リセットIC32は電源端子VCCが所定の設定レベル以上になると、数m秒から数100m秒(以下、リセット期間という)(図4のA期間)以上遅延させて、出力端OUTを約0V(以下、"L")から約5V(以下、"H")にする。
【0035】
マイコン17は、リセット期間の後、ソフトウェアに基づく動作を開始する。リセットIC32の出力端の出力(RES)は点灯タイマ30a〜30d及びDラッチ31a,31bのクリア端CLRにも与えられ、点灯タイマ30a〜30d及びDラッチ31a,31bは、RESが“L”の場合には、初期値を変化させない。
【0036】
電源投入後にRESが“H"になり、マイコン17の動作が開始された後に、イグニッションスイッチ4が押されると、データ保持部21に“H”エッジ信号が入力される。そうすると、OR回路42の出力は“H”となり、マイコン17からの非常灯点灯信号であるNOT回路56の出力が“L”で、データ端Dの入力は“H”であるので、OR回路42からの“H”エッジによって、Dラッチ31aの/Q 出力は、“H”から“L”にラッチされ、図4(b)に示すイグニッションSW状態信号IGNISTとしてマイコン17のI/Oポートに供給される。
【0037】
イグニッションスイッチ4の端子電圧は、OR回路54を介して点灯タイマ部19のNAND回路44に供給されており、イグニッションスイッチ4端子電圧の“L”エッジによって、点灯タイマ部19のワンショットIC(点灯タイマ)30aのB入力には“H”エッジが入力される。点灯タイマ30aのQ出力は、図4(c)に示すように、B期間の開始タイミングで立ち上がり、約5秒間の正パルスとなる。
【0038】
このQ出力はNAND回路45及びリセット遅延タイマ30bのB端子に供給される。NAND回路46の出力(図4(e)に示すMLCN)は、キセノンランプ状態信号MLST(図4(f))が“H”であるので、B期間の開始時には“L”となる。このMLCN(図4(e))の“L”(B期間の開始)に同期して、放電灯電源部11のDC/DC変換部13bが起動する。これにより、キセノンランプ23に高電圧が供給されて、放電が開始される。
【0039】
放電が開始されると、放電灯電源部11の電流検知部29bは、シャント抵抗26bの電圧降下によって放電灯23が点灯していることを検出し、制御部16へのMLSTを“H”から“L”に変化させる(図4のB期間の終了)。NAND回路45,46とMLSTが“H”から“L”に変化することにより、点灯タイマ30aの出力(c)の“H”出力期間(図4のB,C期間)が過ぎても、NAND回路46の出力(e)を“L”に維持し、キセノンランプ23の点灯を継続させる。また、キセノンランプ状態信号MLST(図4(f))の“L”エッジに同期して、NAND回路51の出力(図4(g))は、“L”から“H”となり、リセットパルスタイマ30cが駆動される。リセットパルスタイマ30cは例えば20msの負パルスを発生して、AND回路52に出力する。この時点では、AND回路52の他方入力端には、リセットIC32から“H”出力が与えられており、AND回路52からは図4(h)に示す負パルスが出力されて、マイコン17のリセット端子に供給される。
【0040】
マイコン17は負パルスのパルス期間リセットされ、再起動される。マイコン17は、リセット期間中も図示しない電池によってマイコン17内部のRAMの情報を保持しているので、再起動後も光源装置の各種設定はキセノンランプ23点灯前の状態のまま保持される。また、リセットパルスタイマ30cからQ出力(正パルス信号)は、OR回路42を介してDラッチ31aのクロック端に入力されて、再度ラッチされる。
【0041】
図4(b)に示すイグニッションSW状態信号が“L”を維持した状態で再リセットされると、マイコン17は、イグニッションスイッチ4が押された後のリセットと判断する。即ち、この場合には、マイコン17は、電源投入時のリセットとは区別して動作する。つまり、マイコン17は、MLST(図(f))が“L”である場合には、キセノンランプが正常に点灯していると判断して、そのまま動作を続け、MLSTが“H”であった場合には、点灯に失敗したと判断し、非常灯24の点灯動作に入る。
【0042】
図5はキセノンランプ23が点灯しなかった場合のシーケンスを示している。また、図6はキセノンランプ23が点灯してイグニッションノイズによりDラッチ31aのラッチ信号がクリアされた場合の例を示し、図7はキセノンランプ23が点灯に失敗してDラッチ31aのラッチ信号がクリアされた場合の例を示している。また、各図において、A期間は電源投入時のリセット期間を示し、B期間はイグニッションノイズ発生期間を示し、C期間は5秒間のランプ点灯タイマ期間を示し、D期間は5.5秒間のノイズ回避タイマ期間を示し、E期間は残留エネルギーによるノイズ発生期間を示している。
【0043】
イグニッションスイッチ4が押されて、点灯タイマ30aの出力(図6(c))までの動作はキセノンランプ23が正常に点灯したときと同一である。点灯タイマ30aの出力(図6(c))が約5秒間正パルスとなる期間に、キセノンランプ23が点灯しない場合には、放電灯電源部11からのキセノンランプ状態信号MLST(図5(f))は、“H”を維持する。従って、キセノンランプ点灯信号MLCN(図5(e))は、点灯タイマ30aの出力の(図6(c))の“L”エッジに同期して“H”となる。これにより、DC/DC変換部13bの発振は停止し、電圧重畳部14及び高圧発生部15の駆動が停止する。
【0044】
そして、MLST(図5(f))が“H”を維持することにより、NAND回路51の出力(図5(g))は、リセット遅延タイマ30bの出力(図5(d))のエッジに同期して“H”となる。リセット遅延タイマ30cは、NAND回路51の出力(図5(g))の“H”エッジに同期して、リセットパルスをAND回路52に出力する。これにより、マイコン17はリセットされる。
【0045】
以後、マイコン17は、イグニッションSW状態信号(図6(b))が“L”であることを確認すると、NOT回路56に“L”の信号を与えて、非常灯電源部12に非常灯の点灯指示を行う。この場合には、NOT回路56の出力は、“H”となり、また、Dラッチ31aのQ出力も既に“H”にラッチされているので、イグニッションスイッチ4が押されても、点灯タイマIC30aは起動せず、リセットパルスも発せられない。
【0046】
なお、ワンショットIC30bの出力パルスの設定は、電圧重畳部14が停止された後のDC/DC変換部13bと電圧重畳部14の残留エネルギーにより高圧発生部15から高電圧パルスが発生する可能性がある時間と点灯タイマ30aの出力時間を含めた時間に設定する。
【0047】
図7(e)のMLCNが“L”である期間には、放電灯電源部11は、キセノンランプ23に所定の周期で数回から十数回高電圧を印加し続ける。イグニッションノイズがデータ保持部21のDラッチ31aのCLR端に混入して、Dラッチ31aが“L”を検知してしまうと、Dラッチの31aの出力は図7(b)に示すように、クリアされ“H”となる。しかしながら、イグニッションSW状態信号(図7(b))の値がクリアされて“H”となった場合でも、リセットパルスタイマ30cの出力の正パルス信号がOR回路42に入力され、OR回路42の出力によってDラッチ31aは再びデータ端Dのデータを取込むので、Dラッチ31aからのイグニッションSW状態信号(図7(b))は“L”となる。
【0048】
次に、光源装置の電源スイッチ3が短時間遮断された場合の動作について図8を参照して説明する。
【0049】
いま、制御部16を駆動している電源電圧VccがリセットIC32の検知電圧になる前に、電源が再投入されるものとする。この場合でも、電源が再投入されるまでに、キセノンランプ23が点灯していなければ、通常の電源投入時と同様の処理が行われる。
【0050】
一方、キセノンランプ23が点灯しており、短時間の電源遮断が発生した場合には、図8の状態となる。即ち、キセノンランプ23が点灯していて、電源が遮断され更に短時間で再投入されると、キセノンランプ23は、電源電圧VccがリセットIC32の検知電圧に降下する前に消灯する。MLSTは、図8(f)に示すように、“H”となる。
【0051】
この間に一体型電源部6の中で放電灯電源部11の次に負荷が重い非常灯電源部12の電流検知部28cが、安定した動作が出来なくなり、非常灯電源部12と制御部16との信号をやり取りしている図示していないフォトカプラがオフし、非常灯状態検知信号SPST(図8(i))が“H”となる。SPSTの“H”エッジをデータ保持クリア部22のDラッチ31bが受信すると、Dラッチ31bのQ出力は“H”となる。これにより、ワンショットIC30dの/Q 出力は、設定された時間の負パルスをAND回路53に出力する。
【0052】
AND回路53に入力されているリセットIC32の出力が“H”であるので、AND回路53は入力された負パルスをデータ保持部21のDラッチ31aのCLR端に出力する。これにより、Dラッチ31aのラッチデータはクリアされ、Dラッチ31aのQ出力は“L”、/Q 出力は“H”となる。そうすると、イグニッションスイッチ4のオン操作に基づく正パルスがNAND回路44に入力されると点灯タイマ30aのB入力に入力される。これにより、キセノンランプ23を再点灯させることができる。
【0053】
また、本実施の形態では、電源遮断検知を非常灯電源部12の出力を他のシーケンスで検知しているが、他の電源出力シーケンスの組み合わせで行ってもよい。
【0054】
なお、電源電圧の遮断が検知された場合には、データ保持部21をクリアするだけでなく、マイコン17のバックアップ処理を行うようにしてもよい。
【0055】
このように、本実施の形態においては、キセノンランプ23がイグニッション動作しても点灯しない場合には、制御部16の指定したイグニッション期間のノイズだけでなく、放電灯電源部11の発振停止後のDC/DC変換部13bと電圧重畳部14との残留エネルギーによるイグニッションノイズ期間を回避してリセット処理を行っており、マイコン17を確実にリセットすることができる。また、イグニッション期間にデータ保持部21のDラッチ31aのラッチされたデータがクリアされた場合でも、再リセット前にもう一度ラッチすることによって、再リセット後にイグニッション後のリセットであることを判別することができ、キセノンランプが点灯しなかった場合でも、確実に非常灯24を点灯させることができる。また、短時間電源が遮断されてもキセノンランプが消灯するのみで、各種設定を変更することなく、キセノンランプを再点灯できる。更に、一体型電源部6への入力遮断を直接一体型電源部6内部の1次回路を検知ぜずに判別可能であるという利点もある。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、制御用のマイクロコンピュータに混入したイグニッションノイズをキャンセルすることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の基本構成を示すブロック図。
【図2】フロントパネルの外観を示す平面図。
【図3】リセット回路部を示す回路図。
【図4】動作を説明するためのタイミングチャート。
【図5】動作を説明するためのタイミングチャート。
【図6】動作を説明するためのタイミングチャート。
【図7】動作を説明するためのタイミングチャート。
【図8】動作を説明するためのタイミングチャート。
【符号の説明】
4…イグニッションスイッチ、18…リセット部、19…点灯タイマ部、20…リセット遅延部、21…データ保持部、22…データ保持クリア部。
Claims (2)
- 放電灯を点灯させるための点灯手段と、
前記放電灯を点灯させるスイッチのスイッチ入力データを保持するデータ保持手段と、
前記放電灯の状態を検知する放電灯状態検知手段と、
前記データ保持手段の保持データに基づいて前記点灯手段の動作時間を規定するイグニッション動作手段と、
前記スイッチの入力および前記データ保持手段の保持データに基づいて動作して前記点灯手段を制御すると共に、前記制御に関する情報を記録する制御手段と、
前記点灯手段の動作時間内に前記放電灯状態検知手段により前記放電灯の点灯が検知された場合に作動し、前記制御手段をリセットするリセット手段と、
前記点灯手段の動作時間内に前記放電灯状態検知手段により前記放電灯の点灯が検知されなかった場合に作動し、前記動作時間の終了後の所定時間経過後に、前記リセット手段に前記制御手段をリセットさせる遅延手段と、
を具備したことを特徴とする光源装置。 - 前記放電灯を点灯させる放電灯電源部及び前記制御手段に電源を供給する制御用電源部を有する電源部と、
前記電源部の出力状態に応じて、前記電源部に供給される商用電源が遮断されたことを検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて、前記電源部への前記商用電源の再投入後に、前記データ保持手段の出力を前記放電灯を点灯させるためのデータに設定する手段と、
を更に具備したことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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