JP6787635B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡装置に関する。

従来、挿入部によって被写体内を撮像する内視鏡装置がある。

内視鏡装置の挿入部、特に、産業用の内視鏡装置の挿入部は、生産施設の配管の内部等の長い被写体や、構造物の小穴の内部等の小さい被写体を観察できるように、細長状に形成される。また、産業用の内視鏡装置の挿入部は、エンジン等の高温の被写体に挿入することができるように、広い温度範囲において動作できるように構成される。

内視鏡装置の挿入部の先端部には、被写体像を取得するためのＣＭＯＳセンサが設けられることがある。ＣＭＯＳセンサを駆動する電源は、挿入部内に挿通した電源線を介し、装置本体から供給される。環境温度の変化があった場合においても、細長状に形成された挿入部を介して安定した電圧を先端部に供給できるように、内視鏡装置は、挿入部の先端部内に電源回路を有することがある。

例えば、特開２０１１−２０６３３３号公報では、挿入部の先端部のＣＭＯＳセンサの近傍にレギュレータを配置した内視鏡装置が開示される。

特開２０１１−２０６３３３号公報

しかし、従来の内視鏡装置では、挿入部の先端部に設けられたＣＭＯＳセンサ等の負荷装置を複数系統の電源によって駆動するとき、電源の系統の数に応じた電源回路が挿入部の先端部に設けられることがあり、挿入部の先端部が大型化してしまう問題がある。

そこで、本発明は、挿入部の先端部に複数系統の電源をより安定的に供給でき、かつ挿入部の先端部をより細径に形成することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡装置は、挿入部の先端部に設けられた負荷装置に、装置本体から第１の電源及び第２の電源を供給する電源部と、目標電圧と、前記第１の電源の電圧を前記先端部から前記装置本体に帰還させた帰還電圧とに基づいて、第１の指示信号を決定し、前記第１の指示信号に応じた前記第１の電源を出力するように、前記電源部に指示を行い、前記第１の指示信号に基づいて、第２の指示信号を決定し、前記第２の指示信号に応じた前記第２の電源を出力するように、前記電源部に指示を行い、前記電源部の制御を行う電源制御部と、を有する。

本発明によれば、挿入部の先端部に複数系統の電源をより安定的に供給でき、かつ挿入部の先端部をより細径に形成することができる内視鏡装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置における電源制御部の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置における指示信号Ｖ１ｒｅｆと温度の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置における指示信号Ｖ１ｒｅｆと、指示信号Ｖ２ｒｅｆ及び指示信号Ｖ３ｒｅｆとの関係を示すグラフである。 本発明の実施形態の変形例１に係わる、内視鏡装置における構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態の変形例１に係わる、指示信号Ｖ２ｒｅｆを説明するグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

（構成）
図１は、本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置１の構成の一例を示すブロック図である。

内視鏡装置１は、装置本体２と、装置本体２に接続される挿入部３とを有する。挿入部３は、先端部４によって被写体を撮像可能である。装置本体２には、撮像画像の記録及び表示をすることができるように、外部記録装置５及び表示装置６が取り付けられる。

先端部４には、光学系１１と、撮像装置２１、送信部３１及びサーミスタＴと、が設けられる。撮像装置２１、送信部３１及びサーミスタＴは、負荷装置Ｄである。負荷装置Ｄには、装置本体２から３系統の電源が供給される。サーミスタＴは、周囲の温度変化に応じて抵抗値が変化する温度検出デバイスである。

光学系１１は、集光レンズを有し、外部から被写体像を取り込み、撮像装置２１に被写体像を投影する。

撮像装置２１は、動作モード設定部２２と、受光部２３と、差動信号出力部２４と、を有する。

動作モード設定部２２は、挿入部３内に挿通した信号線Ｓ１によってＣＣＵ５１と接続される。動作モード設定部２２は、受光部２３と接続され、ＣＣＵ５１の制御の下、受光部２３におけるＡＧＣゲイン、フレームレート及びシャッタースピード等の動作モードを設定する。

受光部２３は、差動信号出力部２４と接続される。受光部２３は、光電変換素子を有し、光学系１１によって投影された被写体像を撮像信号に変換し、差動信号出力部２４に出力する。

差動信号出力部２４は、送信部３１と接続される。差動信号出力部２４は、受光部２３から入力された撮像信号をシリアル化して差動信号に変換し、送信部３１に出力する。

送信部３１は、挿入部３内に挿通した信号線Ｓ２によって受信部４１と接続される。信号線Ｓ２は、光ファイバによって構成される。送信部３１は、信号線Ｓ２を介し、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）によって受信部４１に光信号である差動信号を送信する。

サーミスタＴは、一端が先端部４の接地電圧ＧＮＤに接続され、他端が挿入部３内に挿通された接地線Ｇ１によって装置本体２と接続され、サーミスタ信号Ｔｓを装置本体２に出力する。サーミスタＴは、電源制御部Ｃの制御により、先端部４内の接地電圧ＧＮＤｓ、もしくは、温度検知信号Ｓｔを電源制御部Ｃに出力する。電源制御部Ｃの動作については後述する。

先端部４の接地電圧ＧＮＤは、接地線Ｇ２によって装置本体２の接地電圧ＧＮＤと接続される。

装置本体２は、受信部４１と、ＣＣＵ５１と、制御部６１と、バッテリ７１と、電源制御部Ｃと、電源部Ｐと、を有する。

受信部４１は、ＣＣＵ５１と接続される。受信部４１は、フォトダイオード及びトランスインピーダンスアンプを有し、送信部３１から受信した光信号を電気信号である差動信号に変換し、増幅を行い、ＣＣＵ５１に出力する。

ＣＣＵ５１は、制御部６１と接続される。ＣＣＵ５１は、撮像装置２１の制御を行い、また、撮像装置２１によって出力された撮像画像の画像処理を行う。ＣＣＵ５１は、差動信号入力部５２と、画像処理部５３と、動作モード制御部５４と、を有する。なお、ＣＣＵ５１は、ＦＰＧＡによって構成されても構わない。

差動信号入力部５２は、画像処理部５３と接続される。差動信号入力部５２は、受信部４１から入力された差動信号をパラレル化して撮像画像を生成し、画像処理部５３に出力する。

画像処理部５３は、動作モード制御部５４及び制御部６１と接続される。画像処理部５３は、差動信号入力部５２から入力された撮像画像に、ノイズリダクション、ダイナミックレンジ拡張、輪郭強調等の画像処理を行い、動作モード制御部５４及び制御部６１に出力する。なお、画像処理部５３において行われる画像処理は、ノイズリダクション、ダイナミックレンジ拡張、輪郭強調に限定されない。

動作モード制御部５４は、動作モード設定部２２と接続される。動作モード制御部５４は、撮像装置２１の動作モードを制御する。例えば、動作モード制御部５４は、画像処理部５３から入力された撮像画像に基づいて、ＡＧＣゲインを決定し、動作モード設定部２２にＡＧＣゲインを出力し、撮像装置２１の動作モードを制御する。また、動作モード制御部５４は、フレームレート及びシャッタースピードの設定値を動作モード設定部２２に出力し、撮像装置２１の動作モードを制御する。なお、動作モード制御部５４は、ＡＧＣゲイン、フレームレート及びシャッタースピードの動作モードに限定せず、他の動作モードを制御しても構わない。

制御部６１は、内視鏡装置１の各部の動作を制御することができるように構成される。制御部６１は、ＣＰＵ（中央処理装置）６２及び記憶部６３を有する。ＣＰＵ６２の機能は、記憶部６３に記憶したプログラムを読み取り、実行することによって実現される。

制御部６１は、画像処理部５３から入力した撮像画像を、記憶部６３に記憶可能であり、外部記録装置５に出力可能であり、表示装置６に出力可能である。制御部６１は、外部記録装置５から各種情報を読取り可能である。制御部６１は、動作モード制御部５４に指示を出力し、動作モード制御部５４の動作を制御可能である。制御部６１は、電源制御部Ｃを介して入力される温度検知信号Ｓｔによって先端部４の温度情報を検知可能である。

バッテリ７１は、電源部Ｐに接続され、電源部Ｐに電力を供給できるように構成される。

図２は、本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置１における電源制御部Ｃの構成の一例を示すブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置１の構成の一例を示すブロック図である。

電源制御部Ｃは、先端部４から帰還された、帰還電圧Ｖ１ｓ及び接地電圧ＧＮＤｓに基づいて、電源部Ｐに、駆動電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の電圧値を指示する信号（以下「指示信号」という）Ｖ１ｒｅｆ、Ｖ２ｒｅｆ、Ｖ３ｒｅｆを決定し、指示信号Ｖ１ｒｅｆ、Ｖ２ｒｅｆ、Ｖ３ｒｅｆを出力して電源部Ｐを制御する。図２に示すように、電源制御部Ｃは、フィルタＦｔ１、Ｆｔ２と、切替部Ｓｗと、増幅部Ａｍｐ１、Ａｍｐ２と、抵抗Ｒｃと、減算部Ｄｃと、演算部Ｃ１１、Ｃ２１、Ｃ３１と、を有する。

フィルタＦｔ１は、入力された帰還電圧Ｖ１ｓから高周波ノイズを除去して増幅部Ａｍｐ１に出力するローパスフィルタである。

増幅部Ａｍｐ１は、フィルタＦｔ１から入力された帰還電圧Ｖ１ｓをインピーダンス変換し、減算部Ｄｃに出力する。電流量を小さくして帰還線Ｆｂの電圧降下を抑えることができるように、増幅部Ａｍｐ１は、高い入力インピーダンスを有する。

フィルタＦｔ２は、入力されたサーミスタ信号Ｔｓから高周波ノイズを除去し、切替部Ｓｗに出力するローパスフィルタである。

切替部Ｓｗは、増幅部Ａｍｐ２及び制御部６１に接続される。切替部Ｓｗは、フィルタＦｔ２から入力されたサーミスタ信号Ｔｓの出力先が、増幅部Ａｍｐ２及び制御部６１のいずれか一方に、時分割方式によって所定期間毎に交互に出力先を切り替える。サーミスタ信号Ｔｓは、接地電圧ＧＮＤｓとして、増幅部Ａｍｐ２に出力され、また、温度検知信号Ｓｔとして、制御部６１に出力される。

増幅部Ａｍｐ２は、切替部Ｓｗから入力された接地電圧ＧＮＤｓをインピーダンス変換し、減算部Ｄｃに出力する。増幅部Ａｍｐ２では、接地線Ｇ１の電圧降下を抑えることができるように、高い入力インピーダンスを有する。

抵抗Ｒｃは、切替部Ｓｗから制御部６１に出力する温度検知信号Ｓｔを所定の固定電圧でプルアップする。先端部４の温度が変化し、サーミスタＴの抵抗値が変化すると、抵抗Ｒｃと抵抗分圧により決定される検知電圧が制御部６１に入力され、制御部６１は、温度の変化を検知する。

減算部Ｄｃは、帰還線Ｆｂ及び接地線Ｇ１の電圧降下が互いに相殺されるように、帰還電圧Ｖ１ｓから接地電圧ＧＮＤｓを減算し、演算部Ｃ１１に出力する。

演算部Ｃ１１は、帰還電圧Ｖ１ｓに基づいて指示信号Ｖ１ｒｅｆを決定し、指示信号Ｖ１ｒｅｆを電源回路Ｐ１１に出力する。演算部Ｃ１１は、目標電圧出力部Ｃ１２と、増幅部Ｃ１３とを有する。

目標電圧出力部Ｃ１２は、目標電圧Ｖ１ｔを増幅部Ｃ１３に出力する。目標電圧Ｖ１ｔは、電源線Ｌ１によって負荷装置Ｄに供給する電源の目標となる電圧であり、負荷装置Ｄの特性に応じて予め設定される。

なお、後述する目標電圧Ｖ２ｔ、Ｖ３ｔも負荷装置Ｄの特性に応じて予め設定される。

増幅部Ｃ１３は、入力された帰還電圧Ｖ１ｓ及び目標電圧Ｖ１ｔの差分に対して、所定のゲインＧの増幅を行い、指示信号Ｖ１ｒｅｆを電源回路Ｐ１１及び演算部Ｃ２１に出力する。後述するように、所定のゲインＧは、調整信号Ｖ１ａｄ及び電源線Ｌ１の電圧降下よりも十分に大きくなるように、設定される。

すなわち、電源制御部Ｃは、目標電圧Ｖ１ｔと、帰還電圧Ｖ１ｓから接地電圧ＧＮＤｓを減算した結果とに基づいて、指示信号Ｖ１ｒｅｆを決定する。

また、演算部Ｃ１１は、目標電圧出力部Ｃ１２によって目標電圧Ｖ１ｔを出力し、増幅部Ｃ１３によって目標電圧Ｖ１ｔと帰還電圧Ｖ１ｓの減算結果を所定の増幅率だけ増幅し、指示信号Ｖ１ｒｅｆを決定する。

演算部Ｃ２１は、入力された指示信号Ｖ１ｒｅｆに基づいて、所定関数ｆ１の演算を行い、指示信号Ｖ２ｒｅｆを電源回路Ｐ２１に出力する。所定関数ｆ１は、指示信号Ｖ１ｒｅｆの関数として規定される。所定関数ｆ１は、先端部電圧Ｖ２ｄが目標電圧Ｖ２ｔになるように、予め設定される。

すなわち、演算部Ｃ２１は、指示信号Ｖ１ｒｅｆに対して所定の演算を行い、指示信号Ｖ２ｒｅｆを決定する。

演算部Ｃ３１は、入力された指示信号Ｖ２ｒｅｆに基づいて、所定関数ｆ２の演算を行い、指示信号Ｖ３ｒｅｆを電源回路Ｐ３１に出力する。所定関数ｆ２は、指示信号Ｖ１ｒｅｆの関数として規定される。所定関数ｆ２は、先端部電圧Ｖ３ｄが目標電圧Ｖ３ｔになるように、予め設定される。

なお、所定関数ｆ１、ｆ２の各々は、実験的に求められた特性値によって設定しても構わないし、設計的に試算される特性値によって設定されても構わない。

電源部Ｐは、負荷装置Ｄに電源を供給する回路である。電源部Ｐは、バッテリ７１から入力される電力及び電源制御部Ｃから入力される指示信号Ｖ１ｒｅｆ、Ｖ２ｒｅｆ、Ｖ３ｒｅｆに基づいて、負荷装置Ｄに電源を供給する。電源部Ｐは、電源回路Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１と、電圧調整部Ｐ１１ａ、Ｐ２１ａ、Ｐ３１ａとを有する。

電源回路Ｐ１１は、電源線Ｌ１と接続される。電源回路Ｐ１１は、演算部Ｃ１１から入力された指示信号Ｖ１ｒｅｆに基づいて、負荷装置Ｄを駆動するための駆動電圧Ｖ１及び駆動電流Ｉ１を生成し、電源線Ｌ１に出力する。また、電源回路Ｐ２１は、演算部Ｃ２１から入力された指示信号Ｖ２ｒｅｆに基づいて、駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２を電源線Ｌ２に出力する。また、電源回路Ｐ３１は、演算部Ｃ３１から入力された指示信号Ｖ３ｒｅｆに基づいて、駆動電圧Ｖ３及び駆動電流Ｉ３を電源線Ｌ３に出力する。

電圧調整部Ｐ１１ａ、Ｐ２１ａ、Ｐ３１ａの各々は、指示信号Ｖ１ｒｅｆ、Ｖ２ｒｅｆ、Ｖ３ｒｅｆの各々の電圧調整を行う。電圧調整部Ｐ１１ａは、指示信号Ｖ１ｒｅｆに調整信号Ｖ１ａｄを加算する。また、電圧調整部Ｐ２１ａは、指示信号Ｖ２ｒｅｆに調整信号Ｖ２ａｄを加算する。また、電圧調整部Ｐ３１ａは、調整信号Ｖ３ａｄを指示信号Ｖ３ｒｅｆに加算する。

調整信号Ｖ１ａｄは、例えば、工場出荷前等に、２５℃等の常温環境において、先端部電圧Ｖ１ｄが目標電圧Ｖ１ｔと一致する、すなわち、Ｖ１ｒｅｆ＝０となるように調整し、予め設定される。なお、調整信号Ｖ１ａｄは、予め算出された設計値であっても構わない。調整信号Ｖ２ａｄは、Ｖ２ｒｅｆ＝０の状態において、先端部電圧Ｖ２ｄが電源線Ｌ２における目標電圧Ｖ２ｔと一致するように調整される。また、調整信号Ｖ３ａｄも、Ｖ３ｒｅｆ＝０の状態において、先端部電圧Ｖ３ｄが電源線Ｌ３における目標電圧Ｖ３ｔと一致するように調整される。

電源線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の各々は、挿入部３に挿通され、負荷装置Ｄと接続される。電源線Ｌ１は抵抗Ｒ１を有し、電源線Ｌ２は抵抗Ｒ２を有し、電源線Ｌ３は抵抗Ｒ３を有する。なお、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、環境温度に応じて変化する。

帰還線Ｆｂは、挿入部３に挿通され、一端が、先端部４内において、電源線Ｌ１と接続され、他端が、電源制御部Ｃと接続される。

すなわち、負荷装置Ｄには、第１系統の電源が電源線Ｌ１によって供給され、第２系統の電源が電源線Ｌ２によって供給され、第３系統の電源が電源線Ｌ３によって供給される。

また、内視鏡装置１は、挿入部３の先端部４に設けられた負荷装置Ｄに、装置本体２から第１の電源及び第２の電源を供給する電源部Ｐと、目標電圧Ｖ１ｔと、第１の電源の電圧を先端部４から装置本体２に帰還させた帰還電圧Ｖ１ｓとに基づいて、第１の指示信号Ｖ１ｒｅｆを決定し、第１の指示信号Ｖ１ｒｅｆに応じた第１の電源を出力するように、電源部Ｐに指示を行い、第１の指示信号Ｖ１ｒｅｆに基づいて、第２の指示信号Ｖ２ｒｅｆを決定し、第２の指示信号Ｖ２ｒｅｆに応じた第２の電源を出力するように、電源部Ｐに指示を行い、電源部Ｐの制御を行う電源制御部Ｃと、を有する。

また、内視鏡装置１は、第１の電源線Ｌ１と、第２の電源線Ｌ２と、帰還線Ｆｂと、を有し、第１の電源線Ｌ１は、電源部Ｐから負荷装置Ｄに、第１の電源を供給し、第２の電源線Ｌ２は、電源部Ｐから負荷装置Ｄに、第２の電源を供給し、帰還線Ｆｂは、先端部４内において第１の電源線Ｌ１と接続され、帰還電圧Ｖ１ｓを帰還させる。

（動作）
実施形態に係わる内視鏡装置１の動作について説明をする。

図４は、本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置１における指示信号Ｖ１ｒｅｆと温度の関係を示すグラフである。図５は、本発明の実施形態に係わる、内視鏡装置１における指示信号Ｖ１ｒｅｆと、指示信号Ｖ２ｒｅｆ及び指示信号Ｖ３ｒｅｆとの関係を示すグラフである。

まず、第１系統の電源を供給する回路の動作について説明をする。

演算部Ｃ１１では、目標電圧出力部Ｃ１２が、増幅部Ｃ１３に目標電圧Ｖ１ｔを出力する。

増幅部Ｃ１３には、目標電圧Ｖ１ｔと、帰還電圧Ｖ１ｓとの差が入力される。増幅部Ｃ１３は、入力された電圧を所定のゲインＧだけ増幅し、Ｇ×（Ｖ１ｔ−Ｖ１ｓ）によって示される指示信号Ｖ１ｒｅｆを電源回路Ｐ１１に出力する。Ｖ１ｓ＝Ｖ１ｄであるため、指示信号Ｖ１ｒｅｆは、Ｇ×（Ｖ１ｔ−Ｖ１ｄ）によっても示される。なお、帰還電圧Ｖ１ｓから減算される接地電圧ＧＮＤｓについては、説明を省略する。

電源回路Ｐ１１には、電圧調整部Ｐ１１ａによって調整信号Ｖ１ａｄを加算した指示信号Ｖ１ｒｅｆが入力される。電源回路Ｐ１１は、指示信号Ｖ１ｒｅｆに応じ、駆動電圧Ｖ１及び駆動電流Ｉ１を生成し、電源線Ｌ１に出力する。なお、実施形態では、電源回路Ｐ１１のゲインが、１倍の例を説明するが、電源回路Ｐ１１のゲインはこれに限定されない。

電源線Ｌ１では、抵抗Ｒ１×駆動電流Ｉ１によって示される電圧降下が発生する。したがって、先端部電圧Ｖ１ｄは、数式（１）のように示される。
Ｖ１ｄ＝Ｖ１ｒｅｆ＋Ｖ１ａｄ−Ｉ１×Ｒ１・・・（１）

数式（１）に基づいて、数式（２）が導かれる。
Ｖ１ｒｅｆ＝Ｇ×（Ｖ１ｔ−Ｖ１ｄ）
Ｖ１ｄ＝Ｇ×（Ｖ１ｔ−Ｖ１ｄ）＋Ｖ１ａｄ−Ｉ１×Ｒ１
Ｖ１ｄ＝（Ｇ×Ｖ１ｔ＋Ｖ１ａｄ−Ｉ１×Ｒ１）／（１＋Ｇ）・・・（２）

数式（２）において、所定のゲインＧは、調整信号Ｖ１ａｄ及びＩ１×Ｒ１によって示される電圧降下よりも十分に大きくなるように予め設定される。したがって、先端部電圧Ｖ１ｄは、目標電圧Ｖ１ｔと近似する。

２５℃等の常温環境において、調整信号Ｖ１ａｄは、先端部電圧Ｖ１ｄが目標電圧Ｖ１ｔと一致するように調整される。調整後は、Ｖ１ｒｅｆ＝Ｇ×（Ｖ１ｔ−Ｖ１ｄ）＝０になる。常温環境における抵抗Ｒ１ｒｍを有する電源線Ｌ１に、平均的な電流である平均電流Ｉ１ａｖが流れるとき、調整信号Ｖ１ａｄは、数式（１）に基づいて、数式（３）のように示される。
Ｖ１ｒｅｆ＝０
Ｖ１ｔ＝Ｖ１ｄ
Ｖ１ａｄ＝Ｖ１ｔ＋Ｉ１ａｖ×Ｒ１ｒｍ・・・（３）

数式（１）と数式（３）に基づいて、指示信号Ｖ１ｒｅｆは、数式（４）のように示される。
Ｖ１ｄ＝Ｖ１ｒｅｆ＋Ｖ１ｔ＋Ｉ１ａｖ×Ｒ１ｒｍ−Ｉ１×Ｒ１
Ｖ１ｒｅｆ＝Ｉ１×Ｒ１−Ｉ１ａｖ×Ｒ１ｒｍ・・・（４）

環境温度が上昇すると、抵抗Ｒ１も上昇する。したがって、図４に示すように、環境温度が上昇すると、指示信号Ｖ１ｒｅｆの電圧も上昇する。

これにより、内視鏡装置１では、環境温度に応じて抵抗Ｒ１が変化すると、指示信号Ｖ１ｒｅｆも変化し、先端部電圧Ｖ１ｄは、目標電圧Ｖ１ｔになるように調整される。

次に、第２系統の電源を供給する回路の動作について説明をする。

演算部Ｃ２１には、演算部Ｃ１１から指示信号Ｖ１ｒｅｆが入力される。演算部Ｃ２１は、Ｖ１ｒｅｆに対して所定関数ｆ１の演算を行い、指示信号Ｖ２ｒｅｆを電源回路Ｐ２１に出力する。電源回路Ｐ２１には、電圧調整部Ｐ２１ａによって調整信号Ｖ２ａｄを加算した指示信号Ｖ２ｒｅｆが入力される。電源回路Ｐ２１は、指示信号Ｖ２ｒｅｆに応じ、駆動電圧Ｖ２及び駆動電流Ｉ２を生成し、電源線Ｌ２に出力する。

電源線Ｌ２では、抵抗Ｒ２×駆動電流Ｉ２によって示される電圧降下が発生する。したがって、数式（１）に基づき、先端部電圧Ｖ２ｄは、数式（５）のように示される。
Ｖ２ｄ＝ｆ１（Ｖ１ｒｅｆ）＋Ｖ２ａｄ−Ｉ２×Ｒ２・・・（５）

一方、常温環境において、ｆ１（Ｖ１ｒｅｆ）＝０となるような所定関数ｆ１の特性を前提に考えたとき、その状態において、先端部電圧Ｖ２ｄが目標電圧Ｖ２ｔと一致するように、調整信号Ｖ２ａｄを調整すると、数式（６）が成立する。
Ｖ２ａｄ＝Ｖ２ｔ＋Ｉ２ａｖ×Ｒ２ｒｍ・・・（６）

ここで、抵抗Ｒ２ｒｍは、常温環境における電源線Ｌ２の抵抗値を示し、平均電流Ｉ２ａｖは、電源線Ｌ２を流れる平均的な電流値を示す。数式（６）に示すように、調整信号Ｖ２ａｄが調整された前提において、さらに制御特性が所定関数ｆ１となるように、制御が実行された結果、Ｖ２ｄ＝Ｖ２ｔの関係が保たれていると仮定する。つまり、数式（６）を数式（５）に代入し、Ｖ２ｄ＝Ｖ２ｔとしてｆ１（Ｖ１ｒｅｆ）について解くと数式（７）が成立する。
ｆ１（Ｖ１ｒｅｆ）＝Ｉ２×Ｒ２−Ｉ２ａｖ×Ｒ２ｒｍ・・・（７）
なお、Ｖ２ｒｅｆは、ｆ１（Ｖ１ｒｅｆ）と同じ値であるため、Ｖ２ｒｅｆと表現しても良い。

電源線Ｌ１、Ｌ２は、同じ環境温度にあるため、抵抗Ｒ２＝ｍ×抵抗Ｒ１、駆動電流Ｉ２＝ｎ×駆動電流Ｉ１（ｍとｎは、比例定数）によって規定される。この関係と数式（４）、数式（７）の関係から、数式（８）が導かれる。
Ｖ２ｒｅｆ＝ｆ１（Ｖ１ｒｅｆ）＝ｍ×ｎ×Ｖ１ｒｅｆ・・・（８）

図５及び数式（８）に示すように、指示信号Ｖ２ｒｅｆは、指示信号Ｖ１ｒｅｆに応じて変化する。

これにより、内視鏡装置１では、環境温度に応じて抵抗Ｒ１及び指示信号Ｖ１ｒｅｆが変化すると、指示信号Ｖ２ｒｅｆも変化し、先端部電圧Ｖ２ｄは、目標電圧Ｖ２ｔになるように調整される。

また、内視鏡装置１では、環境温度に応じて負荷装置Ｄの負荷が変化しても、先端部電圧Ｖ２ｄは、目標電圧Ｖ２ｔになるように調整される。

第３系統の電源を供給する回路の動作は、第２系統の電源を供給する回路の動作と同じであるため、説明を省略する。なお、図８にあるように、指示信号Ｖ３ｒｅｆは、Ｖ３ｒｅｆ＝ｆ２（Ｖ１ｒｅｆ）によって示され、指示信号Ｖ１ｒｅｆに応じて変化する。

上述の実施形態によれば、内視鏡装置１は、挿入部３の先端部４に３系統の電源をより安定的に供給でき、かつ先端部４に電源回路を有しないため、先端部４をより細径に形成することができる。

（実施形態の変形例１）
実施形態では、環境温度の変化に応じて駆動電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が供給されるが、負荷装置Ｄの動作モードの変化に応じて駆動電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が供給されるように構成しても構わない。

図６は、本発明の実施形態の変形例１に係わる、内視鏡装置１における構成の一例を示すブロック図である。図７は、本発明の実施形態の変形例１に係わる、指示信号Ｖ２ｒｅｆを説明するグラフである。本変形例１では、実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

図６に示すように、装置本体２は、電源線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に流れる駆動電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を測定する電流測定部Ｍを有する。電流測定部Ｍは、電流測定回路Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を有する。

演算部Ｃ２１ａは、入力された指示信号Ｖ１ｒｅｆ及び駆動電流Ｉ１、Ｉ２に基づいて、所定関数ｆ１ａの演算を行い、指示信号Ｖ２ｒｅｆを電源回路Ｐ２１に出力する。変形例１では、所定関数ｆ１ａは、指示信号Ｖ１ｒｅｆ及び駆動電流Ｉ１、Ｉ２の関数として規定される。

演算部Ｃ３１ａは、入力された指示信号Ｖ２ｒｅｆ及び駆動電流Ｉ１、Ｉ３に基づいて、所定関数ｆ２ａの演算を行い、指示信号Ｖ３ｒｅｆを電源回路Ｐ３１に出力する。変形例１では、所定関数ｆ２ａは、指示信号Ｖ１ｒｅｆ及び駆動電流Ｉ１、Ｉ３の関数として規定される。

電流測定回路Ｍ１は、電源線Ｌ１に流れる駆動電流Ｉ１を測定し、測定結果を演算部Ｃ２１、Ｃ３１に出力する。

電流測定回路Ｍ２は、電源線Ｌ２に流れる駆動電流Ｉ２を測定し、測定結果を演算部Ｃ２１に出力する。

電流測定回路Ｍ３は、電源線Ｌ３に流れる駆動電流Ｉ３を測定し、測定結果を演算部Ｃ３１に出力する。

すなわち、装置本体２は、第１の電源の第１の駆動電流Ｉ１を測定し、測定結果を第２の演算部Ｃ２１に出力する第１の電流測定回路Ｍ１と、第２の電源の第２の駆動電流Ｉ２を測定し、測定結果を第２の演算部Ｃ２１に出力する第２の電流測定回路Ｍ２と、を有し、第２の演算部Ｃ２１は、第１の指示信号Ｖ１ｒｅｆと、第１の駆動電流Ｉ１と、第２の駆動電流Ｉ２とに基づいて、第２の指示信号Ｖ２ｒｅｆを決定する。

次に実施形態の変形例１の動作について説明をする。

温度による抵抗Ｒ１、Ｒ２の変化を温度変化係数ｋによって表すと、Ｒ１＝ｋＲ１ｒｍ、Ｒ２＝ｋＲ２ｒｍと表すことができる。

なお、温度変化係数ｋは、温度Ｔｐ、所定の温度係数αに基づき、ｋ＝α（Ｔｐ−２５＋１）によって規定される。

温度変化係数ｋによって数式（４）を変形し、さらに、温度変化係数ｋについて解くと、数式（９）になる。
Ｖ１ｒｅｆ＝Ｉ１×ｋＲ１ｒｍ−Ｉ１ａｖ×Ｒ１ｒｍ
Ｖ１ｒｅｆ＝Ｒ１ｒｍ×（ｋＩ１−Ｉ１ａｖ）
ｋ＝（Ｖ１ｒｅｆ＋Ｒ１ｒｍ×Ｉ１ａｖ）／（Ｒ１ｒｍ×Ｉ１）・・・（９）

数式（７）及び数式（９）に基づいて、数式（１０）が導かれる。
Ｖ２ｒｅｆ＝Ｉ２×ｋＲ２ｒｍ−Ｉ２ａｖ×Ｒ２ｒｍ
Ｖ２ｒｅｆ＝Ｒ２ｒｍ（ｋＩ２−Ｉ２ａｖ）
Ｖ２ｒｅｆ＝（Ｒ２ｒｍ／Ｒ１ｒｍ）×（Ｉ２／Ｉ１）×Ｖ１ｒｅｆ＋Ｒ２ｒｍ×（（Ｉ１ａｖ×Ｉ２）／Ｉ１−Ｉ２ａｖ）
Ｖ２ｒｅｆ＝（Ｒ２ｒｍ／Ｒ１ｒｍ）×（Ｉ２／Ｉ１）×Ｖ１ｒｅｆ＋Ｒ２ｒｍ×Ｉ２ａｖ（（Ｉ２／Ｉ１）×（Ｉ１ａｖ／Ｉ２ａｖ）−１）・・・（１０）

常温環境における抵抗Ｒ１ｒｍ、Ｒ２ｒｍ、平均電流Ｉ１ａｖ、Ｉ２ａｖは、予め設定される。指示信号Ｖ２ｒｅｆは、電流測定回路Ｍ１、Ｍ２によって測定された駆動電流Ｉ１、Ｉ２及び演算部Ｃ１１から入力された指示信号Ｖ１ｒｅｆによって決定される。

例えば、図７に示すように、破線で表されたＶ２ｒｅｆ＝ｆ１（Ｖ１ｒｅｆ）の傾きに対して、実線で表されたＶ２ｒｅｆ＝ｆ１ａ（Ｖ１ｒｅｆ，Ｉ２／Ｉ１）の傾きは大きくなる。

これにより、内視鏡装置１では、負荷装置Ｄの動作モードの変化に応じて指示信号Ｖ１ｒｅｆ及び駆動電流Ｉ１、Ｉ２が変化すると、指示信号Ｖ２ｒｅｆも変化し、先端部電圧Ｖ２ｄは、目標電圧Ｖ２ｔになるように調整される。

第３系統の電源を供給する回路の動作は、第２系統の電源を供給する回路の動作と同じであるため、説明を省略する。

上述の実施形態の変形例１によれば、内視鏡装置１は、挿入部３の先端部４に３系統の電源をより安定的に供給でき、かつ挿入部３の先端部４をより細径に形成することができる。

（実施形態の変形例２）
実施形態の変形例１では、負荷装置Ｄの動作モードの変化を電流測定部Ｍによって検出するが、制御部６１が電源制御部Ｃに動作モード情報を出力しても構わない（図１の２点鎖線）。本変形例の説明では、実施形態と同じ構成については、説明を省略する。

実施形態の変形例２では、所定関数ｆ１、ｆ２は、指示信号Ｖ１ｒｅｆ及び動作モード情報の関数として規定される。

すなわち、電源制御部Ｃは、負荷装置Ｄの動作モードを示す動作モード情報を検知可能であり、動作モード情報及び第１の指示信号に基づいて、第２の指示信号を決定する。

これにより、内視鏡装置１では、回路をより簡素化できる。

なお。実施形態では、負荷装置Ｄは、撮像装置２１、送信部３１及びサーミスタＴであるが、これに限定されない。例えば、負荷装置Ｄは、先端部４に設けられた加速度センサＡｓ（図１の２点鎖線）でも構わないし、先端部４に設けられた他の装置であっても構わない。

なお、実施形態では、信号線Ｓ２は、光ファイバによって構成されるが、撮像信号を電気的に伝達する金属によって構成されても構わない。

なお、実施形態では、電源線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は３本であるが、電源線は、２本又は４本以上であっても構わない。

本明細書における各「部」は、実施形態の各機能に対応する概念的なもので、必ずしも特定のハードウェアやソフトウェア・ルーチンに１対１には対応しない。したがって、本明細書では、実施形態の各機能を有する仮想的回路ブロック（部）を想定して実施形態を説明した。また、本実施形態における各「部」の全てあるいは一部をソフトウェアにより実現してもよい。また、本実施形態における動作は、その性質に反しない限り、動作順序を変更し、複数同時に動作し、あるいは動作毎に異なった順序で動作してもよい。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１ 内視鏡装置
２ 装置本体
３ 挿入部
４ 先端部
５ 外部記録装置
６ 表示装置
１１ 光学系
２１ 撮像装置
２２ 動作モード設定部
２３ 受光部
２４ 差動信号出力部
３１ 送信部
４１ 受信部
５１ ＣＣＵ
５２ 差動信号入力部
５３ 画像処理部
５４ 動作モード制御部
６１ 制御部
６２ ＣＰＵ
６３ 記憶部
７１ バッテリ
Ａｍｐ１ 増幅部
Ａｍｐ２ 増幅部
Ａｓ 加速度センサ
Ｃ 電源制御部
Ｃ１１ 演算部
Ｃ１２ 目標電圧出力部
Ｃ１３ 増幅部
Ｃ２１ 演算部
Ｃ２１ａ 演算部
Ｃ３１ 演算部
Ｃ３１ａ 演算部
Ｄ 負荷装置
Ｄｃ 減算部
Ｆｂ 帰還線
Ｆｔ１ フィルタ
Ｆｔ２ フィルタ
Ｇ 所定のゲイン
ＧＮＤ 接地電圧
ＧＮＤｓ 接地電圧
Ｇ１ 接地線
Ｇ２ 接地線
Ｉ１ 駆動電流
Ｉ１ａｖ 平均電流
Ｉ２ 駆動電流
Ｉ２ａｖ 平均電流
Ｉ３ 駆動電流
Ｌ１ 電源線
Ｌ２ 電源線
Ｌ３ 電源線
Ｍ 電流測定部
Ｍ１ 電流測定回路
Ｍ２ 電流測定回路
Ｍ３ 電流測定回路
Ｐ 電源部
Ｐ１１ 電源回路
Ｐ１１ａ 電圧調整部
Ｐ２１ 電源回路
Ｐ２１ａ 電圧調整部
Ｐ３１ 電源回路
Ｐ３１ａ 電圧調整部
Ｒｃ 抵抗
Ｒ１ 抵抗
Ｒ１ｒｍ 抵抗
Ｒ２ 抵抗
Ｒ２ｒｍ 抵抗
Ｒ３ 抵抗
Ｓ１ 信号線
Ｓ２ 信号線
Ｓｔ 温度検知信号
Ｓｗ 切替部
Ｔ サーミスタ
Ｔｐ 温度
Ｔｓ サーミスタ信号
Ｖ１ 駆動電圧
Ｖ１ａｄ 調整信号
Ｖ１ｄ 先端部電圧
Ｖ１ｒｅｆ 指示信号
Ｖ１ｓ 帰還電圧
Ｖ１ｔ 目標電圧
Ｖ２ 駆動電圧
Ｖ２ａｄ 調整信号
Ｖ２ｄ 先端部電圧
Ｖ２ｒｅｆ 指示信号
Ｖ２ｔ 目標電圧
Ｖ３ 駆動電圧
Ｖ３ａｄ 調整信号
Ｖ３ｄ 先端部電圧
Ｖ３ｒｅｆ 指示信号
Ｖ３ｔ 目標電圧
ｆ１ 所定関数
ｆ２ 所定関数
ｋ 温度変化係数
α 温度係数

Claims (15)

1. 挿入部の先端部に設けられた負荷装置に、装置本体から第１の電源及び第２の電源を供給する電源部と、
   目標電圧と、前記第１の電源の電圧を前記先端部から前記装置本体に帰還させた帰還電圧とに基づいて、第１の指示信号を決定し、前記第１の指示信号に応じた前記第１の電源を出力するように、前記電源部に指示を行い、前記第１の指示信号に基づいて、第２の指示信号を決定し、前記第２の指示信号に応じた前記第２の電源を出力するように、前記電源部に指示を行い、前記電源部の制御を行う電源制御部と、を有する、
   内視鏡装置。
2. 第１の電源線と、第２の電源線と、帰還線と、を有し、
   前記第１の電源線は、前記電源部から前記負荷装置に、前記第１の電源を供給し、
   前記第２の電源線は、前記電源部から前記負荷装置に、前記第２の電源を供給し、
   前記帰還線は、前記先端部内において前記第１の電源線と接続され、前記帰還電圧を帰還させる、
   請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記第１の電源線と、前記第２の電源線と、前記帰還線とは、前記挿入部内に挿通される、請求項２に記載の内視鏡装置。
4. 前記電源制御部は、第１の演算部を有し、
   前記第１の演算部は、目標電圧出力部によって前記目標電圧を出力し、増幅部によって前記目標電圧と前記帰還電圧の減算結果を所定の増幅率だけ増幅し、前記第１の指示信号を決定する、
   請求項１に記載の内視鏡装置。
5. 前記電源制御部は、第２の演算部を有し、
   前記第２の演算部は、前記第１の指示信号に対して所定の演算を行い、前記第２の指示信号を決定する、
   請求項４に記載の内視鏡装置。
6. 前記電源制御部は、
   前記第１の指示信号に第１の調整信号を加算する第１の電圧調整部と、
   前記第２の指示信号に第２の調整信号を加算する第２の電圧調整部と、
   を有する、
   請求項１に記載の内視鏡装置。
7. 前記先端部内の接地電圧を前記電源制御部に出力する接地線を有する、請求項１に記載の内視鏡装置。
8. 前記電源制御部は、前記目標電圧と、前記帰還電圧から前記接地電圧を減算した結果とに基づいて、前記第１の指示信号を決定する、請求項７に記載の内視鏡装置。
9. 前記負荷装置は、撮像装置を含む、請求項１に記載の内視鏡装置。
10. 前記負荷装置は、ＣＭＯＳである、請求項１に記載の内視鏡装置。
11. 前記負荷装置は、サーミスタを含む、請求項７に記載の内視鏡装置。
12. 前記負荷装置は、加速度センサを含む、請求項１に記載の内視鏡装置。
13. 前記接地線は、前記サーミスタに接続され、
    前記サーミスタは、サーミスタ信号を前記電源制御部に出力する、請求項１１に記載の内視鏡装置。
14. 前記電源制御部は、前記第１の指示信号に対して所定の演算を行い、前記第２の指示信号を決定する第２の演算部を有し、
    前記装置本体は、
    前記第１の電源の第１の駆動電流を測定し、測定結果を前記第２の演算部に出力する第１の電流測定回路と、
    前記第２の電源の第２の駆動電流を測定し、測定結果を前記第２の演算部に出力する第２の電流測定回路と、
    を有し、
    前記第２の演算部は、前記第１の指示信号と、前記第１の駆動電流と、前記第２の駆動電流とに基づいて、前記第２の指示信号を決定する、
    請求項１に記載の内視鏡装置。
15. 前記電源制御部は、前記負荷装置の動作モードを示す動作モード情報を検知可能であり、前記動作モード情報及び前記第１の指示信号に基づいて、前記第２の指示信号を決定する、請求項１に記載の内視鏡装置。

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