致动器控制装置 |
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| 申请号 | CN201580005157.6 | 申请日 | 2015-03-23 | 公开(公告)号 | CN106413504A | 公开(公告)日 | 2017-02-15 |
| 申请人 | 奥林巴斯株式会社; | 发明人 | 藤泽丰; | ||||
| 摘要 | 致动器 控制装置具有：驱动 电路 (23)；恒流电路(26)；驱动用电源(Vdrv)； 电阻 检测用电源(Vdet)，其在 电流 施加期间内的规定的期间供给电源 电压 ，以使得与驱动电流相等的检测用电流流过致动器(13)；检测用电阻(RL)；切换 开关 (Vdet)与驱动电路(23)连接，在规定的期间外，将驱动用电源(Vdrv)与驱动电路(23)连接；切换开关(25)，其在规定的期间，将检测用电阻(RL)与驱动电路(23)连接，在规定的期间外，将恒流电路(26)与驱动电路(23)连接；以及FPGA(28)，其在规定的期间，检测致动器(13)的异常。(22)，其在规定的期间，将电阻检测用电源 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种致动器控制装置，其特征在于，该致动器控制装置具有： |
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| 说明书全文 | 致动器控制装置技术领域[0001] 本发明涉及致动器控制装置，尤其涉及能够灵敏度良好地检测致动器的异常的致动器控制装置。 背景技术[0002] 以往，在医疗领域和工业领域等中广泛地应用具备内窥镜和处理器等的内窥镜系统，该内窥镜对被检体的内部的被摄体进行拍摄，该处理器生成由内窥镜拍摄到的被摄体的观察图像。 [0003] 在该内窥镜中，在插入部的前端设置有致动器，该致动器用于使搭载于前端的焦点调节透镜移动到所期望的位置。另一方面，在处理器中设置有致动器控制装置，该致动器控制装置生成用于驱动致动器的驱动信号、或者检测致动器的异常。 [0005] 然而，在日本特开平9-242589号公报所公开的电磁致动器驱动电路中，对于像使用了电磁线圈的致动器那样电阻值较小的致动器，存在只通过流过微弱电流无法检测电阻值的微小变化这样的问题。即，在以往的电磁致动器驱动电路中，能够通过流过微弱电流而检测断线等，但由于电磁线圈的相邻的卷线间的短路等的电阻值的变化微小，因此无法检测异常。 [0006] 另一方面，当为了提高灵敏度、即为了可靠地检测致动器的异常而增大电流值时，无论是否在致动器的非驱动期间，由于较大的电流流过致动器，因此存在引起致动器进行错误动作这样的问题。 [0007] 因此，本发明的目的在于，提供能够在不使致动器进行错误动作的情况下灵敏度良好地检测致动器的微小的电阻值的变化的致动器控制装置。 发明内容[0008] 用于解决课题的手段 [0009] 本发明的一个方式的致动器控制装置具有：驱动控制电路，其在电流施加期间对致动器施加驱动电流，以使得所述致动器驱动被驱动体；电流控制部，其能够与所述驱动控制电路连接，对所述驱动控制电路施加给所述致动器的所述驱动电流的电流值进行控制；驱动用电源，其能够与所述驱动控制电路连接，供给电源电压以使得所述驱动电流流过所述致动器；电阻检测用电源，其能够与所述驱动控制电路连接，在所述电流施加期间内的规定的期间供给电源电压，以使得与所述电流控制部施加给所述致动器的所述驱动电流相等的电流值的检测用电流流过所述致动器；检测用电阻，其能够与所述驱动控制电路连接，被设定与所述致动器的电阻值大致相同的电阻值；第一切换部，其切换所述驱动控制电路的连接目的地，以使得在所述电流施加期间内的规定的期间，将所述电阻检测用电源与所述驱动控制电路连接，在所述规定的期间外，将所述驱动用电源与所述驱动控制电路连接；第二切换部，其切换所述驱动控制电路的连接目的地，以使得在所述电流施加期间内的规定的期间，将所述检测用电阻与所述驱动控制电路连接，在所述规定的期间外，将所述电流控制部与所述驱动控制电路连接；以及异常检测部，其能够与所述驱动控制电路连接，在所述电流施加期间内的规定的期间，通过检测所述检测用电阻的电压值的变化而检测所述致动器的电阻值的变化，并根据该检测结果来检测所述致动器的异常。 附图说明 [0010] 图1是示出第一实施方式的内窥镜系统的结构的图。 [0011] 图2是用于说明第一实施方式的电阻检测定时的图。 [0012] 图3是示出第一实施方式的变形例1的内窥镜系统的结构的图。 [0013] 图4是用于说明变形例1的电阻检测定时的图。 [0014] 图5是示出第一实施方式的变形例2的内窥镜系统的结构的图。 [0015] 图6是示出第二实施方式的内窥镜系统的结构的图。 具体实施方式[0016] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。 [0017] (第一实施方式) [0018] 首先，使用图1对第一实施方式的内窥镜系统的结构进行说明。图1是示出第一实施方式的内窥镜系统的结构的图。 [0019] 如图1所示，内窥镜系统1构成为具有内窥镜(镜体)2、处理器3以及监视器4。内窥镜2具有插入到被检体内的细长的插入部10，并且内窥镜2经由设置在插入部10的基端侧的未图示的连接器装卸自如地与处理器3连接。 [0020] 插入部10具有前端部12，该前端部12设置有对被摄体进行拍摄的摄像元件11。在该前端部12设置有由例如电磁线圈构成的致动器13，该致动器13使设置于前端部12的焦点调节透镜向所期望的方向移动。并且，在前端部12的基端侧设置有使前端部12向期望的方向弯曲的弯曲部14。另外，对致动器13由电磁线圈构成的情况进行说明，但不限于此。并且，致动器13设置于前端部12，但不限于此，例如也可以设置于未图示的内窥镜2的操作部。 [0021] 构成本实施方式的致动器控制装置的处理器3构成为具有：驱动用电源Vdrv、电阻检测用电源电路21、切换开关22、驱动电路23、通电线缆24、切换开关25、恒流电路26、检测用电阻RL、放大电路27、FPGA 28、扬声器29以及LED 30，其中，该驱动用电源Vdrv以使驱动电流流过致动器13的方式供给电源电压。另外，虽然省略图示，但处理器3构成为还具有驱动电路和影像处理电路等，该驱动电路向摄像元件11供给驱动信号，该影像处理电路对摄像元件11所拍摄的摄像信号实施规定的影像处理，并在监视器4中显示内窥镜图像。 [0022] 从FPGA 28向切换开关22和切换开关25输入电阻检测定时信号。电阻检测定时信号是用于检测致动器13的电阻值的定时信号，切换开关22和切换开关25分别根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号来切换连接目的地。 [0023] 具体而言，作为第一切换部的切换开关22在致动器13的驱动时，根据电阻检测定时信号切换为将致动器13的驱动用的驱动用电源Vdrv和驱动电路23连接。并且，作为第二切换部的切换开关25在致动器13的驱动时，根据电阻检测定时信号切换为将驱动电路23和恒流电路26连接。 [0024] 另一方面，切换开关22在致动器13的电阻检测时，根据电阻检测定时信号切换为将致动器13的电阻检测用的电阻检测用电源电路21和驱动电路23连接。并且，切换开关25在致动器13的电阻检测时，根据电阻检测定时信号切换为将驱动电路23和检测用电阻RL连接。 [0025] 检测用电阻RL被设定为与使致动器13和通电线缆24相加得到的电阻值大致相同的电阻值，以使得致动器13的电阻检测的灵敏度最大。 [0026] 在本实施方式中，检测致动器13的电阻值的电阻检测期间被设定在致动器13的驱动期间中。因此，电阻检测用电源电路21的电阻检测用电源Vdet的电压值被设定为使与用于驱动致动器13的驱动电流相同电平的电流流过致动器13那样的值。另外，关于驱动用电源Vdrv与电阻检测用电源Vdet的电压的大小关系，由于电阻检测用电源Vdet的电压值根据将致动器13和通电线缆24相加得到的电阻值而发生变化，因此无法一概地确定，大小关系是根据致动器13的种类等而决定的。 [0027] 驱动电路23在内窥镜2与处理器3连接时，经由通电线缆24与致动器13连接。驱动电路23例如是由四个开关元件(例如，MOSFET、双极晶体管等)构成的H桥电路。作为驱动控制电路的驱动电路23根据来自FPGA 28的驱动/停止控制信号使四个开关元件接通/切断，从而对致动器13施加驱动电流以使得致动器13驱动被驱动体。 [0028] 作为电流控制部的恒流电路26在致动器13的驱动时经由切换开关25与驱动电路23连接，根据来自FPGA 28的控制信号来控制驱动电路23对致动器13施加的电流值。 [0029] 在致动器13的电阻检测期间，根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号对切换开关22进行切换以使得电阻检测用电源电路21和驱动电路23连接，并且对切换开关25进行切换以使得驱动电路23和检测用电阻RL连接。在致动器13的电阻检测期间由检测用电阻RL检测到的电压在被放大电路27放大之后，输入给FPGA 28。 [0030] 作为异常检测部的FPGA 28对检测用电阻RL的电压值和致动器13在正常状态时的电压值进行比较，在各电压值的差值大于规定的值的情况下，检测出致动器13存在异常。更具体而言，FPGA 28由如下部分构成：电位差检测部，其检测致动器13的电阻与检测用电阻RL的分压点的电位变化；比较部，其对该检测结果和规定的值进行比较；以及判定部，其根据该比较结果，对致动器13有无异常进行判定。 [0031] FPGA 28在检测出致动器13存在异常时，向监视器4输出异常检测信号，从而在监视器4上进行通知异常的显示，向用户通知致动器13的异常。另外，FPGA 28也可以将异常检测信号输出给扬声器29或LED 30，使用声音或光向用户通知致动器13的异常。 [0032] 接下来，对这样构成的内窥镜系统1的动作进行说明。 [0033] 在致动器13的驱动时，切换开关22根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号进行控制以使得驱动用电源Vdrv和驱动电路23连接。并且，切换开关25根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号进行控制以使得驱动电路23和恒流电路26连接。由此，在致动器13的驱动时，用于驱动致动器13的驱动电流在驱动用电源Vdrv、驱动电路23、致动器13、恒流电路26以及GND的路径上流动。 [0034] 另一方面，在致动器13的电阻检测时，切换开关22根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号进行控制以使得电阻检测用电源电路21和驱动电路23连接。并且，切换开关25根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号进行控制以使得驱动电路23和检测用电阻RL连接。由此，在致动器13的电阻检测时，用于检测致动器13的电阻值的电流在电阻检测用电源电路21、驱动电路23、致动器13、检测用电阻RL以及GND的路径上流动。 [0035] 检测用电阻RL的电阻值成为与将致动器13和通电线缆24相加得到的电阻值大致相同的电阻值。在存在由电磁线圈构成的致动器13的相邻的卷线间的短路等异常的情况下，致动器13的电阻值发生变化，从而检测用电阻RL的电压值发生变化。 [0036] FPGA 28通过使该电压值与正常时的电压值进行比较而检测致动器13的异常。例如，在电磁线圈的相邻的卷线间短路的情况下，致动器13的电阻值下降，与此相伴，检测用电阻RL的电压值变高。FPGA 28根据这样的电压值的变化来检测致动器13的异常。FPGA 28在检测出致动器13的异常的情况下，将异常检测信号输出给监视器4，向用户通知致动器13的异常。 [0037] 图2是用于说明第一实施方式的电阻检测定时的图。 [0038] 如图2所示，致动器13的电阻检测期间被设定在致动器13的驱动期间的规定的期间中。在致动器13的驱动期间，根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号对切换开关22和切换开关25的连接目的地进行切换，使得电流在电阻检测用电源电路21、驱动电路23、致动器13、检测用电阻RL以及GND的路径上流动。 [0039] 如上所述，由于设定电阻检测用电源电路21的电压值以使得与致动器13的驱动电流(在驱动期间流动的电流)相同电平的电流流过，因此在电阻检测期间不会使致动器13发生错误动作。 [0040] 这样，构成本实施方式的致动器控制装置的处理器3在致动器13的驱动期间对切换开关22和切换开关25的连接目的地进行切换而设置电阻检测期间。而且，处理器3在电阻检测期间使与致动器13的驱动电流相同电平的电流流过致动器13。 [0041] 以往，在不驱动致动器的非驱动期间中设置致动器的电阻检测期间，但在该情况下，为了使致动器不进行错误动作，只能使微弱电流流过致动器。因此，无法检测由相邻的卷线间的短路等引起的致动器的微小的电阻值的变化。 [0042] 对此，在本实施方式的处理器3中，在致动器13的驱动期间中设置致动器13的电阻检测期间，并在该电阻检测期间使与致动器13的驱动电流相同电平的电流流过致动器13。因此，能够在电阻检测期间使与驱动电流相同电平的较大的电流流过致动器13，因此能够提高致动器13的电阻值的检测灵敏度，易于将致动器13的微小的电阻值的变化检测为异常。其结果为，能够灵敏度良好地检测出由电磁线圈等构成的致动器13的相邻的卷线间的短路等引起的微小的电阻值的降低。 [0043] 并且，由于处理器3在电阻检测期间也流过与致动器13的驱动电流相同电平的电流，因此能够在不会引起致动器13的错误动作的情况下使致动器13的驱动控制变得容易。而且，由于处理器3在电阻检测期间也流过与致动器13的驱动电流相同电平的电流，因此即使在电阻检测期间中受到干扰(冲击力、电磁噪声)的影响，致动器13进行错误动作的可能性也减少。另外，处理器3不仅能够检测电磁线圈的相邻的卷线间的短路，还能够检测因经年劣化引起的致动器13的电阻值的变化。 [0044] 由此，根据本实施方式的致动器控制装置，能够在不使致动器进行错误动作的情况下灵敏度良好地检测致动器的微小的电阻值的变化。 [0045] (变形例1) [0046] 接下来，对第一实施方式的变形例1进行说明。 [0047] 图3是示出第一实施方式的变形例1的内窥镜系统的结构的图。另外，在图3中，对与图1相同的结构标注相同的标号并省略说明。 [0048] 在上述的实施方式中，在致动器13的驱动期间中设定了电阻检测期间，但在变形例1中，在致动器13的保持期间中设定电阻检测期间。该致动器13的保持期间是保持致动器13、即保持焦点调节透镜的位置的期间。 [0049] 如图3所示，处理器3a构成为删除图1的恒流电路26并且添加保持用电源Vdrv1和切换开关31。并且，处理器3a构成为使用电阻检测用电源电路21a来代替图1的电阻检测用电源电路21。 [0050] 保持用电源Vdrv1是在保持致动器13时使用的电源，具有比驱动用电源Vdrv小的电压值。 [0051] 切换开关31根据来自FPGA 28的驱动/保持控制信号来切换连接目的地。切换开关31在被输入用于驱动致动器13的驱动/保持控制信号时，进行切换以使得驱动用电源Vdrv和切换开关22连接。另一方面，切换开关31在被输入用于保持致动器13的驱动/保持控制信号时，进行切换以使得保持用电源Vdrv1和切换开关22连接。 [0052] 切换开关22和切换开关25与第一实施方式同样，根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号来切换连接目的地。由此，在致动器13的驱动时，驱动电流在驱动用电源Vdrv、驱动电路23、致动器13以及GND的路径上流动。并且，在致动器13的保持时，保持电流在保持用电源Vdrv1、驱动电路23、致动器13以及GND的路径上流动。而且，在致动器13的电阻检测时，电流在电阻检测用电源电路21a、驱动电路23、致动器13、检测用电阻RL以及GND的路径上流动。 [0053] 在本变形例1中，检测致动器13的电阻值的电阻检测期间被设定在致动器13的保持期间中。因此，电阻检测用电源电路21a的电阻检测用电源Vdet的电压值被设定为使与用于保持致动器13的保持电流相同电平的电流流过致动器13那样的值。 [0054] 致动器13的电阻检测的方法与第一实施方式相同，在致动器13的保持期间的规定的期间，对切换开关22的连接目的地进行切换以使得电阻检测用电源电路21a和驱动电路23连接，并对切换开关25的连接目的地进行切换以使得驱动电路23和检测用电阻RL连接。 而且，FPGA 28将检测用电阻RL的电压值与致动器13在正常时的电压值进行比较，从而检测致动器13是否存在异常。 [0055] 这里，使用图4对变形例1的电阻检测定时进行说明。图4是用于说明变形例1的电阻检测定时的图。 [0056] 如图4所示，致动器13的电阻检测期间设定在致动器13的保持期间的规定的期间中。在致动器13的保持期间，根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号对切换开关22和切换开关25的连接目的地进行切换，使得电流在电阻检测用电源电路21a、驱动电路23、致动器13、检测用电阻RL以及GND的路径上流动。 [0057] 如上所述，由于设定电阻检测用电源电路21a的电压值以使得与致动器13的保持电流(在保持期间流动的电流)相同电平的电流流过，因此在电阻检测期间不会使致动器13发生错误动作。 [0058] 这样，构成致动器控制装置的变形例1的处理器3a在致动器13的保持期间对切换开关22和切换开关25的连接目的地进行切换而设置电阻检测期间。而且，处理器3a在电阻检测期间使与致动器13的保持电流相同电平的电流流过致动器13。 [0059] 在该保持期间流过致动器13的保持电流小于致动器13的驱动电流，但该保持电流是比在致动器13的非驱动期间流动的微弱电流大的电流。因此，当在致动器13的保持期间中设定了电阻检测期间的情况下，也能够使与保持电流相同电平的较大的电流流过致动器13，因此与第一实施方式同样，能够提高致动器13的电阻值的检测灵敏度。 [0060] 由此，根据变形例1的致动器控制装置，能够与第一实施方式同样，在不使致动器进行错误动作的情况下灵敏度良好地检测致动器的微小的电阻值的变化。 [0061] (变形例2) [0062] 接下来，对第一实施方式的变形例2进行说明。 [0063] 图5是示出第一实施方式的变形例2的内窥镜系统的结构的图。另外，在图5中，对与图3相同的结构标注相同的标号并省略说明。 [0064] 如图5所示，处理器3b构成为删除图3的保持用电源Vdrv1和切换开关31，并且添加切换开关32、驱动用电阻RD以及保持用电阻RH。 [0065] 切换开关32根据来自FPGA 28的驱动/保持控制信号来切换连接目的地。切换开关32在被输入用于驱动致动器13的驱动/保持控制信号时，进行切换以使得切换开关25和驱动用电阻RD连接。另一方面，切换开关32在被输入用于保持致动器13的驱动/保持控制信号时进行切换以使得切换开关25和保持用电阻RH连接。 [0066] 在本变形例2中，根据驱动用电阻RD的电阻值与保持用电阻RH的电阻值的差异而使致动器13的驱动电流和保持电流发生变化。另外，为了抑制处理器3b的消耗电力，也可以使驱动用电阻RD的电阻值为零。 [0067] 切换开关22和切换开关25与第一实施方式同样，根据来自FPGA 28的电阻检测定时信号来切换连接目的地。由此，在致动器13的驱动时，驱动电流在驱动用电源Vdrv、驱动电路23、致动器13、驱动用电阻RD以及GND的路径上流动。并且，在致动器13的保持时，保持电流在驱动用电源Vdrv、驱动电路23、致动器13、保持用电阻RH以及GND的路径上流动。 [0068] 在本变形例2中，检测致动器13的电阻值的电阻检测期间与上述的变形例1同样(参照图4)，被设定在致动器13的保持期间中。因此，电阻检测用电源电路21a的电阻检测用电源Vdet的电压值被设定为使与用于保持致动器13的保持电流相同电平的电流流过致动器13那样的值。 [0069] 致动器13的电阻检测的方法与变形例1相同，在致动器13的保持期间的规定的期间中，对切换开关22的连接目的地进行切换以使得电阻检测用电源电路21a和驱动电路23连接，对切换开关25的连接目的地进行切换以使得驱动电路23和检测用电阻RL连接。而且，FPGA 28将检测用电阻RL的电压值与致动器13在正常時的电压值进行比较，检测致动器13是否存在异常。 [0070] 如上所述，本变形例2的处理器3b与变形例1同样，在致动器13的保持期间中设定电阻检测期间，因此能够在电阻检测期间使与保持电流相同电平的较大的电流流过致动器13，因此与变形例1同样，能够提高致动器13的电阻值的检测灵敏度。 [0071] 由此，根据变形例2的致动器控制装置，与第一实施方式的变形例1同样，能够在不使致动器进行错误动作的情况下灵敏度良好地检测致动器的微小的电阻值的变化。 [0072] (第二实施方式) [0073] 接下来，对第二实施方式进行说明。 [0074] 图6是示出第二实施方式的内窥镜系统的结构的图。另外，在图6中，对与图1相同的结标注相同的标号并省略说明。 [0075] 如图6所示，本实施方式的内窥镜2a相对于图1的内窥镜2构成为具有保存了内窥镜信息的ROM 33。保存在作为存储部的ROM 33中的内窥镜信息至少包含致动器13的初始电阻值的信息、有无保持期间的信息、与电阻检测期间的定时有关的信息。另外，ROM 33也可以保存致动器13的驱动期间和保持期间的脉冲宽度(长度)的信息等。 [0076] 并且，处理器3c构成为使用分别具有可变电源的电阻检测用电源电路21b和电位计(检测用可变电阻)RL1来代替图1的电阻检测用电源电路21和检测用电阻RL。 [0077] 当与内窥镜2a连接时，处理器3c的FPGA 28从ROM 33读出内窥镜信息。FPGA 28根据内窥镜信息的致动器13的初始电阻值的信息对电位计RL1的电阻值进行可变控制以使得电阻检测灵敏度最大。并且，FPGA 28根据内窥镜信息的致动器13的初始电阻值的信息，在电阻检测期间对电阻检测用电源电路21b的电阻检测用电源Vdet的电压值进行控制以使得与致动器13的保持电流相同电平的电流流过致动器13。 [0078] 而且，作为控制部的FPGA 28根据从ROM 33读出的有无保持期间的信息和与电阻检测期间的定时有关的信息而对切换开关22和切换开关25的连接目的地进行切换，在规定的期间和定时进行致动器13的电阻检测。 [0079] 致动器13的电阻检测的方法与上述的各变形例相同，在致动器13的保持期间的规定的期间，对切换开关22的连接目的地进行切换以使得电阻检测用电源电路21b和驱动电路23连接，对切换开关25的连接目的地进行切换以使得驱动电路23和电位计RL1连接。而且，FPGA 28将电位计RL1的电压值与致动器13在正常时的电压值进行比较，检测致动器13是否存在异常。 [0080] 另外，FPGA 28在根据保存在ROM 33中的有无保持期间的信息判定为不存在保持期间的情况下，只要对电阻检测用电源电路21b的电阻检测用电源Vdet的电压值进行可变控制以使得与致动器13的驱动电流相同电平的电流流过致动器13，并且与第一实施方式同样地在致动器13的驱动期间进行电阻检测即可。 [0081] 如上所述，处理器3c根据保存在ROM 33中的致动器13的初始电阻值对电位计RL1的电阻值和电阻检测用电源电路21b的电阻检测用电源Vdet的电压值进行可变控制。而且，处理器3c根据保存在ROM 33中的有无保持期间的信息和与电阻检测期间的定时有关的信息，在规定的期间和定时进行致动器13的电阻检测。 [0082] 其结果为，构成本实施方式的致动器控制装置的处理器3c能够根据搭载于内窥镜2a的致动器13的种类而进行最适合的异常检测。 [0083] 由此，根据本实施方式的致动器控制装置，与第一实施方式同样，能够在不使致动器进行错误动作的情况下灵敏度良好地检测致动器的微小的电阻值的变化。 [0084] 并且，由于处理器3c根据致动器13的初始电阻值对电位计RL1的电阻值和电阻检测用电源电路21b的电阻检测用电源Vdet的电压值进行可变控制，因此即使在存在致动器13的个体差异的情况下，也能够灵敏度良好地进行致动器13的异常检测。 [0085] 而且，由于处理器3c根据致动器13的初始电阻值对电位计RL1的电阻值和电阻检测用电源电路21b的电阻检测用电源Vdet的电压值进行可变控制，因此能够检测出相对于初始出厂时的致动器13的劣化。 [0086] 本发明不限于上述的实施方式和变形例，在不改变本发明的主旨的范围内，能够进行各种变更、改变等。 |
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