JP6602979B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、挿入部の先端部にアクチュエータを有する内視鏡装置に関する。

内視鏡は、医療分野及び工業分野において用いられている。また、アクチュエータによりレンズを移動させて観察画像の倍率を変更可能なズーム機能を有する内視鏡も提案されている。

また、例えば特許第４３３９８２３号公報には、アクチュエータにより駆動されるズームレンズを有する内視鏡において、アクチュエータの発熱によるアクチュエータの特性の劣化あるいはアクチュエータの寿命の低下を防止するために、アクチュエータに流れる電流を検出して、アクチュエータの短絡、解放及び発熱状態の状態を判定する内視鏡装置が提案されている。

ところで、内視鏡装置に用いられているアクチュエータをフィードバック制御により精度よく駆動しようとすると、ズームレンズの位置を検出する位置検出部が内視鏡の挿入部の先端部に設けられる。しかし、挿入部の先端部のサイズは小さく、位置検出部の占める容積は比較的大きいため、位置検出部の故障時の消費電力のわずかな上昇により位置検出部の特性の劣化などが発生する。

アクチュエータの発熱によるアクチュエータの特性劣化などの防止する上述した提案に係る内視鏡装置では、アクチュエータは、フィードフォワード制御により駆動されるため、フィードバック制御時に必要となる位置検出部の発熱の問題は、考慮されていない。

本発明は、位置検出部の発熱による位置検出部の特性の劣化などを抑制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、レンズ駆動機構を有する観察光学系を有する内視鏡と、前記内視鏡が接続されるプロセッサとからなる内視鏡装置であって、前記内視鏡に設けられ、前記レンズ駆動機構に係わるレンズを駆動するアクチュエータと、前記内視鏡に設けられ、前記レンズの位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部が発熱状態にあることを判定する第１の発熱判定部と、前記第１の発熱判定部が、前記位置検出部が発熱状態にあると判定した場合は、前記位置検出部の作動を停止させる作動停止部と、を有し、前記第１の発熱判定部は、前記位置検出部への入力電流又は入力電圧を監視し、前記入力電流又は前記入力電圧の値が、第１の閾値以上で、かつ前記第１の閾値以上の状態が第１の時間継続した場合に、前記位置検出部が発熱状態にあると判定する。

本発明の実施の形態に係わる内視鏡装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態に係わる内視鏡装置１の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係わるボイスコイルモータドライバ４１の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係わる位置検出回路４３の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係わる、アクチュエータ用の発熱判定部４４の判定処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係わる、位置検出部用の発熱判定部４５の判定処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例１に係わる、アクチュエータの抵抗値に基づいて、発熱状態を判定する場合のボイスコイルモータドライバ４１の回路図である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（全体構成）
図１は、本実施の形態に係わる内視鏡装置の構成を示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態の内視鏡装置１は、内視鏡２と、この内視鏡２が接続されるビデオプロセッサ３とを有して構成されている。モニタ４がビデオプロセッサ３に接続されている。

内視鏡２は、細長の挿入部１１と、この挿入部１１の基端に接続された操作部１２と、この操作部１２から延出するユニバーサルケーブル１３を有する電子内視鏡である。

内視鏡２の挿入部１１は、その先端に硬質の先端部２１を有し、この先端部２１に隣接して湾曲自在の湾曲部２２が設けられ、さらにこの湾曲部２２の基端側に長尺の可撓管部２３が設けられている。

先端部２１は、撮像素子３４と撮像光学系３５（図２）を内蔵している。先端部２１には観察窓（図示せず）が設けられており、撮像素子３４の受光面には観察窓と撮像光学系３５を通して被写体からの光が入射する。撮像光学系３５は、ズーム機構を有する観察光学系である。撮像素子３４において得られた撮像信号は、挿入部１１、操作部１２、ユニバーサルケーブル１３内に挿通された信号線を介してビデオプロセッサ３へ供給される。

なお、ここでは、撮像光学系３５は、撮像倍率を変更できるズーム機構を有する観察光学系であるが、ズーム機構でないレンズを駆動する機構を有している観察光学系でもよい。すなわち、撮像光学系３５はレンズ駆動機構を有していればよい。

なお、ユニバーサルケーブル１３内には、後述するアクチュエータと位置検出部の駆動信号、検出信号等を伝達するための各種信号線も挿通されている。
さらに先端部２１には照明窓（図示せず）も設けられている。照明窓は、照明光を出射する。

内視鏡装置１のユーザは、操作部１２に設けた湾曲ノブ２４を操作することにより、湾曲部２２を湾曲させることができる。
操作部１２には、レリーズボタンなどの各種操作器と共に、後述するズームレンズを駆動するためのズーム操作器２５も設けられている。

ズーム操作器２５は、ズーム機構のテレ側へのズームを行うためのボタン２５ａと、ワイド側へのズームを行うためのボタン２５ｂを有している。ユーザがボタン２５ａを押下すると、押下されている間、テレ側へズームするようにズームレンズ３５ａ（図２）が移動し、ボタン２５ａの押下をしなくなると、そのときのズーム位置でズームレンズ３５ａは停止する。同様に、ユーザがボタン２５ｂを押下すると、押下されている間、ワイド側へズームするようにズームレンズ３５ａが移動し、ボタン２５ｂの押下をしなくなると、そのときのズーム位置でズームレンズ３５ａは停止する。よって、ユーザは、ボタン２５ａと２５ｂの押下操作により、所望のズーム位置あるいはズーム量で被写体を観察することができる。

なお、ここでは、ズーム操作器２５は、内視鏡２の操作部１２に設けられている２つのボタン２５ａ、２５ｂであるが、ビデオプロセッサ３に接続されたフットスイッチなどの他の操作器でもよい。

操作部１２から延出するユニバーサルケーブル１３の先端には、コネクタ１３ａが設けられている。コネクタ１３ａは、ビデオプロセッサ３に対して着脱自在に装着することができるようになっている。

ビデオプロセッサ３は、照明光を生成するランプ等の光源を含む光源装置を含み、照明光は、挿入部１１、操作部１２及びユニバーサルケーブル１３内に挿通された光ファイバ（図示せず）の基端面に入射されて、挿入部１１の先端の照明窓から出射される。
なお、照明光は、先端部２１内に内蔵されたＬＥＤ（発光ダイオード）などの発光素子の光でもよい。

ビデオプロセッサ３は、内視鏡装置１全体を制御するための制御部４０（図２）を内蔵している。制御部４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インターフェース等を含み、ユーザは、操作部１２の各種ボタン、ビデオプロセッサ３の操作パネル３ａ等により、各種操作を行うことができる。ビデオプロセッサ３は、ユーザによる操作に応じた各種機能に応じたプログラムを実行する。

ビデオプロセッサ３は、内視鏡２からの撮像信号を入力して、被検体画像である内視鏡画像を生成するプロセッサである。内視鏡画像の画像信号は、モニタ４へ出力され、内視鏡画像がモニタ４に表示される。

内視鏡２は、ズーム機能を有しており、ユーザはズーム操作器２５を操作することにより、ユーザの望む画角の内視鏡画像をモニタ４に表示させることができる。ビデオプロセッサ３は、ユーザによるズーム操作器２５への操作に応じて、内視鏡２のアクチュエータを駆動する。

以上のように、内視鏡装置１は、レンズ駆動機構を有する観察光学系を有する内視鏡２と、内視鏡２が接続されるプロセッサであるビデオプロセッサ３とからなる。
図２は、内視鏡装置１の構成を示すブロック図である。

内視鏡２は、撮像部３１と、アクチュエータとしてのボイスコイルモータ３２と、位置検出部３３とを有している。撮像部３１、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）３２及び位置検出部３３は、挿入部１１の先端部２１内に設けられている。

撮像部３１は、ＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子３４と、撮像光学系３５とを有している。撮像光学系３５は、ズーム光学系であり、可動レンズであるズームレンズ３５ａを含んでいる。撮像素子３４は、撮像光学系３５を通して被写体像を受光面で受光し、光電変換して撮像信号を出力する。

ボイスコイルモータ３２は、内視鏡２に設けられ、レンズ駆動機構に係わるレンズを駆動するアクチュエータである。ここでは、ボイスコイルモータ３２は、ズームレンズ３５ａを撮像光学系３５の光軸方向に動かす。ボイスコイルモータ３２は、コイルと磁石から構成され、駆動電流ＤＩにより駆動される電動アクチュエータである。

ズームレンズ３５ａは、ボイスコイルモータ３２の可動部と接続されており、可動部をボイスコイルモータ３２内の固定部に対して相対的に移動させることによって、ボイスコイルモータ３２により撮像光学系３５の光軸方向に移動可能となっている。

以上のように、先端部２１に設けられるアクチュエータは、１又は複数の磁石及び１又は複数のコイルを有し、可動部を固定部に対して相対移動させることが可能なボイスコイルモータである。

ユーザが上述したボタン２５ａあるいは２５ｂを押下すると、ズーム操作器２５からズーム指示信号ＺＣが出力される。後述する駆動制御部４２は、ズーム指示信号ＺＣに基づいてボイスコイルモータ３２を駆動するための駆動指示信号ＤＳを出力し、ズームレンズ３５ａを移動させる。ズームレンズ３５ａの移動により撮像光学系３５のズーム位置が変化し、結果として、モニタ４に表示される被写体像の大きさが変化する。

位置検出部３３は、内視鏡２に設けられ、ズーム機構に係わるレンズの位置を検出するセンサである。具体的には、位置検出部３３は、磁石３６と、ホール素子３７と、差動増幅器３８とを有して構成されている。磁石３６が、ズームレンズ３５ａに対して接続されて固定されており、磁石３６は、ズームレンズ３５ａと共に移動する。

ホール素子３７は、後述する定電流回路４３ｃからの駆動電流である入力電流ＩＣにより駆動されて、磁石３６の磁界を検出するセンサである。ホール素子３７は、検出した磁界の大きさに応じたアナログ信号を出力する。なお、位置検出用のセンサは、ホール素子に代えて、磁気抵抗素子でもよい。

以上のように、位置検出部３３は、ズームレンズ３５ａの移動に伴う磁界の変化を検出するホール素子又は磁気抵抗素子を有し、ホール素子又は磁気抵抗素子は、定電流回路４３ｃからの定電流の供給を受ける。

差動増幅器３８は、ホール素子３７からのアナログ信号を増幅して、アナログ信号に応じた電圧信号を位置検出信号ＰＤとして出力する。すなわち、位置検出部３３は、ボイスコイルモータ３２によって駆動されるズームレンズ３５ａの位置を検出して、位置検出信号ＰＤを出力する。

なお、ここでは、ボイスコイルモータ３２をアクチュエータとして用い、磁石３６の磁界を検出するホール素子３７を位置検出用のセンサとして用いているが、アクチュエータは、ボイスコイルモータ以外の装置でもよく、位置検出用のセンサも、ホール素子以外のセンサでもよく、検出も磁界の検出以外の物理量の検出でもよい。

内視鏡２のユニバーサルケーブル１３のコネクタ１３ａは、不揮発性のメモリ３９を内蔵している。メモリ３９には、後述する発熱判定のための各種閾値情報が記憶されている。内視鏡毎にアクチュエータ（ここではボイスコイルモータ）及び位置検出部３３の特性や構成が異なる場合に対応するために、各種閾値情報は内視鏡２に保持される。
以上のように、内視鏡２は、後述する発熱判定部４４，４５がアクチュエータ及び位置検出部が発熱状態にあると判定するための判定情報を格納するメモリ３９を有している。

なお、共通の閾値情報がビデオプロセッサ３に接続可能な複数の内視鏡において使用可能である場合は、各種閾値情報は、ビデオプロセッサ３のＲＯＭ等の記憶装置に記憶するようにしてもよい。

内視鏡２がビデオプロセッサ３に接続されると、メモリ３９に記録されている各種閾値情報がビデオプロセッサ３により読み込まれる。
ビデオプロセッサ３は、制御部４０と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）ドライバ４１と、駆動制御部４２と、位置検出回路４３とを有する。

制御部４０は、内視鏡装置１全体の動作、各種画像生成及び各種機能に応じた各種処理に加えて、ボイスコイルモータ３２の駆動制御を行う。制御部４０は、図示しない中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含み、後述する発熱判定などの処理は、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって行われる。図２は、ボイスコイルモータ３２の駆動制御に係わる複数のブロックのみを示している。

制御部４０は、アクチュエータ用の発熱判定部４４と、位置検出部用の発熱判定部４５と、故障処理部４６とを含む。発熱判定部４４は、アクチュエータであるボイスコイルモータ３２が発熱状態にあることを判定する処理部である。発熱判定部４５は、位置検出部３３が発熱状態にあることを判定する処理部である。

ボイスコイルモータドライバ４１は、ボイスコイルモータ３２への駆動電流ＤＩを生成して、ボイスコイルモータ３２へ出力すると共に、ボイスコイルモータ３２へ供給される電流の電流値を示す電流信号ＩＳを発熱判定部４４へ供給する回路である。

駆動制御部４２は、ズーム操作器２５からのズーム指示信号ＺＣと位置検出回路４３からのズーム位置情報ＰＩに応じてボイスコイルモータドライバ４１へ駆動指示信号ＤＳを生成して出力する回路である。具体的には、駆動制御部４２は、ズームレンズ３５ａがズーム指示信号ＺＣにより指示されたズーム位置になるように、位置検出回路４３からのズーム位置情報ＰＩに基づいてズーム位置のフィードバック制御を行い、制御信号として駆動指示信号ＤＳを生成しボイスコイルモータドライバ４１へ出力する。

位置検出回路４３は、電源４３ａと、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤＣと略す）４３ｂと、定電流回路４３ｃを含む。
電源４３ａは、差動増幅器３８へ電源電圧となる入力電圧ＶＣを、信号線を介して供給すると共に、入力電圧ＶＣを供給する信号線に流れる電流の電流値を示す電流信号ＩＤを位置検出部用の発熱判定部４５へ供給する回路である。

ＡＤＣ４３ｂは、差動増幅器３８のアナログ出力である位置検出信号ＰＤをデジタル信号のズーム位置情報ＰＩに変換する。
定電流回路４３ｃは、ホール素子３７へ入力電流ＩＣを信号線を介して供給すると共に、ホール素子３７に印加される電圧の電圧値を示す電圧信号ＶＤを位置検出部用の発熱判定部４５へ供給する回路である。

上述したように、ユーザは、ボタン２５ａあるいは２５ｂを押下することにより、所望のズーム位置を指定することができる。ユーザがボタン２５ａあるいは２５ｂの押下を止めると、ズーム位置すなわちズーム量が決定される。位置検出部３３により検出された位置検出信号ＰＤに対応するズーム量が、ユーザにより指定された目標値であるズーム位置と一致するように、駆動制御部４２は、ボイスコイルモータドライバ４１へ駆動指示信号ＤＳを生成して出力する。ボイスコイルモータドライバ４１は、駆動指示信号ＤＳに応じた駆動電流ＤＩをボイスコイルモータ３２へ出力する。

アクチュエータ用の発熱判定部４４は、ボイスコイルモータドライバ４１の出力する駆動電流ＤＩの電流値を、電流信号ＩＳにより監視し、メモリ３９から読み出された判定情報である閾値情報を用いて、ボイスコイルモータ３２が発熱状態にあるか否かを判定する。

位置検出部用の発熱判定部４５は、ホール素子３７に供給される入力電流ＩＣを電圧検出回路６３（図４）の出力する電圧信号ＶＤにより監視し、差動増幅器３８に供給される入力電圧ＶＣを電流検出回路６１（図４）の出力する電流信号ＩＤにより監視し、メモリ３９から読み出された判定情報である閾値情報を用いて、位置検出部３３が発熱状態になるか否かを判定する。

発熱判定部４４の判定結果情報Ｊ１と発熱判定部４５の判定結果情報Ｊ２は、故障処理部４６に供給される。
故障処理部４６は、２つの判定結果情報Ｊ１，Ｊ２に基づいて、必要な停止処理のための停止信号ＳＳ１，ＳＳ２を生成し、それぞれボイスコイルモータドライバ４１と位置検出回路４３に出力する。

図３は、ボイスコイルモータドライバ４１の構成を示す回路図である。
ボイスコイルモータドライバ４１は、Ｈブリッジ回路５１と、電流検出部５２を含む。Ｈブリッジ回路５１は、Ｐチャンネル型ＭＯＳＦＥＴとＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴが直列接続された直列回路が２つ並列に接続されて構成され、電源電圧ＶＣＣが印加される。一方のＰチャンネル型ＭＯＳＦＥＴとＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴの接続点と、他方のＰチャンネル型ＭＯＳＦＥＴとＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴの接続点との間にボイスコイルモータ３２が電気的に接続される。各ＭＯＳＦＥＴのゲートに駆動制御部４２からの駆動指示信号ＤＳが供給される。

駆動指示信号ＤＳは、ボイスコイルモータ３２をＰＷＭ制御で駆動する場合は、電源電圧ＶＣＣを指示デューティ比でオンオフするための信号であり、ボイスコイルモータ３２をリニア制御で駆動する場合は、電源電圧ＶＣＣを指示電圧にするための信号である。

電流検出部５２は、電源電圧ＶＣＣとＨブリッジ回路５１の間に設けられ、電源電圧ＶＣＣからＨブリッジ回路５１へ流れる電流ＳＩを検出する。電流検出部５２は、電流ＳＩの電流値を示す電流信号ＩＳを出力し、電流信号ＩＳは、発熱判定部４４に供給される。

ここでは、ボイスコイルモータ３２に供給される駆動電流ＤＩは、狭い先端部２１内で金属製の外装部材とショートしてその電流経路が途中で変わる場合もあるので、電流検出部５２は、ボイスコイルモータ３２に流れる駆動電流ＤＩの経路に設けるのはなく、ボイスコイルモータドライバ４１の電源電圧ＶＣＣとＨブリッジ回路５１の間に設けられている。

図４は、位置検出回路４３の構成を示す回路図である。
位置検出回路４３の電源４３ａは、差動増幅器３８へ入力電圧ＶＣを供給すると共に、電流検出回路６１を含む。位置検出回路４３の定電流回路４３ｃは、定電流源６２と、電圧検出回路６３を含む。

電流検出回路６１は、差動増幅器３８の電源電圧ＶＣが供給される信号線を流れる電流信号を検出する。電流検出回路６１は、信号線を流れる電流信号の電流値を示す電流信号ＩＤを発熱判定部４５へ出力する。

電圧検出回路６３は、ホール素子３７への入力電流ＩＣが流れる信号線に接続され、ホール素子３７に印加される電圧を検出する。電圧検出回路６３は、検出した電圧の電圧値を示す電圧信号ＶＤを発熱判定部４５へ出力する。

（動作）
（発熱の判定）
図５は、アクチュエータ用の発熱判定部４４の判定処理の流れの例を示すフローチャートである。図５に示す発熱判定部４４の判定処理は、制御部４０のＣＰＵによって実行される。

アクチュエータ用の発熱判定部４４は、Ｈブリッジ回路５１に流れる電流ＳＩを監視する（ステップ（以下Ｓと略す）１）。具体的には、発熱判定部４４は、電流検出部５２の出力する電流信号ＩＳの電流値を監視する。
発熱判定部４４は、Ｈブリッジ回路５１に流れる電流ＳＩの電流値が所定の閾値ＴＨ１以上であるかを判定する（Ｓ２）。閾値ＴＨ１は、メモリ３９から読み出された判定情報であり、以下に説明する各種所定の閾値及び各種所定時間も、メモリ３９から読み出された判定情報である。

電流ＳＩの電流値が所定の閾値ＴＨ１以上であると（Ｓ２：ＹＥＳ）、発熱判定部４４は、所定時間Ｔ１を計時するタイマをオンにする（Ｓ３）。このタイマは、例えば、ソフトウエアタイマである。なお、Ｓ３では、タイマが既にオンであるときは、再度オンされない。所定時間Ｔ１は、例えば、数百msec（ミリ秒）から数秒の範囲の時間である。
電流ＳＩの電流値が所定の閾値ＴＨ１以上でなければ（Ｓ２：ＮＯ）、処理は、Ｓ１に戻る。なお、Ｓ２でＮＯのとき、タイマが既にオンであるときは、タイマはクリアされる。

タイマをオンにした後、発熱判定部４４は、タイマがタイムアップしたかを判定する（Ｓ４）。
タイムアップしていなければ（Ｓ４：ＮＯ）、処理は、Ｓ２へ戻る。従って、電流ＳＩの電流値が所定の閾値ＴＨ１以上である状態が所定時間Ｔ１継続するまでは、Ｓ４の判定はＮＯとなる。

タイムアップすると（Ｓ４：ＹＥＳ）、発熱判定部４４は、アクチュエータであるボイスコイルモータ３２が発熱状態にあると判定する（Ｓ５）。すなわち、所定値以上の電流ＳＩがＨブリッジ回路５１に流れているので、ボイスコイルモータ３２が発熱していると推定あるいは判定される。Ｓ５では、タイマはクリアされる。

ここで、タイマを用いて電流ＳＩの電流値が所定時間Ｔ１以上継続するかを判定しているのは、電気メスなどの医療機器からの電磁波によるノイズにより、電流ＳＩが瞬間的に増大したときに発熱の誤判定を防止するためである。

以上のように、発熱判定部４４は、ボイスコイルモータ３２に供給される供給電流を監視し、給電流の値が、閾値ＴＨ１以上で、かつ閾値ＴＨ１以上の状態が所定時間Ｔ１継続した場合に、ボイスコイルモータ３２が発熱状態にあると判定する。
図６は、位置検出部用の発熱判定部４５の判定処理の流れの例を示すフローチャートである。図６に示す発熱判定部４５の判定処理も、制御部４０のＣＰＵによって実行される。

位置検出部用の発熱判定部４５は、位置検出部３３への入力電流ＩＣと入力電圧ＶＣを監視する（Ｓ１１）。具体的には、発熱判定部４５は、電圧検出回路６３から出力される電圧信号ＶＤと、電流検出回路６１から出力される電流信号ＩＤを監視する。

発熱判定部４５は、入力電流ＩＣが所定の閾値ＴＨ２以上であるか、あるいは入力電圧ＶＣが所定の閾値ＴＨ３以上であるかを判定する（Ｓ１２）。具体的には、発熱判定部４５は、電圧検出回路６３の出力する電圧信号ＶＤが所定の閾値ｔｈ２以上であるかあるいは電流検出回路６１の出力する電流信号ＩＤが所定の閾値ｔｈ３以上であるか、を判定する。

入力電流ＩＣが所定の閾値ＴＨ２以上あるいは入力電圧ＶＣが所定の閾値ＴＨ３以上であると（Ｓ１２：ＹＥＳ）、発熱判定部４５は、所定時間Ｔ２を計時するタイマをオンにする（Ｓ１３）。このタイマは、例えば、ソフトウエアタイマである。なお、Ｓ１３では、タイマが既にオンであるときは、再度オンされない。所定時間Ｔ２は、数百msec（ミリ秒）から数秒の範囲の時間である。

入力電流ＩＣの電流値又は入力電圧ＶＣの電圧値がそれぞれ所定の閾値ＴＨ２又はＴＨ３以上でなければ（Ｓ１２：ＮＯ）、処理は、Ｓ１１に戻る。なお、Ｓ１２でＮＯのとき、タイマが既にオンであるときは、タイマはクリアされる。
タイマをオンにした後、発熱判定部４５は、タイムアップしたかを判定する（Ｓ１４）。

タイムアップしていなければ（Ｓ１４：ＮＯ）、処理は、Ｓ１２へ戻る。よって、監視している電流が所定の閾値ＴＨ２以上あるいは監視している電圧が所定の閾値ＴＨ３以上である状態が所定時間Ｔ２継続するまでは、Ｓ１４の判定はＮＯとなる。

タイムアップすると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、発熱判定部４５は、位置検出部３３が発熱状態にあると判定する（Ｓ１５）。すなわち、発熱判定部４５は、位置検出部３３への入力電流ＩＣ又は入力電圧ＶＣを監視し、入力電流ＩＣ又は入力電圧ＶＣの値が、それぞれ閾値ＴＨ２又はＴＨ３以上で、かつ入力電流ＩＣ又は入力電圧ＶＣの値が、それぞれ閾値ＴＨ２又はＴＨ３以上の状態が所定時間Ｔ２継続した場合に、位置検出部３３が発熱状態にあると推定あるいは判定する。Ｓ１５では、タイマはクリアされる。

ここで、タイマを用いて入力電流ＩＣの電流値又は入力電圧ＶＣの電圧値が所定時間Ｔ２以上継続するかを判定しているのは、電気メスなどの医療機器からの電磁波によるノイズにより、発熱判定部４５が位置検出部３３の発熱の誤判定を防止するためである。

よって、入力電流ＩＣが所定の閾値ＴＨ２以上あるいは入力電圧ＶＣが所定の閾値ＴＨ３以上である状態が所定時間Ｔ２以上継続すると、発熱判定部４５は、位置検出部３３が発熱状態にあると判定する。

（故障処理）。

発熱判定部４４は、図５の処理により、ボイスコイルモータ３２が発熱状態にあると判定すると、判定結果情報Ｊ１を故障処理部４６に出力する。発熱判定部４５は、図６の処理により、位置検出部３３が発熱状態にあると判定すると、判定結果情報Ｊ２を故障処理部４６に出力する。

故障処理部４６は、発熱判定部４４と４５の判定結果に基づいて、ボイスコイルモータ３２及び位置検出部３３の作動を停止する作動停止部を構成する。

（１）ボイスコイルモータのみが発熱している場合
故障処理部４６は、判定結果情報Ｊ１とＪ２に基づいて、ボイスコイルモータ３２が発熱状態にあり、位置検出回路４３は発熱状態にないと判定されたときは、ボイスコイルモータドライバ４１の作動を停止させる停止信号ＳＳ１をボイスコイルモータドライバ４１へ出力する。なお、停止信号ＳＳ１は、図２において一点鎖線で示すように、駆動制御部４２へ出力するようにしてもよい。

ボイスコイルモータドライバ４１の作動の停止は、ボイスコイルモータドライバ４１への駆動電流ＤＩを、ボイスコイルモータ３２の発熱が発生しないように０（ゼロ）にする、あるいはボイスコイルモータ３２の発熱が極めて小さくなるような所定の電流値以下の電流にすることにより行われる。
その結果、ボイスコイルモータ３２への駆動電流ＤＩは、出力されなくなる。

なお、このとき、故障処理部４６は、ボイスコイルモータドライバ４１の作動を停止させる停止信号ＳＳ１と共に、位置検出部３３の作動を停止させる停止信号ＳＳ２を位置検出回路４３へ出力する。これは、ボイスコイルモータ３２の作動を停止させた場合、位置検出部３３の作動も不要となるため、より挿入部１１の先端部２１が発熱しなくなるようにするためである。

位置検出部３３の作動を停止は、位置検出部３３に供給される入力電流ＩＣ及び電源電圧ＶＣを、それぞれ、位置検出部３３の発熱が発生しないように０（ゼロ）にするあるいは位置検出部３３の発熱が極めて小さくなるような所定の電流値以下の電流及び所定の電圧値以下の電圧にすることにより行われる。

以上のように、発熱判定部４４が、ボイスコイルモータ３２が発熱状態にあると判定した場合は、故障処理部４６は、ボイスコイルモータ３２の作動を停止すると共に、位置検出部３３の作動も停止する。

なお、ボイスコイルモータ３２のみが発熱状態にあると判定された場合、ボイスコイルモータ３２だけを作動の停止をし、位置検出部３３の作動は停止しないようにしてもよい。

（２）位置検出部のみが発熱している場合
故障処理部４６は、判定結果情報Ｊ１とＪ２に基づいて、ボイスコイルモータ３２は発熱状態になく、位置検出部３３が発熱状態にあると判定されたときは、ボイスコイルモータドライバ４１の作動を停止させる停止信号ＳＳ１をボイスコイルモータドライバ４１へ出力し、位置検出部３３の作動を停止させる停止信号ＳＳ２も位置検出回路４３へ出力する。

すなわち、作動停止部としての故障処理部４６は、発熱判定部４５が、位置検出部３３が発熱状態にあると判定した場合は、位置検出部３３の作動を停止させる。具体的には、故障処理部４６は、差動増幅器３８への電源電圧ＶＣを０（ゼロ）あるいは所定電圧値以下にすると共に、ホール素子３７への入力電流ＩＣを０（ゼロ）あるいは所定電流値以下にする。

さらに、故障処理部４６は、発熱判定部４４が、位置検出部３３が発熱状態にあると判定した場合は、位置検出部３３の作動を停止すると共に、ボイスコイルモータ３２の作動を停止する。ボイスコイルモータ３２の作動停止は、ボイスコイルモータ３２の駆動を制御する駆動制御部４２によって行われる。これは、位置検出部３３の作動を停止した場合、ボイスコイルモータ３２のフィードバック制御が正常に行われなくなるためである。

その結果、位置検出部３３への電流の供給及び電圧の供給がされなくなると共に、ボイスコイルモータ３２への駆動電流ＤＩも、供給されなくなる。

なお、この場合、ボイスコイルモータ３２は正常であるため、術者が体内から内視鏡を内視鏡画像を見ながら容易に引き抜けるように、ボイスコイルモータ３２への駆動電流ＤＩの出力を所定の値にして、ズーム位置を広角の位置になるようにズームレンズ３５ａを駆動させるようにしてもよい。故障処理部４６は、図２において一点鎖線で示すように、駆動制御部４２へ制御信号を出力して、フィードフォワード制御によりズーム位置を広角の位置になるようにズームレンズ３５ａを移動させる駆動電流ＤＩをボイスコイルモータドライバ４１に出力させる。

すなわち、発熱判定部４４が、位置検出部３３が発熱状態にあると判定し、かつ、発熱判定部４５が、ボイスコイルモータ３２が発熱状態にあると判定しない場合は、故障処理部４６は、ボイスコイルモータ３２を駆動させてズーム機構のレンズ位置を内視鏡画像のより広い視野が確保できる側にするようにしてもよい。

（３）ボイスコイルモータ及び位置検出部の両方が発熱している場合
故障処理部４６が、判定結果情報Ｊ１とＪ２に基づいて、ボイスコイルモータ３２及び位置検出部３３の両方が発熱状態にあると判定したときは、ボイスコイルモータドライバ４１の作動を停止させる停止信号ＳＳ１をボイスコイルモータドライバ４１へ出力し、位置検出部３３の作動を停止させる停止信号ＳＳ２も位置検出回路４３へ出力する。

その結果、位置検出部３３への電流の供給及び電圧の供給がされなくなると共に、ボイスコイルモータ３２への駆動電流ＤＩも、供給されなくなる。
以上のように、上述した実施の形態によれば、位置検出部の発熱による位置検出部の特性の劣化などを抑制することができる内視鏡装置を提供することができる。

次に上述した実施の形態の変形例を説明する。

（変形例１）
上述した実施の形態では、アクチュエータの発熱状態の有無は、アクチュエータすなわちボイスコイルモータ３２に供給される電流の値の大きさによって判定されるが、アクチュエータの負荷抵抗値の大きさによって判定するようにしてもよい。

図７は、変形例１に係わる、アクチュエータの抵抗値に基づいて、発熱状態を判定する場合のボイスコイルモータドライバ４１の回路図である。本変形例１のボイスコイルモータドライバ４１は、電流検出部５２を有している。

電流検出部５２は、ボイスコイルモータ３２に流れる駆動電流ＤＩの経路に設けられている。アクチュエータ用の発熱判定部４４には、駆動制御部４２からボイスコイルモータ３２への電源電圧ＶＣＣの電圧値信号ＡＶと、電流検出部５２からの駆動電流ＤＩの電流値信号ｄＩとが入力される。

発熱判定部４４は、駆動制御部４２からボイスコイルモータ３２への印加電圧の電圧値信号ＡＶと、電流検出部５２において検出された電流値信号ｄＩとから算出された抵抗値ｒに基づいて、ボイスコイルモータ３２の発熱状態を判定する。

例えば、駆動電流ＤＩの一部が先端部２１内の外装部材とのショートにより漏れたりすると、電流値信号ｄＩの示す電流値が小さくなるが、実際にボイスコイルモータ３２に流れる電流は大きく、発熱状態となる場合がある。また、ボイスコイルモータ３２が故障で動かなくなるとフィードバック制御の下で、駆動電流ＤＩが大きくなる。このような状態が発生すると、ボイスコイルモータ３２が発熱状態になる場合がある。

発熱判定部４４は、このような状態を、抵抗値ｒと電流値信号ｄＩによって判定する。例えば、抵抗値ｒが所定の閾値ｒｔｈ１以上であるとき、あるいは電流値信号ｄＩが所定の閾値ｄＩｔｈ１以上である状態が所定時間Ｔ３以上継続したときボイスコイルモータ３２が発熱状態にあると判定する。すなわち、発熱判定部４４は、ボイスコイルモータ３２に駆動電流ＤＩの経路内に設けられている電流検出部５２において検出された電流値信号ｄＩとボイスコイルモータ３２に印加する印加電圧から算出した抵抗値ｒが、所定の閾値ｒｔｈ１以上あるいは電流値信号ｄＩが所定の閾値ｄＩｔｈ１以上で、かつ抵抗値ｒが所定の閾値ｒｔｈ１以上あるいは電流値信号ｄＩが所定の閾値ｄＩｔｈ１以上の状態が所定時間Ｔ３継続した場合に、ボイスコイルモータ３２が発熱状態にあると判定する。

よって、本変形例１によっても、アクチュエータの発熱の判定を行うことができる。

（変形例２）
上述した実施の形態では、アクチュエータの発熱状態の有無は、アクチュエータすなわちボイスコイルモータ３２に供給される電流の値の大きさによって判定されるが、駆動制御部４２において、制御目標値と検出値の差が所定の閾値以上である状態が所定時間以上継続した場合は、ボイスコイルモータ３２が発熱状態であると判定するようにしてもよい。

上述したように、駆動制御部４２は、ズームレンズ３５ａがズーム指示信号ＺＣにより指示されたズーム位置になるように、位置検出回路４３からのズーム位置情報ＰＩに基づいてズーム位置のフィードバック制御を行い、制御信号として駆動指示信号ＤＳを生成しボイスコイルモータドライバ４１へ出力する。

本変形例２では、ズーム位置情報ＰＩの示すズームレンズ３５ａのレンズ位置と、ズーム指示信号ＺＣにより指示された制御目標値との差が所定の閾値ＴＨＤ以上で、かつ制御目標値との差が所定の閾値ＴＨＤ以上である状態が所定時間Ｔ４以上継続したときには、ボイスコイルモータ３２が故障して発熱状態にあると、発熱判定部４４は推定あるいは判定する。

駆動制御部４２は、図２において、二点鎖線で示すように、ズーム位置情報ＰＩと、ズーム指示信号ＺＣの制御目標値情報とを発熱判定部４４へ供給する。
発熱判定部４４が、制御目標値と検出値の差が所定の閾値ＴＨＤ以上である状態が所定時間Ｔ４以上継続した場合は、ボイスコイルモータ３２が発熱状態であると判定する。

よって、本変形例２によっても、アクチュエータの発熱の判定を行うことができる。

（変形例３）
上述した実施の形態では、発熱判定部４４及び４６は、ボイスコイルモータ３２への供給電流及び位置検出部３３への供給電流及び電源電圧に基づいて、アクチュエータの発熱及び位置検出部の発熱を判定しているが、温度センサによりアクチュエータの発熱及び位置検出部の発熱を判定するようにしてもよい。

図２において、点線で示すように、ボイスコイルモータ３２の近傍に温度センサ７１を配置する。
発熱判定部４４は、温度センサ７１の出力信号に基づいて、ボイスコイルモータ３２の温度を算出し、算出した温度が所定の閾値ＴＨ４以上である状態が所定時間Ｔ５以上継続したとき、ボイスコイルモータ３２が発熱状態にあると判定する。

すなわち、発熱判定部４４は、ボイスコイルモータ３２に設けられた温度センサ７１の出力信号に基づいて、ボイスコイルモータ３２が発熱状態にあると判定する。
さらに、同様に、図２において、点線で示すように、位置検出部３３の近傍に温度センサ７２を配置する。

発熱判定部４５は、温度センサ７２の出力信号に基づいて、位置検出部３３の温度を算出し、算出した温度が所定の閾値ＴＨ５以上である状態が所定時間Ｔ６以上継続したとき、位置検出部３３が発熱状態にあると判定する。

すなわち、発熱判定部４５は、位置検出部３３に設けられた温度センサ７２の出力信号に基づいて、位置検出部３３が発熱状態にあると判定する。
よって、本変形例３によっても、アクチュエータあるいは位置検出部の発熱の判定を行うことができる。

（変形例４）
上述した実施の形態では、制御部４０の２つの発熱判定部４４，４５と故障処理部４６は、ビデオプロセッサ３内に設けられているが、コネクタ１３ａ内に設けるようにしてもよい。

以上のように、上述した実施の形態及び各変形例によれば、位置検出部の発熱による位置検出部の特性の劣化などを抑制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。

Claims (13)

1. レンズ駆動機構を有する観察光学系を有する内視鏡と、前記内視鏡が接続されるプロセッサとからなる内視鏡装置であって、
   前記内視鏡に設けられ、前記レンズ駆動機構に係わるレンズを駆動するアクチュエータと、
   前記内視鏡に設けられ、前記レンズの位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部が発熱状態にあることを判定する第１の発熱判定部と、
   前記第１の発熱判定部が、前記位置検出部が発熱状態にあると判定した場合は、前記位置検出部の作動を停止させる作動停止部と、
   を有し、
   前記第１の発熱判定部は、前記位置検出部への入力電流又は入力電圧を監視し、前記入力電流又は前記入力電圧の値が、第１の閾値以上で、かつ前記第１の閾値以上の状態が第１の時間継続した場合に、前記位置検出部が発熱状態にあると判定することを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記第１の発熱判定部が、前記位置検出部が発熱状態にあると判定した場合は、前記作動停止部は、前記位置検出部の作動を停止すると共に、前記アクチュエータの作動を停止することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記第１の発熱判定部は、前記位置検出部に設けられた第１の温度センサの出力信号に基づいて、前記アクチュエータが発熱状態にあると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡装置。
4. 前記アクチュエータが発熱状態にあることを判定する第２の発熱判定部を有し、
   前記第２の発熱判定部が、前記アクチュエータが発熱状態にあると判定した場合は、前記作動停止部は、前記アクチュエータの作動を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
5. 前記アクチュエータが発熱状態にあることを判定する第２の発熱判定部を有し、
   前記第２の発熱判定部が、前記アクチュエータが発熱状態にあると判定した場合は、前記作動停止部は、前記アクチュエータの作動を停止すると共に、前記位置検出部の作動を停止することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置。
6. 前記第１の発熱判定部が、前記位置検出部が発熱状態にあると判定し、かつ、前記第２の発熱判定部が、前記アクチュエータが発熱状態にあると判定しない場合は、前記作動停止部は、前記アクチュエータを駆動させて前記レンズ駆動機構のレンズ位置を内視鏡画像のより広い視野が確保できる側にすることを特徴とする請求項４又は５に記載の内視鏡装置。
7. 前記第２の発熱判定部は、前記アクチュエータに供給される供給電流を監視し、前記供給電流の値が、第２の閾値以上で、かつ前記第２の閾値以上の状態が第２の時間継続した場合に、前記アクチュエータが発熱状態にあると判定することを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
8. 前記第２の発熱判定部は、前記アクチュエータに供給される供給電流と前記アクチュエータに印加する印加電圧から算出した抵抗値が、第３の閾値以上で、かつ前記第３の閾値以上の状態が第３の時間継続した場合に、前記アクチュエータが発熱状態にあると判定することを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置。
9. 前記位置検出部により検出された前記レンズの位置に基づき、前記アクチュエータをフィードバック制御により駆動する駆動制御部を有し、
   前記第２の発熱判定部は、前記位置検出部により検出された前記レンズの位置と、前記レンズの位置の制御指示値との差が第４の閾値以上で、かつ前記第４の閾値以上の状態が第４の時間継続した場合に、前記アクチュエータが発熱状態にあると判定することを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
10. 前記第２の発熱判定部は、前記アクチュエータに設けられた第２の温度センサの出力信号に基づいて、前記アクチュエータが発熱状態にあると判定することを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
11. 前記内視鏡は、前記第１の発熱判定部が前記位置検出部が発熱状態にあると判定するための判定情報を格納するメモリを有し、
    前記第１の発熱判定部は、前記メモリから読み出された前記判定情報を用いて、前記位置検出部が発熱状態にあることの判定を行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
12. 前記アクチュエータは、１又は複数の磁石及び１又は複数のコイルを有し、可動部を固定部に対して相対移動させることが可能なボイスコイルモータであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
13. 前記位置検出部は、前記レンズの移動に伴う磁界の変化を検出するホール素子又は磁気抵抗素子を有し、
    前記ホール素子又は前記磁気抵抗素子は、定電流回路からの定電流の供給を受けることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の内視鏡装置。

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