JP6258751B2 - 負荷電圧制御装置、電子内視鏡および電子内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、負荷に供給される電圧を制御する負荷電圧制御装置に関し、より詳しくは、長尺のケーブルを介して負荷に供給される電圧を制御する負荷電圧制御装置、該負荷電圧制御装置を備える電子内視鏡および電子内視鏡システムに関する。

従来、患者の体腔内に細径で長尺の挿入部を挿入することにより、対象部位の観察および撮像を行うことができる電子内視鏡が広く用いられている。電子内視鏡の挿入部先端には体腔内の撮像を行うための撮像素子（ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなど）が配置されている。撮像素子への電源電圧の供給は、電子内視鏡の基端部（ビデオプロセッサとの接続部）またはビデオプロセッサに配置される電源回路から長尺のケーブルを介して行われる。そのため、ケーブルによる電圧降下は無視できない。そこで、電源回路において、予め電圧降下分を加えた電源電圧を生成し、撮像素子に供給することが考えられる。しかしながら、電子内視鏡の先端部と電源回路とをつなぐケーブルの長さや仕様（電気抵抗値など）は、電子内視鏡の種類に応じて異なり、ケーブルによってどれだけの損失が生じるかも、電子内視鏡の種類に応じて異なる。

この問題を解決するため、特許文献１には、内視鏡において、ケーブルの特性に応じた補正値をあらかじめ記憶手段に記憶しておき、当該補正値に基づいて、撮像素子に伝送する信号を補正（増幅など）する技術が提案されている。

特開２００９−１０６４４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載される内視鏡では、予めケーブルの特性を計測して記憶する必要があり、大変煩雑である。また、製品ごとのケーブル長や特性のばらつきなどに対応することは困難である。さらに、撮像素子の動作状況（消費電流の変化）などに応じて電源電圧を調整することができない。

また、先端部に撮像素子にかかる電圧を検出するための検出部を設けてフィードバック制御を行うことも考えられるが、先端部の小型化を維持するためには好ましくない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ケーブルの長さや仕様にかかわらず、適切な電源電圧を負荷に供給することが可能な負荷電圧制御装置、電子内視鏡および電子内視鏡システムを提供することである。

本発明の実施形態によれば、先端部に配置される負荷と、基端部に配置される電源回路および制御手段と、先端部と基端部とを接続する長尺のケーブルと、を備える負荷電圧制御装置が提供される。また、ケーブルは、電源電圧を負荷に伝送するための第一電源線および第二電源線を備え、電源回路は、電源電圧を生成し、第一電源線および第二電源線に出力する電源手段であって、少なくとも一つの電源からなる電源手段を備える。さらに、制御手段は、第一電源線の入力点にかかる電圧、第一電源線に流れる電流、第二電源線の入力点にかかる電圧および第二電源線に流れる電流に基づいて、負荷に印加される電圧を求め、負荷に印加される電圧が所定の基準電圧と略等しくなるように、電源手段を制御して、生成する電源電圧を調整することを特徴とする。

このような構成により、電源回路において負荷にかかる電圧を求めることが可能となり、ケーブル長や仕様にかかわらず、精度の高い電源電圧を負荷に供給することが可能となる。また、これにより、負荷を安定して駆動させることができる。さらに、電源線を複数設けることで電圧降下を少なくすることも可能となる。

また、電源手段は、第一電源および第二電源からなり、第一電源線は、第一電源に接続され、第二電源線は、第二電源に接続される構成としても良い。

また、電源手段は、一つの電源からなり、電源回路は、さらに、第一電源線と一つの電源との間に接続される第一抵抗と、第二電源線と一つの電源との間に接続される第二抵抗であって、第一抵抗とは異なる第二抵抗と、を備える構成としても良い。このような構成により、部品点数を削減することが可能となる。

また、電源回路は、さらに、第一電源線と第一抵抗との接続点に設けられた第一コンデンサと、第二電源線と第二抵抗との接続点に設けられた第二コンデンサと、を備える構成としても良い。このような構成により、ノイズによる影響を低減し、より精度の高い電源電圧を負荷に供給することが可能となる。

また、第一電源線および第二電源線は、同じ長さ、かつ同じ仕様の配線材からなっても良い。また、この場合、制御手段は、下記の式に基づいて、負荷に印加される電圧Ｖ_Lを求めるものであっても良い。
Ｖ_L＝（Ｉ₂×Ｖ₁−Ｉ₁× Ｖ₂）／（Ｉ₂−Ｉ₁）
ここで、Ｖ₁は第一電源線の入力点にかかる電圧、Ｉ₁は第一電源線に流れる電流、Ｖ₂は第二電源線の入力点にかかる電圧、Ｉ₂は第二電源線に流れる電流である。

また、制御手段は、下記の式に基づいて、負荷に印加される電圧Ｖ_Lを求めるものであっても良い。
Ｖ_L＝（ｎ×ｍ×Ｉ₂×Ｖ₁−Ｉ₁× Ｖ₂）／（ｎ×ｍ×Ｉ₂−Ｉ₁）
ここで、Ｖ₁は第一電源線の入力点にかかる電圧、Ｉ₁は第一電源線に流れる電流、Ｖ₂は第二電源線の入力点にかかる電圧、Ｉ₂は第二電源線に流れる電流、ｎは第一電源線と第二電源線の単位長あたりの損失の比率、ｍは第一電源線と第二電源線の長さの比率である。

ケーブルは、さらに、電源電圧を負荷に伝送するための第三電源線を備える構成としても良い。

また、本発明の実施形態によれば、先端部に配置される少なくとも撮像素子を含む負荷と、基端部に配置される電源回路および制御手段と、先端部と基端部とを接続する長尺のケーブルと、を備える電子内視鏡が提供される。また、ケーブルは、電源電圧を負荷に伝送するための第一電源線および第二電源線を備え、電源回路は、電源電圧を生成し、第一電源線および第二電源線に出力する電源手段であって、少なくとも一つの電源からなる電源手段を備える。さらに、制御手段は、第一電源線の入力点にかかる電圧、第一電源線に流れる電流、第二電源線の入力点にかかる電圧および第二電源線に流れる電流に基づいて、負荷に印加される電圧を求め、負荷に印加される電圧が所定の基準電圧と略等しくなるように、電源手段を制御して、生成する電源電圧を調整することを特徴とする。

さらに、本発明の別の実施形態によれば、電源回路および制御手段を備えるプロセッサと、該プロセッサに接続される電子内視鏡であって、少なくとも撮像素子を含む負荷と、該負荷と電源回路とを接続する長尺のケーブルとを備える電子内視鏡と、からなる電子内視鏡システムが提供される。また、ケーブルは、電源電圧を負荷に伝送するための第一電源線および第二電源線を備え、電源回路は、電源電圧を生成し、第一電源線および第二電源線に出力する電源手段であって、少なくとも一つの電源からなる電源手段を備える。さらに、制御手段は、第一電源線の入力点にかかる電圧、第一電源線に流れる電流、第二電源線の入力点にかかる電圧および第二電源線に流れる電流に基づいて、負荷に印加される電圧を求め、負荷に印加される電圧が所定の基準電圧と略等しくなるように、電源手段を制御して、生成する電源電圧を調整することを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、ケーブルの長さや仕様にかかわらず、精度の高い電源電圧を負荷に供給し、負荷を安定して駆動することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る電子内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態に係る電源回路の構成を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る電源回路の構成を示す図である。 本発明の第三実施形態に係る電源回路の構成を示す図である。 本発明の第四実施形態に係る電源回路の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、負荷電圧制御装置を備える電子内視鏡システムを例に、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る電子内視鏡システム１の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の電子内視鏡システム１は、電子内視鏡１００、電子内視鏡用プロセッサ２００およびモニタ３００を備えている。

電子内視鏡用プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２やタイミングコントローラ２０６を備えている。システムコントローラ２０２は、メモリ２０４に記憶された各種プログラムを実行し、電子内視鏡システム１の全体を統合的に制御する。また、システムコントローラ２０２は、操作パネル２０８に入力されるユーザ（術者又は補助者）からの指示に応じて、電子内視鏡システム１の各種設定を変更する。タイミングコントローラ２０６は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各種回路に出力する。

また、電子内視鏡用プロセッサ２００は、電子内視鏡１００のＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２に白色光束である照明光を供給する光源装置２３０を備えている。光源装置２３０は、ランプ２３２、ランプ電源２３４、集光レンズ２３６及び調光装置２４０を備えている。ランプ２３２は、ランプ電源２３４から駆動電力の供給を受けて照明光を放射する高輝度ランプであり、例えば、キセノンランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプ又はハロゲンランプが使用される。ランプ２３２が放射した照明光は、集光レンズ２３６により集光された後、調光装置２４０を介してＬＣＢ１０２に導入される。

調光装置２４０は、システムコントローラ２０２の制御に基づいてＬＣＢ１０２に導入する照明光の光量を調整する装置であり、絞り２４２、モータ２４３及びドライバ２４４を備えている。ドライバ２４４は、モータ２４３を駆動するための駆動電流を生成して、モータ２４３に供給する。絞り２４２は、モータ２４３によって駆動され、照明光が通過する開口を変化させて、開口を通過する照明光の光量を調整する。

入射端からＬＣＢ１０２に導入された照明光は、ＬＣＢ１０２内を伝播し、電子内視鏡１００の先端に配置されたＬＣＢ１０２の出射端から出射して、配光レンズ１０４を介して被写体に照射される。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６を介して撮像素子１０８の受光面上で光学像を結ぶ。

電源回路１５０は、ケーブル１１０を介して、電子内視鏡１００の先端部ＡＰに配置される撮像素子１０８などの負荷に電源電圧を供給する。撮像素子１０８は、例えば各種フィルタが受光面に配置された単板式カラーＣＣＤイメージセンサである。撮像素子１０８は、スコープコントローラ１２０からケーブル１０９を介して送られる制御信号に従って、受光面上で結像した光学像に応じたカラーフィルタ各色の撮像信号を生成する。生成された撮像信号は、スコープコントローラ１２０においてデジタル画像信号に変換され、電子内視鏡用プロセッサ２００の画像処理ユニット２２０に送られる。また、スコープコントローラ１２０は、メモリ１１４（ＲＯＭまたは不揮発性メモリ）にアクセスして電子内視鏡１００の固有情報を読み出す。メモリ１１４に記録される電子内視鏡１００の固有情報には、例えば撮像素子１０８の画素数、感度、動作可能なフレームレート等が含まれる。スコープコントローラ１２０は、メモリ１１４から読み出した固有情報をシステムコントローラ２０２に出力する。

システムコントローラ２０２は、電子内視鏡１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２０２は、生成した制御信号を用いて、電子内視鏡用プロセッサ２００に接続された電子内視鏡１００に適した処理がなされるように、電子内視鏡用プロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。タイミングコントローラ２０６は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、スコープコントローラ１２０および画像処理ユニット２２０にクロックパルスを供給する。

電子内視鏡用プロセッサ２００の画像処理ユニット２２０は、システムコントローラ２０２による制御の下、電子内視鏡１００の内視鏡制御部１２０から送られてくる画像信号に基づいて内視鏡画像等をモニタ表示するためのビデオ信号を生成し、モニタ３００に出力する。術者は、モニタ３００に表示された内視鏡画像を確認しながら例えば消化管内の観察や治療を行う。

続いて、図２を参照して、本実施形態の電源回路１５０における電源電圧の制御について説明する。図２は、第一実施形態における電源回路１５０の構成を示す図である。図２に示すように、本実施形態の電源回路１５０は、第一電源Ｐ１、第二電源Ｐ２および第三電源Ｐ３を含む。第一電源Ｐ１で生成される電源電圧Ｖ₁は、第一電源線１１０ａを通って撮像素子１０８に伝送される。また、第二電源Ｐ２で生成される電源電圧Ｖ₂は、第二電源線１１０ｂを通って撮像素子１０８に伝送される。さらに、第三電源Ｐ３で生成される電源電圧Ｖ_３は、第三電源線１１０ｃを通って撮像素子１０８に伝送される。第一電源Ｐ１、第二電源Ｐ２および第三電源Ｐ３は、スコープコントローラ１２０によってそれぞれ制御される。なお、本実施形態において、電圧値Ｖ₁と電圧値Ｖ₂は異なる値とする。

ここで、各電源線１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは長尺ケーブル（例えば数メートル）であるため、撮像素子１０８に印加される電圧Ｖ_Lには電圧降下が生じる。また、各電源線１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃによる損失分は、ケーブルの長さや仕様および先端部ＡＰの回路動作における消費電流の変化などによって異なる。そのため、予め設計段階で撮像素子１０８の消費電流と電源線１１０ａの損失分を仕様値から計算した場合も、正確な電圧Ｖ_Lを得ることは難しい。

ここで、第一電源Ｐ１の系統に注目すると、撮像素子１０８にかかる電圧Ｖ_Lは、下記の式（１）で表される。
Ｖ_L＝Ｖ₁−Ｒ₁×Ｉ₁ ・・・ （１）
ここで、Ｒ₁は第一電源線１１０ａの損失であり、第一電源線１１０ａの単位長あたりの損失をｒ₁、長さをＬ₁とした場合、下記の式（２）で求められる。
Ｒ₁＝ｒ₁×Ｌ₁ ・・・（２）

次に、第二電源Ｐ２の系統に注目すると、撮像素子１０８にかかる電圧Ｖ_Lは、下記の式（３）で表される。
Ｖ_L＝Ｖ₂−Ｒ₂×Ｉ₂ ・・・（３）
ここで、Ｒ₂は第二電源線１１０ｂの損失であり、第二電源線１１０ｂの単位長あたりの損失をｒ₂、長さをＬ₂とした場合、下記の式（４）で求められる。
Ｒ₂＝ｒ₂×Ｌ₂ ・・・（４）

そしてｒ₂＝ｎ×ｒ₁、Ｌ₂＝ｍ×Ｌ₁とし、式（１）および（３）からＶ_Lについて解くと、下記の式（５）が得られる。なお、ｎは、第一電源線１１０ａと第二電源線１１０ｂの「単位長あたりの損失」の比率であり、ｍは、第一電源線１１０ａと第二電源線１１０ｂの「長さ」の比率である。
Ｖ_L＝（ｎ×ｍ×Ｉ₂×Ｖ₁−Ｉ₁× Ｖ₂）／（ｎ×ｍ×Ｉ₂−Ｉ₁）・・・（５）

ここで、本実施形態においては、第一電源線１１０ａおよび第二電源線１１０ｂに、同じ長さの同じ仕様の配線材が用いられる。そのため、ｎ＝ｍ＝１となり、電圧Ｖ_Ｌは、下記の式（６）で表される。
Ｖ_L＝（Ｉ₂×Ｖ₁−Ｉ₁× Ｖ₂）／（Ｉ₂−Ｉ₁）・・・（６）

したがって、本実施形態では、第一電源線１１０ａにかかる電圧値Ｖ₁および流れる電流値Ｉ₁、ならびに第二電源線１１０ｂにかかる電圧値Ｖ₂および流れる電流値Ｉ₂を求めて、上記の式（６）に当てはめることで、実際に撮像素子１０８にかかる電圧Ｖ_Lを求めることができる。スコープコントローラ１２０は、上記式（６）を用いて、撮像素子１０８にかかる電圧Ｖ_Lを求め、基準電圧Ｖ_refと等しくなるように、第一電源Ｐ１および／または第二電源Ｐ２を制御して、電圧値Ｖ₁、電流値Ｉ₁、電圧値Ｖ₂、電流値Ｉ₂のいずれかを調整する。なお、基準電圧Ｖ_refは、撮像素子１０８の定格電圧である。基準電圧Ｖ_refは、例えば、メモリ１１４から読み出した電子内視鏡１００の固有情報に基づいて設定されても良い。

第一電源Ｐ１および／または第二電源Ｐ２の制御の一例として、まず、第一電源Ｐ１で生成される電圧値Ｖ₁を固定する。そして、第一電源線１１０ａに流れる電流値Ｉ₁、および第二電源線１１０ｂに流れる電流値Ｉ₂を電流検出器（不図示）で検出する。スコープコントローラ１２０は、電圧値Ｖ₁、電流値Ｉ₁、電圧値Ｖ₂、電流値Ｉ₂を上記式（６）に当てはめて、撮像素子１０８にかかる電圧Ｖ_Lが撮像素子１０８の定格電圧Ｖ_refと等しく、または規格範囲に入るように、第二電源Ｐ２を制御して電圧値Ｖ₂を調整する。例えば、上記式（６）より得られた電圧Ｖ_Lが撮像素子１０８の定格電圧Ｖ_refよりも大きい場合は、電圧値Ｖ₂を小さくする。そして、再度上記式（６）より電圧Ｖ_Lを求め、定格電圧Ｖ_refと比較する。そして、比較結果に応じて、定格電圧Ｖ_refと等しく、または規格範囲に入るまで、電圧値Ｖ₂を増減させる。

なお、本実施形態では、第三電源線１１０ｃの長さや仕様は任意であり、第三電源Ｐ３の出力電圧Ｖ₃および電流Ｉ₃は、撮像素子１０８に供給される電力に応じて適宜設定される。

このように、上記実施形態では、電源電圧を伝送するための電源線を複数設けることで、撮像素子１０８に実際に印加される電圧Ｖ_Lを電子内視鏡１００の基端部側（すなわちスコープコントローラ１２０）で求めることができる。これにより、電子内視鏡１００の種類（ケーブルの長さや仕様）にかかわらず、精度の高い電圧Ｖ_Lを撮像素子１０８に印加し、撮像素子１０８を安定して駆動することが可能となる。また、複数の電源線を用いることで、電源線での電圧降下を少なくすることができるため、出力する電源電圧を高く設定する必要がない。

また、本実施形態では、撮像素子１０８と電源回路１５０とを接続するケーブルをすべて電源線として利用しているため、撮像素子１０８に印加される電圧Ｖ_Lを検出してフィードバックするための信号線等を別途設ける場合に比べて効率が良く、太径化を防ぎつつ撮像素子１０８に大きな電力を供給することも可能となる。

続いて、本発明の第二実施形態における電子内視鏡１００Ａについて説明する。第二実施形態の電子内視鏡１００Ａは、電源回路１５０Ａの構成のみが第一実施形態と異なり、その他の構成は第一実施形態と同様である。そのため、同様の構成に関する説明については省略する。また、第一実施形態と同様の構成要素については、同じ参照番号を付す。

図３は、第二実施形態における電源回路１５０Ａの構成を示す図である。図３に示すように、電源回路１５０Ａは、第一電源Ｐ１および第三電源Ｐ３を含む。本実施形態では、電源線１１０ａおよび１１０ｂが一つの第一電源Ｐ１に接続される。第一電源Ｐ１によって生成される電圧Ｖ_Pは、電源線１１０ａおよび１１０ｂを通って撮像素子１０８に伝送される。また、第三電源Ｐ３によって生成される電圧Ｖ₃は、電源線１１０ｃを介して撮像素子１０８に伝送される。第一電源Ｐ１および第三電源Ｐ３は、スコープコントローラ１２０によってそれぞれ制御される。

第一電源線１１０ａと第一電源Ｐ１の間には、第一抵抗ＰＲ１が接続される。また、第二電源線１１０ｂと第二電源Ｐ２の間には第二抵抗ＰＲ２が接続される。ここで、ＰＲ１およびＰＲ２は、異なる抵抗値を有している（ＲＲ１≠ＲＲ２）。これにより、第一電源線１１０ａと第二電源線１１０ｂに異なる電流が流れる。

そして、本実施形態においても、撮像素子１０８にかかる電圧値Ｖ_Lは、上記の式（６）で求めることができる。また、第一電源線１１０ａに流れる電流Ｉ₁および第二電源線１１０ｂに流れる電流Ｉ₂は、以下の式（７）および（８）でそれぞれ求めることができる。
Ｉ₁＝（Ｖ_P−Ｖ₁）／ＰＲ１ ・・・（７）
Ｉ₂＝（Ｖ_P−Ｖ₂）／ＰＲ２ ・・・（８）

すなわち、第一電源線１１０ａの入力点にかかる電圧値Ｖ₁および第二電源線１１０ｂの入力点にかかる電圧値Ｖ₂を電圧検出器（不図示）によって検出することで、電流Ｉ₁および電流Ｉ₂が求まる。スコープコントローラ１２０は、検出された各電圧値Ｖ₁およびＶ₂、ならびに式（７）および（８）で計算した電流値Ｉ₁およびＩ₂を式（６）に当てはめて、撮像素子１０８にかかる電圧値Ｖ_Lを求める。そして、電圧値Ｖ_Lが基準電圧Ｖ_refと等しく、または規格範囲に入るように、第一電源Ｐ１を制御して電圧値Ｖ_Ｐを調整する。

このように、第二実施形態においても、第一実施形態と同様に電子内視鏡１００の種類にかかわらず、精度の高い電圧Ｖ_Lを撮像素子１０８に印加することができる。さらに、第一実施形態に比べて電源の個数を減らすことができ、部品点数およびコストの削減、ならびに装置の小型化を実現することが可能となる。

続いて、本発明の第三実施形態における電子内視鏡１００Ｂについて説明する。第三実施形態の電子内視鏡１００Ｂは、電源回路１５０Ｂの構成のみが第一実施形態と異なり、その他の構成は第一実施形態と同様である。そのため、同様の構成に関する説明については省略する。また、第一実施形態と同様の構成要素については、同じ参照番号を付す。

図４は、第三実施形態における電源回路１５０Ｂの構成を示す図である。図４に示すように、電源回路１５０Ｂは、第二実施形態の電源回路１５０Ａと同様に、第一電源Ｐ１および第三電源Ｐ３を含み、第一電源線１１０ａおよび第二電源線１１０ｂが第一電源Ｐ１に接続される。また、第一電源線１１０ａおよび第二電源線１１０ｂと第一電源Ｐ１との間には、第一抵抗ＰＲ１および第二抵抗ＰＲ２（ＲＲ１≠ＲＲ２）がそれぞれ接続される。

さらに、本実施形態では、第一電源線１１０ａと第一抵抗ＰＲ１との接続点に、第一コンデンサＣ１が設けられる。また、第二電源線１１０ｂと第二抵抗ＰＲ２との接続点には、第二コンデンサＣ２が設けられる。第一コンデンサＣ１および第二コンデンサＣ２は、グランドに接地されたバイパスコンデンサであり、第一電源線１１０ａおよび第二電源線１１０ｂに発生する外乱ノイズを除去するためのものである。

そして、本実施形態では、第二実施形態と同様に、スコープコントローラ１２０は、第一電源線１１０ａの入力点にかかる電圧値Ｖ₁および第二電源線１１０ｂの入力点にかかる電圧値Ｖ₂を電圧検出器（不図示）によって検出し、式（７）および（８）から電流値Ｉ₁およびＩ₂を計算する。そして、これらを式（６）に当てはめて、撮像素子１０８にかかる電圧値Ｖ_Lを求め、電圧値Ｖ_Lが基準電圧Ｖ_refと等しく、または規格範囲に入るように、第一電源Ｐ１を制御して電圧値Ｖ_Ｐを調整する。

このように、第三実施形態においても、第一および第二実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第一コンデンサＣ１および第二コンデンサＣ２を設けることで、ノイズを除去し、より正確な電圧値Ｖ₁およびＶ₂の検出を行うことができる。その結果、より精度の高い電圧Ｖ_Lを撮像素子１０８に印加することが可能となる。

続いて、本発明の第四実施形態における電子内視鏡１００Ｃについて説明する。第四実施形態の電子内視鏡１００Ｃは、電源回路１５０Ｃの構成のみが第一実施形態と異なり、その他の構成は第一実施形態と同様である。そのため、同様の構成に関する説明については省略する。また、第一実施形態と同様の構成要素については、同じ参照番号を付す。

図５は、第四実施形態における電源回路１５０Ｃの構成を示す図である。図５に示すように、本実施形態の電源回路１５０Ｃは第一電源Ｐ１を含む。第一電源Ｐ１によって生成される電圧Ｖ_Pは、第一電源線１１０ａ、第二電源線１１０ｂおよび第三電源線１１０ｃを通って撮像素子１０８に伝送される。

また、第一電源線１１０ａおよび第二電源線１１０ｂと第一電源Ｐ１との間には、第一抵抗ＰＲ１および第二抵抗ＰＲ２（ＲＲ１≠ＲＲ２）がそれぞれ接続される。さらに、第三電源線１１０ｃおよび第一電源Ｐ１との間にも、第三抵抗ＰＲ３が接続される。尚、第三抵抗ＰＲ３の値は撮像素子１０８に供給される電力に応じて適宜設定される。

そして、本実施形態においても、第二実施形態と同様に、スコープコントローラ１２０は、第一電源線１１０ａの入力点にかかる電圧値Ｖ₁および第二電源線１１０ｂの入力点にかかる電圧値Ｖ₂を電圧検出器（不図示）によって検出し、式（７）および（８）から電流値Ｉ₁およびＩ₂を計算する。そして、これらを式（６）に当てはめて、撮像素子１０８にかかる電圧値Ｖ_Lを求め、電圧値Ｖ_Lが基準電圧Ｖ_refと等しく、または規格範囲に入るように、第一電源Ｐ１を制御して電圧値Ｖ_Ｐを調整する。

このように、第四実施形態においても、第一および第二実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、電源の個数をさらに減らすことができ、部品点数およびコストのさらなる削減、ならびに装置のさらなる小型化を実現することが可能となる。尚、ノイズ対策のために、本実施形態においても、第三実施形態と同様に、各電源線と抵抗との接続点にバイパスコンデンサを設ける構成としても良い。

以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な実施形態の組み合わせや変形が可能である。例えば、撮像素子として、ＣＣＤ以外のイメージセンサ（ＣＭＯＳなど）を用いることも可能である。また、電子内視鏡１００の先端部ＡＰには、撮像素子１０８などの撮像素子だけでなく、それ以外の機能（例えばレンズ駆動機能など）を有する回路等を設けることも可能である。この場合も、電源回路１５０は、先端部ＡＰに配置される負荷全体に対して供給される電源電圧を上記の方法で制御する。

また、電子内視鏡用プロセッサ２００に電源回路１５０を備え、スコープコントローラ１２０の代わりにシステムコントローラ２０２によって、電源回路１５０を制御する構成としても良い。また、本発明の電子内視鏡１００は、医療用に限定されるものではなく、工業用の内視鏡であっても良い。さらに、本発明は、内視鏡にも限定されず、長尺のケーブルを介して負荷に電源電圧を供給する電源回路を備える様々な装置に適用可能である。

また、上記実施形態においては、第一電源線１１０ａおよび第二電源線１１０ｂは、いずれも同じ長さおよび同じ仕様（損失）のケーブルが用いられることとしたが、これに限定されるものではない。第一電源線１１０ａと第二電源線１１０ｂの「単位長あたりの損失」の比率（ｎ）、および「長さ」の比率（ｍ）がわかっていれば、上記の式（５）から撮像素子１０８に印加される電圧Ｖ_Lを求めることができる。なお、この場合も「単位長あたりの損失」および「長さ」の比率がわかっていればよく、それぞれの具体的な値は必要としない。

さらに、上記実施形態においては、三本の電源線で撮像素子１０８に電力を供給する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、少なくとも二本の電源線であればよく、四本以上であっても良い。四本以上の場合も、二本の電源線にかかる電圧値および流れる電流値から撮像素子１０８に印加される電圧Ｖ_Lを求めることができる。

１ 電子内視鏡システム
１００ 電子内視鏡
１０８ 撮像素子
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ 電源線
１１４ メモリ
１２０ スコープコントローラ
１５０ 電源回路
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 電源
ＰＲ１、ＰＲ２ 抵抗
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
２００ 電子内視鏡用プロセッサ
２０２ システムコントローラ
２０６ タイミングコントローラ
２２０ 画像処理ユニット
３００ モニタ

Claims (10)

1. 先端部に配置される負荷と、基端部に配置される電源回路および制御手段と、前記先端部と前記基端部とを接続する長尺のケーブルと、を備える負荷電圧制御装置であって、
   前記ケーブルは、
   電源電圧を前記負荷に伝送するための第一電源線および第二電源線を備え、
   前記電源回路は、
   前記電源電圧を生成し、前記第一電源線および第二電源線に出力する電源手段であって、少なくとも一つの電源からなる電源手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記第一電源線の入力点にかかる電圧、前記第一電源線に流れる電流、前記第二電源線の入力点にかかる電圧および前記第二電源線に流れる電流に基づいて、前記負荷に印加される電圧を求め、
   前記負荷に印加される電圧が所定の基準電圧と略等しくなるように、前記電源手段を制御して、前記生成する電源電圧を調整することを特徴とする負荷電圧制御装置。
2. 前記電源手段は、第一電源および第二電源からなり、
   前記第一電源線は、前記第一電源に接続され、
   前記第二電源線は、前記第二電源に接続される、ことを特徴とする、請求項１に記載の負荷電圧制御装置。
3. 前記電源手段は、一つの電源からなり、
   前記電源回路は、さらに、
   前記第一電源線と前記一つの電源との間に接続される第一抵抗と、
   前記第二電源線と前記一つの電源との間に接続される第二抵抗であって、前記第一抵抗とは異なる第二抵抗と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載の負荷電圧制御装置。
4. 前記電源回路は、さらに、
   前記第一電源線と前記第一抵抗との接続点に設けられた第一コンデンサと、
   前記第二電源線と前記第二抵抗との接続点に設けられた第二コンデンサと、を備えることを特徴とする、請求項３に記載の負荷電圧制御装置。
5. 前記第一電源線および第二電源線は、同じ長さ、かつ同じ仕様の配線材からなることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の負荷電圧制御装置。
6. 前記制御手段は、下記の式に基づいて、前記負荷に印加される電圧Ｖ_Lを求めるものであり、
   Ｖ_L＝（Ｉ₂×Ｖ₁−Ｉ₁× Ｖ₂）／（Ｉ₂−Ｉ₁）
   Ｖ₁は前記第一電源線の入力点にかかる電圧、Ｉ₁は前記第一電源線に流れる電流、Ｖ₂は前記第二電源線の入力点にかかる電圧、Ｉ₂は前記第二電源線に流れる電流であることを特徴とする、請求項５に記載の負荷電圧制御装置。
7. 前記制御手段は、下記の式に基づいて、前記負荷に印加される電圧Ｖ_Lを求めるものであり、
   Ｖ_L＝（ｎ×ｍ×Ｉ₂×Ｖ₁−Ｉ₁× Ｖ₂）／（ｎ×ｍ×Ｉ₂−Ｉ₁）
   Ｖ₁は前記第一電源線の入力点にかかる電圧、Ｉ₁は前記第一電源線に流れる電流、Ｖ₂は前記第二電源線の入力点にかかる電圧、Ｉ₂は前記第二電源線に流れる電流、ｎは前記第一電源線と前記第二電源線の単位長あたりの損失の比率、ｍは前記第一電源線と前記第二電源線の長さの比率である、請求項１から４のいずれか一項に記載の負荷電圧制御装置。
8. 前記ケーブルは、さらに、前記電源電圧を前記負荷に伝送するための第三電源線を備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の負荷電圧制御装置。
9. 先端部に配置される少なくとも撮像素子を含む負荷と、基端部に配置される電源回路および制御手段と、前記先端部と前記基端部とを接続する長尺のケーブルと、を備える電子内視鏡であって、
   前記ケーブルは、電源電圧を前記負荷に伝送するための第一電源線および第二電源線を備え、
   前記電源回路は、前記電源電圧を生成し、前記第一電源線および第二電源線に出力する電源手段であって、少なくとも一つの電源からなる電源手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記第一電源線の入力点にかかる電圧、前記第一電源線に流れる電流、前記第二電源線の入力点にかかる電圧および前記第二電源線に流れる電流に基づいて、前記負荷に印加される電圧を求め、
   前記負荷に印加される電圧が所定の基準電圧と略等しくなるように、前記電源手段を制御して、前記生成する電源電圧を調整することを特徴とする電子内視鏡。
10. 電源回路および制御手段を備えるプロセッサと、該プロセッサに接続される電子内視鏡であって、少なくとも撮像素子を含む負荷と、該負荷と前記電源回路とを接続する長尺のケーブルとを備える電子内視鏡と、からなる電子内視鏡システムであって、
    前記ケーブルは、電源電圧を前記負荷に伝送するための第一電源線および第二電源線を備え、
    前記電源回路は、前記電源電圧を生成し、前記第一電源線および第二電源線に出力する電源手段であって、少なくとも一つの電源からなる電源手段を備え、
    前記制御手段は、
    前記第一電源線の入力点にかかる電圧、前記第一電源線に流れる電流、前記第二電源線の入力点にかかる電圧および前記第二電源線に流れる電流に基づいて、前記負荷に印加される電圧を求め、
    前記負荷に印加される電圧が所定の基準電圧と略等しくなるように、前記電源手段を制御して、前記生成する電源電圧を調整することを特徴とする電子内視鏡システム。
    

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