JP5253018B2 - Endoscope device - Google Patents
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Description
本発明は、パイプ内部、ジェトエンジン内部、ボイラ内部の検査等を行うための内視鏡装置に関する。 The present invention relates to an endoscope apparatus for inspecting pipes, jet engines, boilers, and the like.
近年、内視鏡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。図10は、従来の工業用内視鏡装置61の外観図である。工業用内視鏡装置61は、メインユニット62と、このメインユニット62に装着される内視鏡ユニット63とからなる。内視鏡ユニット63は、被検体内部に挿入される可撓性の挿入チュープからなる挿入部64と、この挿入部64の後端に設けられた操作部65と、この操作部65から延出されたケーブル66とを有し、このケーブル66の端部のコネクタ67がメインユニット62に装着される。
挿入部64の先端部68にはCCDやCMOSなどの操像素子が取り付けられる。撮像素子の前面には、被検体からの反射光を集光して撮像素子に結像するためのレンズが設けられている。
また、このレンズの焦点距離、F値、視野角などの特性を替えられるように、先端部68に光学ユニットとしての光学アダプタ69を着脱自在に取り付けられるようにした構造のものもある。
In recent years, endoscopes have been widely used in the medical field and the industrial field. FIG. 10 is an external view of a conventional
An image manipulation element such as a CCD or CMOS is attached to the
In addition, there is a structure in which an
撮像素子からの映像信号は、メインユニット62に送られ、モニタ用のLCD71に被検体を撮像した画像が内視鏡画像として表示される。また、挿入部64の先端側は、湾曲可能な構造となっており、その湾曲量を調整したり、或いは装置本体のメニュー操作を操作部65において行うことができる。
更に、良好な観察画像を得るため照明手段が用いられる。メインユニット62内に設けられたランプ光源から出射された光を光ファイバーなどのライトガイドを使って挿入部64の先端まで導く方法や、挿入部64の先端部68に白色LEDを設けて発光させる方法などがある。
上述したようにレンズを交換できるタイプの内視鏡ユニット63の場合には、レンズを含む光学アダプタ69に照明用の発光ダイオード(LEDと略記)を用いたLED照明部を実装することもある。
光学アダプタ69の内部にLED照明部を実装するタイプの内視鏡ユニット63の場合、光学アダプタ69の選択によりLED照明部のLEDの数量が制限されることもある。光学アダプタ69には前述したように焦点距離や視野角、視野方向を変えた種々のタイプがある。
内包されるレンズや他機構部品の構造は異なっており、LEDが実装できる面積が光学アダプタ69により異なることがある。また、焦点距離の特性から必要な照明光量が異なることなども想定されるため、光学アダプタ69の形状や特性に併せてLEDの数量を変えることが多い。
以上のように、最近の内規鏡製品では幾つかの種類がある挿入部64や光学アダプタ69のそれぞれの仕様に合わせて、照明用LEDの数量を変えて最適な照明光景を得るような設計がなされている。
The video signal from the imaging device is sent to the
Furthermore, illumination means are used to obtain a good observation image. A method of guiding light emitted from a lamp light source provided in the
In the case of the
In the case of the
The structures of the lens and other mechanism components included are different, and the area on which the LED can be mounted may differ depending on the
As described above, according to the specifications of the
ところで、LEDの発光制御は、LEDの発光量と印加される電流量が良い相関関係となるため、一定の電流を供給する駆動回路(の定電流回路)を使うことが一般的である。
特許文献1により開示されている典型的なLED駆動回路例を図11に示す。
複数のLED70を直列、および、並列に接続して形成されるLED照明部71のアノード側は、安定した一定の電圧を発生する定電圧源72に接続され、カソード側には駆動電流を定電流に制御する定電流回路として機能する定電流駆動回路73に接続される。
この定電流駆動回路73は、図示しないシステム制御部に設けられたDAコンバータなどのアナログ信号発生手段よりLED駆動電流を指示する(駆動電流)指示電圧Vdが入力される。
By the way, in the light emission control of the LED, since the light emission amount of the LED and the applied current amount have a good correlation, it is common to use a drive circuit (a constant current circuit) for supplying a constant current.
An example of a typical LED driving circuit disclosed in
The anode side of the
This constant
また、定電流駆動回路73には駆動電流を検出する検出抵抗74と、LED照明部71の駆動ラインのインピーダンスを調整するトランジスタなどのハイパワー半導体素子75と、上記指示電圧Vdと前記検出抵抗74で検出した検出電圧との差分を増幅するオペレーショナルアンプ(オペアンプと略記)76とが含まれる。
この定電流駆動回路73は、LED照明部71のLED70に駆動電流が流れた場合に、前記差分の電圧が絶えずOVとなる(指示電圧Vdと検出抵抗74の両端電圧が等しくなる)ように前記ハイパワー半導体素子75のインピーダンスを可変するように動作する。
その結果、下式(1)の関係が絶えず成立する。
指示電圧=検出抵抗*駆動電流 (1)
なお、特許文献1においては、システム制御部は、画像の明るさに応じて上記指示電圧Vdを可変設定することにより、LED照明部71のLED70に流れる駆動電流を可変制御することを開示している。
The constant
In the constant
As a result, the relationship of the following formula (1) is constantly established.
Indication voltage = detection resistance * drive current (1)
In
しかし、定電圧源72は、直列接続するLED70の個数が異なる場合でも、一定の電圧を発生する。このため、以下に説明するようにこのLED駆動回路(より具体的にはハイパワー半導体素子75)が不要な電力消費をしてしまう場合が発生する。
However, the
一方、各LED70は、一般的なダイオードと同様、駆動電流が流れる方向と同一の方向に、ダイオードに固有の閾電圧vf以上の電圧を印加する必要がある。
閾電圧vf以下の電圧では電流は流れない。照明用のLED70として広く使用される白色のLEDの場合、室温で閾電圧vf=3.5V程度である。また、温度変化が大きく、低温時に閾電圧vfが大きくなる傾向を示し、最悪の場合を考慮すると、閾電圧vfとして4、OV程度を見込む必要がある。
このLEDを複数個直列に接続することになる。挿入部の径が太<、照明光量が大きい場合に、最大の6個程度の直列接続が必要となる。
したがって、アノード側に接続する電源の出力電圧はそれら最大の条件を満足し、それに加えて定電流駆動回路73での電圧降下分を考慮したものとする必要がある。このため、大凡、30V程度の電圧となる。
逆に、LED70の使用数量が少ないケースではLED70の数が1個ということもあり、温度特性等を考慮するLED70の両端電圧は3.0V程度となる。アノード側に接続された定電圧源72からの電圧30VからLED70での電圧降下3.0Vを差し引いた分の残りの電圧が定電流駆動回路73に印加される。
主にハイパワー半導体素子75の両端電圧は、電界効果形トランジスタ(FET)を使用した場合にはドレイン−ソース間、バイポーラ形トランジスタを用いた場合にはコレクタ−エミッタ間の電圧として発生する。この部分で消費される電力は、概算で25V x 20mA x 2並列=1W程度となる。
ハイパワー半導体素子75を選定する場合には、前記の最大消費電力1Wを満足する定格のものとする必要がある。
特に近年の内視鏡製品では耐環境性や可搬性を重視する傾向があり、筐体が密閉構造で小型となり、また、砂漠などの劣悪な環境での使用も想定されるため使用環境温度も高くなっている。
No current flows at a voltage lower than the threshold voltage vf. In the case of a white LED widely used as the
A plurality of these LEDs are connected in series. When the diameter of the insertion portion is thicker and the amount of illumination light is large, a maximum of about six serial connections are required.
Therefore, the output voltage of the power source connected to the anode side must satisfy these maximum conditions, and in addition to that, it is necessary to consider the voltage drop in the constant
Conversely, in the case where the number of
The voltage across the high-
When selecting the high
In particular, endoscope products in recent years tend to place importance on environmental resistance and portability, and the casing is sealed and compact, and it is also expected to be used in poor environments such as deserts. It is high.
したがって、想定されるハイパワー半導体素子75の周囲温度も高くなるため、前記最大消費電力と温度の条件を考慮するとかなり大きな部品を選定するか、もしくは、放熱部材の追加などが必要となる。
これは、内視鏡装置を小型化することと相反するものである。また、ハイパワー半導体素子75自身の発熱が周囲へ及ぼす影響も無視できない。更にバッテリ駆動の内視鏡装置の場合、内視鏡装置の動作時間を極力長くすることが望ましく、LED駆動回路部分での不要な電力消費は極力小さくすることが望ましい。
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、LED照明部を構成する直列接続で使用されるLEDの個数に応じた駆動電圧を発生することにより、LEDの個数が異なる場合にも、不要な電力消費を抑制できる内視鏡装置を提供することを目的とする。
Accordingly, the assumed ambient temperature of the high-
This is contrary to downsizing the endoscope apparatus. Further, the influence of the heat generated by the high
The present invention has been made in view of the above points, and is unnecessary even when the number of LEDs is different by generating a driving voltage according to the number of LEDs used in series connection constituting the LED illumination unit. An object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that can suppress power consumption.
本発明の一態様の内視鏡装置は、直列接続された複数のLEDを備え、挿入部の先端部から被写体側を照明するためのLED照明部と、前記挿入部の先端部に前記LED照明部により照明された被写体からの反射光を受光して撮像する撮像素子と、前記LED照明部を構成するLEDの直列接続された個数を識別するLED照明識別部と、前記LED照明識別部が識別した前記LED照明部を構成する直列接続されたLEDの個数に応じた駆動電圧を前記LED照明部に印加して、前記LEDを発光させる可変電圧源と、前記LED照明部を構成するLEDを発光駆動する駆動電流を一定の電流値となるように制御する定電流駆動回路部と、を備えたLED駆動回路と、を備え、前記駆動電圧は、前記LED照明識別部が識別した前記LED照明部を構成するLEDの直列接続された個数に基づき前記LED照明部の発光駆動に必要な最小値に近い値に設定されている。 An endoscope apparatus according to an aspect of the present invention includes a plurality of LEDs connected in series, an LED illumination unit for illuminating a subject side from a distal end portion of the insertion portion, and the LED illumination at the distal end portion of the insertion portion. An image sensor that receives reflected light from a subject illuminated by the image pickup unit, an LED illumination identification unit that identifies the number of LEDs that constitute the LED illumination unit in series, and the LED illumination identification unit a driving voltage according to the number of series-connected LED constituting the LED illumination unit that is applied to the LED lighting unit, and a variable voltage source for emitting the LED, the LED constituting the LED illumination unit emitting includes a constant current driving circuit arranged to control the driving current for driving a constant current value, a LED driving circuit with the said drive voltage, the LED of the LED lighting identifying unit has identified It is set to a value close to the minimum value required for the light emission driving of the LED lighting unit based on the series-connected number of LED which constitutes the bright portion.
本発明によれば、LED照明部を構成する直列接続のLEDの個数に応じた駆動電圧を、前記LED照明部に印加することにより、LEDの個数が異なる場合にも、不要な電力消費を抑制できる。 According to the present invention, unnecessary power consumption can be suppressed even when the number of LEDs is different by applying a driving voltage corresponding to the number of series-connected LEDs constituting the LED illumination unit to the LED illumination unit. it can.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
(実施例1)
図1から図4は本発明の実施例1に係り、図1は本発明の実施例1の内視鏡装置の全体構成を示し、図2は図1におけるLED駆動回路の回路構成とこれに関連する周辺部を示し、図3は検知抵抗の構成例を示し、図4は本実施例において使用される各種の光学アダプタ等の情報を格納したテーブルデータを示す。
図1に示す本発明の実施例1の内視鏡装置1は、図11の工業用内視鏡装置61と類似した構成の工業用内視鏡装置である。この内視鏡装置1は、メインユニット(或いは内視鏡装置本体ユニット)2と、このメインユニット2に着脱自在に接続される内視鏡ユニット(或いはスコ一プユニット)3とを有する。
内視鏡ユニット3は、可撓性を有する長尺の挿入チューブからなる挿入部4と、この挿入部4の後端に設けられ、使用者が操作を行う操作部5と、この操作部5から延出されたケーブル6とを有し、このケーブル6の端部のコネクタ7は、メインユニット2に着脱自在に接続される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Example 1
1 to 4 relate to the first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows the overall configuration of the endoscope apparatus of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the circuit configuration of the LED drive circuit in FIG. FIG. 3 shows a configuration example of the sensing resistor, and FIG. 4 shows table data storing information on various optical adapters used in this embodiment.
The
The
なお、図1の内視鏡装置1は、ここで示す内視鏡ユニット3の他に、例えば挿入部4の長さや、挿入部4の太さ(外径)が異なる図1は示していない内視鏡ユニットを、共通のメインユニット2に装着して使用することもできる。
また、本実施例に係る内視鏡ユニット3においては、挿入部4の先端部8には、各種の光学ユニットとしての光学アダプタ9A,9B、…を着脱自在に装着して使用することができる。
図1では、先端部8に光学アダプタ9Aを装着した例で示している。
この挿入部4の先端部8には、撮像素子として例えば電荷結合素子(CCDと略記)11が取り付けられている。
In addition to the
In the
In FIG. 1, an example in which the optical adapter 9 </ b> A is attached to the
For example, a charge coupled device (abbreviated as CCD) 11 is attached to the
このCCD11の前面には、被写体(或いは被検体)からの反射光を集光してCCD11の撮像面に結像するためのレンズ12I(I=A,B,…)を内包した交換式の光学アダプタ9Iが図示しないマウント手段により装着される。
光学アダプタ9Iとしては、レンズ12Iの焦点距離、F値、視野角等の特性が異なる幾つかのタイプのものが用意されており、使用者が用途等に応じて選択し、取替えて使用可能になっている。
また、光学アダプタ9Iには、レンズ12Iの特性に応じて照明を行う照明手段としての発光ダイオード(LED)を用いたLED照明部(図1ではLEDと略記)13Iが、レンズ12Iに隣接して設けられている。
On the front surface of the
Several types of optical adapters 9I having different characteristics such as the focal length, F value, and viewing angle of the lens 12I are prepared. The user can select and replace the optical adapter 9I according to the application. It has become.
Further, the optical adapter 9I has an LED illumination unit (abbreviated as LED in FIG. 1) 13I using a light emitting diode (LED) as illumination means for illuminating according to the characteristics of the lens 12I, adjacent to the lens 12I. Is provided.
LED照明部13Iは、このLED照明部13Iを内包する光学アダプタのレンズ12Iの特性や挿入部4の形状毎に応じて、適切な数量、配線方法にて単数又は複数個のLED14(図2参照)が実装されている。
そして、このLED照明部13Iを構成するLED14(図2参照)の発光による照明光により、レンズ12Iで結像する視野角の範囲をカバーするように被写体側を照明するように設定される。
また、この光学アダプタ9I内にはレンズ12Iの他に、その光学アダプタ9Iの種別を識別(判定)するための識別部15Iとしての抵抗が実装されている。このため、識別部15Iの抵抗の抵抗値RI(図2参照)は、種別が異なる光学アダプタ9Iに応じて設定されている。
The LED illumination unit 13I includes one or a plurality of LEDs 14 (see FIG. 2) with an appropriate number and wiring method according to the characteristics of the lens 12I of the optical adapter that contains the LED illumination unit 13I and the shape of the insertion unit 4. ) Has been implemented.
And it sets so that a to-be-photographed object side may be illuminated by the illumination light by light emission of LED14 (refer FIG. 2) which comprises this LED illumination part 13I so that the range of the viewing angle imaged with the lens 12I may be covered.
In addition to the lens 12I, a resistor as an identification unit 15I for identifying (determining) the type of the optical adapter 9I is mounted in the optical adapter 9I. For this reason, the resistance value RI (see FIG. 2) of the resistance of the identification unit 15I is set according to the optical adapter 9I having a different type.
挿入部4の先端部8に配置されたCCD11は、挿入部4内を挿通された信号線により、内視鏡ユニット3内の例えばコネクタ7内に配置されたCCD処理部16と接続される。このCCD処理部16は、CCD駆動信号をCCD11に印加して、CCD11により光電変換された被写体を撮像した撮像信号をCCD11から出力させる。
また、CCD処理部16は、入力されるこの撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を行い、信号成分を抽出してCCD11に結像された被写体像に対応する画像信号(或いは映像信号)を生成し、メインユニット2内の画像信号処理部17に出力する。
画像信号処理部17は、CCD処理部16から入力される画像信号に対して画像表示モニタとしてのLCD18に画像表示するための各種の画像信号処理を行い、生成した画像信号をLCD18に出力する。そして、LCD18の表示面にはCCD11に結像された被写体像が内視鏡画像として表示される。
The
Further, the
The image
また、画像信号処理部17は、撮像した被写体の画像を記録するための圧縮処理等を施して、画像記録部19に出力し、画像記録部19を構成するUSBメモリ等の記録メディアに画像を記録することができるようにしている。
また、上記LED照明部13Iは、例えば内視鏡ユニット3内(図1の例では例えばコネクタ7内)に設けられたLED駆動回路21と挿入部4内を挿通された駆動線により接続され、このLED照明部13IにはLED駆動回路21から、そのLED照明部13Iを構成する直列接続のLED14の個数に応じて駆動電圧が印加される。
つまり、LED駆動回路21は、LED照明部13Iにおける直列接続のLED14の個数が異なる場合には、その個数に応じた駆動電圧を生成して、その駆動電圧をLED照明部13Iに印加し、発光させる。
また、後述するようにLED駆動回路21は、CPU24の制御によりLED照明部13Iを構成するLED14の直列接続の配列個数(並列個数)等に応じた駆動電流が、そのLED照明部13Iに流れるように調整する。
In addition, the image
The LED illumination unit 13I is connected to, for example, an
That is, when the number of
Further, as will be described later, the
このLED駆動回路21は、メインユニット2内に設けられた電源部22からその動作に必要な電気エネルギ(電力)が供給される。なお、この電源部22は、画像信号処理部17等、各部の動作に必要な電気エネルギを供給する。
また、識別部15Iは、挿入部4内を挿通された信号線により、例えばコネクタ7内に設けた光学アダプタ種別識別部(或いは光学アダプタ種別判定部)23と接続され、この光学アダプタ種別識別部23は、識別部15Iの抵抗値RIを検知し、検知した結果をメインユニット2内に設けた制御手段としてのCPU24に送信する。
また、LED駆動回路21は、このCPU24からの指示に応じて、LED照明部13Iに印加する駆動電圧(出力電圧)と駆動電流を切り替える。
The
The identification unit 15I is connected to, for example, an optical adapter type identification unit (or optical adapter type determination unit) 23 provided in the
Further, the
より具体的には、LED駆動回路21は、CPU24からの指示により、LED照明部13Iを構成するLED14の直列接続の個数や、直列接続の配列個数に応じて、その場合の発光駆動に適した駆動電圧及び駆動電流に可変設定或いは調整する。
また、上述したように挿入部4は、その長さや太さが異なる幾つかのタイプがあり、それを識別するための挿入部種別識別部25が、各内視鏡ユニット3内に設けられている。 具体的には、挿入部種別識別部25は、EEPROM等のメモリや、簡易的にディップスイッチの設定等により実現することもある。例えば、製造工場側において、挿入部種別識別部25は、その内視鏡ユニット3に応じて適切な設定状態に設定されて出荷される。この挿入部種別識別部25による挿入部識別データも、CPU24に送信される。
More specifically, the
Further, as described above, there are several types of
CPU24は、光学アダプタ種別識別部23による識別結果の情報(識別情報)と挿入部種別識別部25による挿入部識別結果の情報によって、LED駆動回路21の制御を行う。
この場合、識別部15Iによる識別情報は、少なくともLED照明部13Iを構成するLED14の直列接続の個数を含む情報を含み、CPU24は、この情報によりLED14の直列接続の個数に応じた駆動電圧、つまり不要な電力消費を抑制する適切な駆動電圧を発生するように検知抵抗としての可変抵抗R2の抵抗値を可変(変更)設定する。
次に、図2を参照してLED駆動回路21の詳細を説明する。なお、図2は光学アダプタ9Iが9Aの場合として、その電気系部分のみを示している。
また、この場合のLED照明部13Aは、6個のLED14が直列接続されたものが2組並列に接続されて構成されている。
そして、LED駆動回路21は、LED照明部13Aのアノード部に、その場合の直列接続のLED14の個数(この場合6個)に応じて、所定の電圧を印加する可変電圧源としてのレギュレータ部31と、LED照明部13Aのカソード側から電流が流入され、LED照明部13Aに流れる駆動電流を一定の電流値となるように制御する定電流駆動回路部32とからなる。
The
In this case, the identification information by the identification unit 15I includes information including at least the number of serially connected
Next, the details of the
Further, the
And the
定電流駆動回路部32は、LED照明部13Aに流れる駆動電流を検出する検出抵抗33と、LED照明部13Aの駆動電流ラインのインピーダンスを調整するハイパワー半導体素子としての(バイポーラ形)トランジスタ34と、駆動電流の指示電圧Vaと前記検出抵抗33で検出した検出電圧との差分を増幅するオペレーショナルアンプ(オペアンプと略記)35とを含む。
また、このオペアンプ35の非反転入力端子には、CPU24から上記指示電圧Vaのアナログ信号が印加され、このオペアンプ35の反転入力端子には、トランジスタ34のエミッタと検出抵抗33との接続部の電位が印加される。なお、ハイパワー半導体素子としては、(バイポーラ形)トランジスタ34に限らず、例えば電界効果形トランジスタ(FET)でも良い。
The constant current
Further, the analog signal of the instruction voltage Va is applied from the
この定電流駆動回路部32は、LED照明部13Aの各LED14に駆動電流が流れた場合に、前記差分の電圧が絶えずOVとなる(指示電圧Vaと検出抵抗33の両端電圧が等しくなる)ように前記トランジスタ34のインピーダンスを可変制御するように動作する。 つまり、この定電流駆動回路部32は、LED照明部13I(を構成するLED14を発光駆動のため)に流れる駆動電流を、指示電圧Vaに応じた値となるように制御する。 なお、図2には示していないがCPU24は、D/Aコンパ一夕を内包しており、上記駆動電流の指示電圧Vaに相当するアナログ信号をオペアンプ35に出力することで、駆動電流の値を任意に(実際には複数の値に)制御可能としている。
一方、レギュレータ部31は、電源部22の出力端子とLED照明部13Aのアノード間に設けられたコンデンサ41、コイル42、ダイオード43、コンデンサ44、スイッチング制御素子45、スイッチング素子(FET)46とからなる一般的な昇圧型のスイッチングレギュレータを用いて構成される。
In the constant current
On the other hand, the
そして、この昇圧型のスイッチングレギュレータにおけるFET46のON/OFFをスイッチング制御素子45により制御し、コイル42−コンデンサ44のエネルギ充放電の操作を繰り返すことによって、コンデンサ44部分に電源部22から入力される電圧よりも高いDC出力電圧を発生して出力することができるようにしている。
また、このレギュレータ部31は、このスイッチングレギュレータにより発生されるDC出力電圧を、直列接続の抵抗R1及び(CPU24からの信号でその抵抗値が可変設定される)可変抵抗R2により分圧(電圧分割)して、その分圧した電圧Vbをスイッチング制御素子45の出力電圧制御用入力端子に(印加するように)フィードバックしている。
そして、このフィードバックされた電圧Vbをスイッチング制御素子45の内部の基準電圧と比較し、その差分電圧に応じて前記FET46をON/OFF制御のデューティー比を変えることで、所望の出力電圧を安定して得ることができるようにしている。
Then, ON / OFF of the
Further, the
The feedback voltage Vb is compared with a reference voltage inside the switching
つまり、抵抗R1と、出力電圧を検知する検知抵抗としての可変抵抗R2の比率により出力電圧が決められる構成となっている。ここで、可変抵抗R2は、CPU24からの(指示信号としての)指示電圧Vcに応じてその抵抗値を可変設定することができる構成となっている。
この可変抵抗R2は、電子ボリュームのような8ビット程度のデジタル信号で抵抗値を制御する方法でも良いし、スイッチ素子と複数の抵抗とにより、スイッチ素子のON/OFF状態を制御し、合成される抵抗値を可変制御する方法でも良い。
図3は例えばスイッチ素子としてのマルチプレクサ48aと複数の抵抗49a、49bとにより形成した可変抵抗R2の1例を示す。
抵抗R1と直列接続される抵抗49aは複数個が直列接続され、各接続点はマルチプレクサ48aの端子に接続されている。また、同様に抵抗R1と直列接続される抵抗49bも複数個が直列接続され、各接続点はマルチプレクサ48bの端子に接続されている。
That is, the output voltage is determined by the ratio of the resistor R1 and the variable resistor R2 as a detection resistor for detecting the output voltage. Here, the variable resistor R2 is configured such that its resistance value can be variably set according to the instruction voltage Vc (as an instruction signal) from the
This variable resistor R2 may be a method of controlling the resistance value with a digital signal of about 8 bits such as an electronic volume, or the switch element and a plurality of resistors are used to control the ON / OFF state of the switch element and synthesized. Alternatively, the resistance value may be variably controlled.
FIG. 3 shows an example of a variable resistor R2 formed by a
A plurality of
そして、両マルチプレクサ48a、48bは、この可変抵抗R2のCPU24からの指示電圧Vcにより、LED照明部13Iの直列接続のLED14の個数に応じた合成抵抗値に設定される。
なお、ここでは2つのマルチプレクサ48a、48bを用いて示しているが、1つのマルチプレクサ或いは3つのマルチプレクサを用いて構成しても良い。また、抵抗49aと49bとは同じ抵抗値でも良いし、異なる抵抗値でも良い。
なお、CPU24は、LED駆動回路21の制御動作を実行するプログラムが格納された例えばフラッシュメモリ36が接続されており、CPU23はこのプログラムに従って制御動作を行う。
Then, both
In addition, although it has shown here using two
The
また、このフラッシュメモリ36には、上述した光学アダプタ種別識別部23から入力された光学アダプタ識別データと、挿入部種別識別部25により識別された挿入部識別データとにより、いずれのLED照明部13Iの場合にも一意にそのLED照明部13Iに印加する駆動電圧と駆動電流とを決定するテーブルデータが格納されている(図2ではテーブルデータ格納部を符号36aで示している)。
このテーブルデータは、例えば図4のような内容となっている。
次に図4を参照してCPU24に入力された挿入部識別データ、光学アダプタ識別データに基づいて、LED照明部13Aの駆動電圧及び駆動電流を設定する方法について説明する。
図4に示すように、このテーブルデータにおいては、挿入部種別識別部25より入力される挿入部識別データと、光学アダプタ種別識別部23より入力される光学アダプタ識別データにより、LED照明部13Iへの駆動電圧と駆動電流とが一意に決まるようになっている。
例えば図2に示した挿入部4は、例えばその太さ(外径)が6mmで、また装着された光学アダプタ9Aが直視、遠点用のものであり、LED数量はLED14が6直列(接続)で、かつ2並列である。
そして、この場合には(LED)駆動電流は40mA、(LED)駆動電圧は30Vとなる。また、この(LED)駆動電流が40mA、(LED)駆動電圧が30Vとなるように(LED)駆動電流指示が2V,(LED)駆動電圧指示がFFHexとなっている。
Further, in this
The table data has contents as shown in FIG. 4, for example.
Next, a method for setting the drive voltage and drive current of the
As shown in FIG. 4, in this table data, the LED illumination unit 13 </ b> I is transmitted by the insertion unit identification data input from the insertion unit
For example, the
In this case, the (LED) drive current is 40 mA, and the (LED) drive voltage is 30V. Further, the (LED) drive current instruction is 2V and the (LED) drive voltage instruction is FFHex so that the (LED) drive current is 40 mA and the (LED) drive voltage is 30V.
つまり、可変電圧源としてのレギュレータ部31と、定電流駆動回路部32とは、LED照明部13IのLED14の直列接続の個数、直列接続の並列個数や挿入部4の太さなどに応じて、LED照明部13Iを発光駆動する特性等を考慮した設定値に一意に決めることができるようにしている。
この場合、本実施例においては、LED照明部13IのLED14の直列接続の個数に応じて、より具体的には、LED14の直列接続の個数に略比例した駆動電圧をLED照明部13Iに印加するようにしている。
さらに補足説明すると、LED照明部13Iは、定電流駆動回路部32を構成するトランジスタ34及び検出抵抗33に直列に接続されている。そして、レギュレータ部31で発生する駆動電圧は、LED照明部13I部分と、定電流駆動回路部32(のトランジスタ34及び検出抵抗33)部分とに印加され、後者部分への電圧を引いた駆動電圧が実際にLED照明部13Iに印加される。
That is, the
In this case, in this embodiment, according to the number of serially connected
For further explanation, the LED illumination unit 13I is connected in series to the
本実施例においては、この後者部分への電圧を引いた駆動電圧が、LED14の直列接続の個数に略比例した駆動電圧となる。さらに、この駆動電圧を、発光駆動に必要な最小値に近い値に設定したりすることができる。
そして、後者部分での電圧を小さな値となるように抑制し、不用な電力消費を抑制する。例えば、定電流駆動回路部32のハイパワー半導体素子としてのトランジスタ34のコレクタ−エミッタ間電圧を常に数V程度、消費電力に換算して0.1 W程度に抑制することができる。 つまり、駆動電圧を一定とした従来例の場合と比較して、最大で1W近くの消費電力を低減することができる。
このように本実施例によれば、可変電圧源としてのレギュレータ部31において発生してLED照明部13Iに印加する駆動電圧を、そのLED14の直列接続の個数に応じた値となるように可変設定するため、LED照明部13Iを省電力で発光駆動することができる効果がある。
In the present embodiment, the drive voltage obtained by subtracting the voltage to the latter portion is a drive voltage that is substantially proportional to the number of
And the voltage in the latter part is suppressed to become a small value, and unnecessary power consumption is suppressed. For example, the collector-emitter voltage of the
As described above, according to the present embodiment, the drive voltage generated in the
また、省電力でLED照明部13Iを駆動することができるため、トランジスタ34として定格が小さい小型のものを使用でき、また装置内部での温度上昇を抑制でき、さらに電源部22をバッテリで形成した場合にも、長時間の内視鏡検査に使用できる効果がある。
なお、以下のような変形例の構成にしても良い。
図5は変形例の内視鏡装置1Bの構成を示す。
この変形例の内視鏡装置1Bは、実施例1の内視鏡装置1において、内視鏡ユニット3内に設けていたLED駆動回路21を、(内視鏡ユニット3の種別が異なる場合にも)共通に使用されるメインユニット2側に設けた構成にしている。
Further, since the LED illumination unit 13I can be driven with power saving, a small transistor with a small rating can be used as the
In addition, you may make it the structure of the following modifications.
FIG. 5 shows a configuration of an
The
本変形例によれば、各内視鏡ユニット3にLED駆動回路21を設ける必要がなく、内視鏡ユニット3の種別が異なる場合にもメインユニット2に設けたLED駆動回路21を共通に使用できる。そして内視鏡ユニットを小型化することができる。その他は実施例1と同様の効果を有する。
なお、本実施例及びその変形例では挿入部識別データと光学アダプタ識別データとを用いたが、以下のような構成にしても良い。
光学アダプタ9Iの種別識別データからLED照明部13Iを構成するLED14の直列接続の個数が一意に求まるようであれば、挿入部識別データを用いなくても良い。
また、内視鏡装置1の例えば操作メニューから、内視鏡装置1の使用者が光学アダプタ9Iや挿入部種別の入力が可能として、その結果からLED照明部13IのLED14の直列接続の個数が―意に決まるようであれば、挿入部種別識別部25と光学アダプタ種別識別部23を用いなくても良い。
According to this modification, it is not necessary to provide the
In this embodiment and its modification, the insertion portion identification data and the optical adapter identification data are used. However, the following configuration may be used.
If the number of serially connected
Further, the user of the
つまり、使用者の本内視鏡装置1の操作時に入力する入力情報或いは設定情報を識別情報として(或いは識別情報が求められるようにして)、CPU24等が駆動電流と駆動電圧を設定するようにしても良い。
また、使用者の本内視鏡装置1の操作時に入力する入力情報或いは設定情報により、図3の指示電圧Vcに対応する指示信号を選択等により設定し、この指示電圧VcによりLED照明部13Iを構成するLED14の直列接続の個数に対応した(ないしはその個数の場合に最適な)駆動電圧を発生する抵抗値に設定できるようにしても良い。
上述したように、本実施例及びその変形例によれば、LED14の直列接続の個数に応じてLED照明部13Iに印加する駆動電圧を可変することにより、不要な電力消費を抑制できる。
また、ハイパワー半導体素子を小型化でき、装置内部の温度上昇を抑え、バッテリ駆動時の動作時間を長くすることができる。
なお、駆動電流を1つの直列接続のLED14に対して一定値(例えば20mA)に制御するような場合には、LED14の直列接続の個数と、直列接続の並列個数の情報を識別情報として駆動電圧と駆動電流を設定するようにしても良い。
That is, the input information or setting information input when the user operates the
Further, an instruction signal corresponding to the instruction voltage Vc in FIG. 3 is set by selection or the like according to input information or setting information input when the user operates the
As described above, according to the present embodiment and its modification, unnecessary power consumption can be suppressed by varying the drive voltage applied to the LED illumination unit 13I according to the number of
In addition, the high-power semiconductor element can be reduced in size, the temperature inside the apparatus can be suppressed, and the operation time when the battery is driven can be extended.
When the drive current is controlled to a constant value (for example, 20 mA) with respect to one series-connected
(実施例2)
次に図6及び図7を参照して本発明の実施例2を説明する。図6は本発明の実施例2の内視鏡装置の構成を示し、図7はこの実施例2におけるLED駆動回路の構成を(関連する周辺部と共に)示す。本実施例は、LED照明部とレンズが挿入部の先端部に埋め込まれた内視鏡ユニットを用いた内視鏡装置の場合に該当する。
本実施例の内視鏡装置1Cは、メインユニット2Cと、このメインユニット2Cに着脱自在に接続される内視鏡ユニット3C或いは3C′からなる。
この内視鏡装置1Cは、図1の内視鏡装置1における着脱自在の光学アダプタ9Iに設けていたレンズ12I及びLED照明部13Iが先端部8に搭載され、着脱自在の光学アダプタ9Iを有しない構成の内視鏡ユニット3Cを備える。
この内視鏡ユニット3Cの挿入部4の先端部8には、CCD11と共にレンズ12C、LED照明部13Cが搭載されている。
(Example 2)
Next,
The endoscope apparatus 1C according to the present embodiment includes a
In this endoscope apparatus 1C, the lens 12I and the LED illumination section 13I provided in the removable optical adapter 9I in the
A lens 12C and an
また、本実施例の内視鏡装置1Cにおいては、図6に示す内視鏡ユニット3CのLED照明部13CのLED14の直列接続の個数が異なる内視鏡ユニット3C′をメインユニット2Cに装着して使用することもできる。なお、図6では、内視鏡ユニット3C′のコネクタ7付近のみを示している。
また、本実施例においては、実施例1における内視鏡ユニット3内に設けていたLED駆動回路21を、メインユニット2C内に設けた構成(つまり図5の変形例に類似した構成)にしている。
また、実施例1においては、LED駆動回路21に内蔵していたCPU24からその抵抗値を可変とした可変抵抗R2を、内視鏡ユニット3C内に設けたLED照明部13Cを構成するLED14の直列接続の個数に応じて設定される固定の抵抗値R2Cの抵抗R2Cにしている(ここで、R2Cは、抵抗及びその抵抗値を兼ねて簡略的に示している)。つまり、この抵抗値R2Cは、LED照明部13Cを構成するLED14の直列接続の個数が異なると、その個数に応じてその抵抗値R2Cも変更設定される。
Further, in the endoscope apparatus 1C of the present embodiment, an
Further, in the present embodiment, the
In the first embodiment, the variable resistance R2 whose resistance value is variable from the
また、本実施例においては、メインユニット2Cには、LED駆動回路21の駆動電圧や駆動電流を(入力されるデータにより)制御するCPU24を設けない構成にしている。
従って、内視鏡ユニット3C、3C′も、光学アダプタ種別識別部23と、挿入部種別識別部25を有しない構成となっている。なお、これらを有していてもよいが、LED駆動回路21の制御には用いない。図6におけるその他の構成は、図1と同様の構成であり、同一の構成要素には同じ符号を付け、その説明を省略する。
図7は、本実施例におけるLED駆動回路21の構成を示す。
このLED駆動回路21は、レギュレータ部31Cと、定電流駆動回路部32Cとからなる。レギュレータ部31Cは、図2における(CPU24から抵抗値が制御可能な)可変抵抗R2の代わりに固定の抵抗R2Cが採用され、かつこの固定の抵抗R2Cは、内視鏡ユニット3C側に設けられる。上述したように内視鏡ユニット3C′の場合には、そのLED照明部に対応した抵抗R2C′が採用される。
Further, in the present embodiment, the
Therefore, the
FIG. 7 shows the configuration of the
The
なお、抵抗R2C或いはR2C′は、後述する実施例3のように手動設定可能なトリマ抵抗等(の手動調整方式の可変抵抗)で構成しても良い。
また、定電流駆動回路部32Cは、図2の定電流駆動回路部32におけるCPU24からの(駆動電流)指示電圧Vaを発生する部分を、定電流指示電圧発生部51に置換した構成にしている。
この定電流指示電圧発生部51は、基準電圧Vrを分割する複数の抵抗52と、複数の抵抗52の接続点の複数の指示電圧Va1、Va2を選択するスイッチ53とから構成される。なお、ここでは、簡単化のため、2つの指示電圧Va1,Va2から1つを選択する構成例で示しているが、3つ以上から選択できるようにしても良い。
The resistor R2C or R2C ′ may be configured by a trimmer resistor or the like that can be manually set (variable resistor of manual adjustment method) as in the third embodiment described later.
Further, the constant current
The constant current
そして、使用者は、メインユニット2Cの図示しない操作パネル等に設けられたスイッチ53を操作することにより、実際にメインユニット2Cに装着された内視鏡ユニット3J(J=C又はC′)に搭載されているLED照明部13Jを発光駆動するのに適した定電流となるように制御する指示電圧Va1或いはVa2をオペアンプ35に出力する。 その他の構成は実施例1の場合と同様である。
本実施例によれば、実際に内視鏡ユニット3Jに搭載されたLED照明部13Jに応じてその場合の駆動電圧を決定する抵抗R2Jを予め各内視鏡ユニット3J内に設定しているので、LEDの直列接続の個数が異なる内視鏡ユニット3Jがメインユニット2Cに装着された場合にもそのLED照明部13Jの場合に最適な駆動電圧をLED照明部13Jに印加できる。
Then, the user operates the
According to the present embodiment, the resistor R2J that determines the drive voltage in that case is set in advance in each endoscope unit 3J in accordance with the LED illumination unit 13J actually mounted on the endoscope unit 3J. Even when an endoscope unit 3J having a different number of LEDs connected in series is mounted on the
また、スイッチ53を使用者は、スイッチ53を操作することにより、実際に使用する内視鏡ユニット3Jに搭載されたLED照明部13Jの場合に最適な駆動電流に設定できる。
上記のように本実施例においても、実施例1の場合と同様にLED照明部13JにおけるLED14の直列接続の個数に応じてLED駆動回路21はLED照明部13Jに最適な駆動電圧を印加する。このため、定電流駆動回路部32Cを構成するハイパワー半導体素子としてのトランジスタ34での不要な電力消費を抑制ないしは低減できる。
なお、内視鏡ユニット3J側に搭載する抵抗は、抵抗R2Jのみで説明したが、抵抗R1及びR2Jの両方であっても良い。
また、抵抗R2Jの代わりに抵抗R1を、内視鏡ユニット3J側に搭載する構成にしても良い(但し、この場合には、抵抗R1は、LED照明部13JのLED14の直列接続の個数に応じて設定される)。
Further, by operating the
As described above, also in the present embodiment, the
In addition, although the resistor mounted on the endoscope unit 3J side has been described only with the resistor R2J, both the resistors R1 and R2J may be used.
Further, instead of the resistor R2J, the resistor R1 may be mounted on the endoscope unit 3J side (however, in this case, the resistor R1 depends on the number of
また、本実施例は、例えば実施例1のように、内視鏡ユニット3と光学アダプタ9Iとが別ユニットの場合にも以下のように適用することができる。
この場合には、光学アダプタ9I内にそのLED照明部13Iに対応した抵抗R2Iを(上記抵抗R2Jのように)設けるようにする。或いは上記のように、光学アダプタ9I内に抵抗R1と抵抗R2Iの両方、又はR2Jの代わりに抵抗R1を設けるようにしても良い。
以上のような設計を行うことで、より簡単な構成で実施例1とほぼ同様の効果を得ることができる。
LED14を照明手段に用いる内視鏡ユニット3J、もしくは、光学アダプタ9Iを使用する場合であっても、LED駆動回路21で使用するハイパワー半導体素子での消費電力がLED14の直列接続の個数や並列接続の個数毎に最適な駆動電圧及び駆動電流、ないしは最小に近い値となるようにすることが可能である。
Further, the present embodiment can be applied as follows even when the
In this case, a resistor R2I corresponding to the LED illumination unit 13I is provided in the optical adapter 9I (as in the resistor R2J). Alternatively, as described above, both the resistor R1 and the resistor R2I, or the resistor R1 instead of R2J may be provided in the optical adapter 9I.
By performing the design as described above, it is possible to obtain substantially the same effect as in the first embodiment with a simpler configuration.
Even when the endoscope unit 3J or the optical adapter 9I using the
(実施例3)
次に図8及び図9を参照して本発明の実施例3を説明する。図8は本発明の実施例3の内視鏡装置の構成を示し、図9はこの実施例3におけるLED駆動回路の構成を(関連する周辺部と共に)示す。
本実施例の内視鏡装置1Dは、実施例2で示した図6に示す内視鏡装置1Cの場合と同様に、内視鏡ユニット3Dの先端部8にはレンズ12DとLED照明部13Dが埋め込まれている。但し、この内視鏡装置1Dにおいては、内視鏡ユニット3D内にLED駆動回路21を内蔵した構成である。
実施例2において説明したのと同様に、内視鏡ユニット3Dに搭載されているLED照明部13DのLED14の直列接続の個数に応じて、LED駆動回路21は駆動電圧を発生するように設定される。
(Example 3)
Next,
As in the case of the endoscope apparatus 1C shown in FIG. 6 shown in the second embodiment, the
As described in the second embodiment, the
また、図8に示した内視鏡ユニット3D搭載されているLED照明部13DのLED14の直列接続の個数が異なるLED照明部を搭載した内視鏡ユニットの場合には、その内視鏡ユニットに搭載されたLED駆動回路21は、そのLED14の直列接続の個数に対応した駆動電圧を発生する。
図8におけるその他の構成は、図6と同様の構成であり、同一の構成要素には同じ符号を付け、その説明を省略する。
図9はLED駆動回路21の構成を示す。このLED駆動回路21は、図7に示すLED駆動回路21と殆ど同じ構成である。但し、図7では(抵抗R2Cを除く)LED駆動回路21は、メインユニット2C内に設けられていたのに対して、図9では内視鏡ユニット3D内に設けられている。
Further, in the case of an endoscope unit equipped with an LED illumination unit in which the number of
The other configurations in FIG. 8 are the same as those in FIG. 6, and the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
FIG. 9 shows the configuration of the
図9に示すLED駆動回路21は、レギュレータ部31Dと、定電流駆動回路部32Dとからなる。レギュレータ部31Dは、図7のレギュレータ部31Cにおいて(このレギュレータ部31Cと)異なるユニットに分離されていた抵抗R2Cが、可変抵抗R2Dとして、同じユニット(この場合、内視鏡ユニット3D)内に設けられている。
この可変抵抗R2Dは、内視鏡ユニット3Dに搭載されるLED照明部13DのLEDの直列接続の個数に対応して予め設定される。この可変抵抗R2Dは、低コストかつ小型で構成が単純なトリマ抵抗等により構成することができる。トリマ抵抗等により設定後は、その抵抗値R2Dは固定値となる。
また、定電流駆動回路部32Dは、図7の定電流駆動回路部32Cにおいて定電流指示電圧発生部51を、この内視鏡ユニット3Dに搭載されるLED照明部13Dに対応して予め設定される定電流指示電圧発生部51′に置換した構成にしている。
The
The variable resistor R2D is set in advance corresponding to the number of LEDs connected in series in the
Further, the constant current drive circuit unit 32D is preset with the constant current instruction
定電流指示電圧発生部51′は、図7のスイッチ53が、例えばレギュレータ部31Dの回路基板等に実装された切替スイッチ、或いはディップスイッチ55等により構成され、ディップスイッチ55のON/OFFの組み合わせで2つの指示電圧Va1,Va2を選択することができる。この選択設定は、例えば製品製造時に設定される。設定後は、その状態が固定される。
なお、実施例2でも述べたように、2つの指示電圧Va1,Va2から1つを選択する場合に限らず、より詳細な指示電圧、換言するとより詳細に駆動電流の設定を行うようにすることもできる。
この他に、抵抗52及びスイッチ53の代わりにトリマ抵抗等を用いて定電流指示電圧発生部51′を構成することもできる。
The constant current indicating
In addition, as described in the second embodiment, not only the case where one of the two instruction voltages Va1 and Va2 is selected, but a more detailed instruction voltage, in other words, a more detailed setting of the drive current is performed. You can also.
In addition, the constant current indicating
また、本実施例においては、図7等に示した検出抵抗33を可変抵抗33′を用いて形成している。そして、使用されるLEDの数量等に応じて、より最適な駆動電流と駆動電圧に調整することができるようにしている。そして、例えば製品製造時に挿入部4毎に最適な調整がされる。
本実施例も、実施例1とほぼ同様の効果を有する。
なお、上述した実施例などを部分的に組み合わせて構成される実施例も本発明に属する。
In this embodiment, the
This embodiment also has substantially the same effect as that of the first embodiment.
Note that an embodiment configured by partially combining the above-described embodiments also belongs to the present invention.
プラント内部やエンジン内部等に挿入して、LED照明部による照明手段により内部を照明し、損傷の有無等の検査を行う。 It is inserted into the plant or engine, etc., and the interior is illuminated by the illumination means by the LED illumination unit to inspect for damage or the like.
1…内視鏡装置、2…メインユニット、3…内視鏡ユニット、4…挿入部、5…操作部、7…コネクタ、8…先端部、9A,9B…光学アダプタ、11…CCD、12A,12B…レンズ、13A,13B…LED照明部、14…LED、15A,15B…識別部、21…LED駆動回路、22…電源部、23…光学アダプタ種別識別部、24…CPU、25…挿入部種別識別部、31…レギュレータ部、32…定電流駆動回路部、33…検出抵抗、34…トランジスタ、45…スイッチング制御素子、46…スイッチング素子、R2…可変抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記LED照明部を構成するLEDの直列接続された個数を識別するLED照明識別部と、
前記LED照明識別部が識別した前記LED照明部を構成する直列接続されたLEDの個数に応じた駆動電圧を前記LED照明部に印加して、前記LEDを発光させる可変電圧源と、前記LED照明部を構成するLEDを発光駆動する駆動電流を一定の電流値となるように制御する定電流駆動回路部と、を備えたLED駆動回路と、
を備え、
前記駆動電圧は、前記LED照明識別部が識別した前記LED照明部を構成するLEDの直列接続された個数に基づき前記LED照明部の発光駆動に必要な最小値に近い値に設定されていることを特徴とする内視鏡装置。 A plurality of LEDs connected in series, an LED illumination unit for illuminating the subject side from the distal end portion of the insertion portion, and reflected light from the subject illuminated by the LED illumination portion at the distal end portion of the insertion portion An image sensor for imaging,
An LED illumination identification unit for identifying the number of LEDs connected in series constituting the LED illumination unit;
A variable voltage source for causing the LED to emit light by applying a driving voltage corresponding to the number of LEDs connected in series constituting the LED illumination unit identified by the LED illumination identification unit to the LED illumination unit; A constant current drive circuit unit that controls a drive current for driving the light emission of the LEDs constituting the unit to have a constant current value, and an LED drive circuit comprising:
With
The drive voltage is set to a value close to the minimum value necessary for light emission drive of the LED illumination unit based on the number of LEDs connected in series constituting the LED illumination unit identified by the LED illumination identification unit . An endoscope apparatus characterized by the above.
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