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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abtast-Endoskopsystem und insbesondere ein Abtast-Endoskopsystem, das eine Faser durch einen Aktor antreibt, ein Objekt abtastet und ein Bild erfasst.
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Stand der Technik
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In Bezug auf Endoskope im medizinischen Bereich werden zur Reduzierung der Belastung eines Subjekts verschiedene Techniken zum Reduzieren eines Durchmessers eines in eine Körperhöhle einzuführenden Einführungsabschnitts vorgeschlagen. Als ein Beispiel einer solchen Technik ist ein Abtast-Endoskopsystem bekannt, das bewirkt, dass durch eine optische Faser geführtes Licht ein Beobachtungsteil spiralförmig abtastet und das ein Bild durch Empfangen des von dem Beobachtungsteil reflektierten Licht bildet.
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Gemäß einem solchen Abtast-Endoskopsystem wird bewirkt, dass ein distales Faserende ein Kreis zeichnet, indem eine Amplitude jeweils in einer X-Richtung und einer Y-Richtung mit verschoben Phasen kombiniert werden. Daher wird wünschenswerterweise bewirkt, dass das distale Faserende derart schwingt, dass es jeweils in X-Richtung und Y-Richtung eine gerade Bahn zeichnet. Folglich wird ein Abtast-Endoskopsystem vorgeschlagen, das als eine Antriebsfrequenz, anstatt einer Frequenz nahe an der Resonanzfrequenz, eine Frequenz verwendet, die eine stabile Steuerung der Schwingungsamplitude erlaubt, die basierend auf einer an einen Aktor angelegten Spannung um vorbestimmte Hertz von einer Resonanzfrequenz entfernt ist (siehe beispielsweise die
Japanische Patent-Auslegeschrift Nr. 2015-198089 ).
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Wenn eine die Faser umgebende Umgebung geändert wird, verschieben sich die Frequenzcharakteristika der Amplitude zu einer niedrigeren Frequenzseite oder zu einer höheren Frequenzseite. Insbesondere ist eine Verschiebung der Frequenzcharakteristika in einem Fall wesentlich, in dem die Temperatur um die Faser herum geändert wird. Wenn die Frequenzcharakteristika verschoben werden, ist eine Änderung der Amplitude in Bezug auf die Frequenz in einem Frequenzbereich um die Resonanzfrequenz herum groß, und die Schwingungsamplitude der Faser kann nicht stabil gesteuert werden. Folglich wird die Faser wünschenswerterweise in einem Frequenzband angetrieben, in dem eine Änderung der Amplitude selbst dann klein ist, wenn die Frequenzcharakteristika aufgrund einer Änderung der Umgebung verschoben werden, in einem Frequenzband, das um einen spezifischen Wert von der Resonanzfrequenz entfernt ist. Ferner unterscheiden sich die Frequenzcharakteristika der Amplitude für jedes Endoskop und somit wird wünschenswerterweise eine optimale Antriebsfrequenz für jedes Endoskop eingestellt.
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Das in der
Japanischen Patent-Auslegeschrift Nr. 2014-198089 beschriebene Abtast-Endoskopsystem übernimmt jedoch als die Antriebsfrequenz ein Frequenzband, das von der Resonanzfrequenz um 100 Hertz oder mehr entfernt ist, wobei jedoch das Frequenzband nicht unbedingt ein Frequenzband ist, bei dem eine Änderung der Amplitude selbst dann klein ist, wenn die Frequenzcharakteristika aufgrund einer Änderung in der Umgebung verschoben werden, und von dem nicht gesagt werden kann, dass es sich um einen optimalen Antriebsfrequenzbereich handelt.
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Folglich hat die vorliegende Erfindung eine Aufgabe, ein Abtast-Endoskopsystem bereitzustellen, das die Amplitude einer Faser unabhängig von einer Änderung in der Umgebung stabil steuern kann, indem ein Frequenzbereich identifiziert wird, der sich durch eine durch eine Änderung in der Umgebung verursachte Verschiebung der Frequenzcharakteristika nicht leicht beeinträchtigen lässt und indem der Frequenzbereich für eine Antriebsfrequenz verwendet wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Mittel zur Lösung des Problems
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Ein Abtast-Endoskopsystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Abtastabschnitt, der einen Lichtleitabschnitt umfasst, der dazu konfiguriert ist, Beleuchtungslicht zum Beleuchten eines Subjekts zu leiten und das Beleuchtungslicht aus einem Ausstrahlende auszustrahlen, und einen Aktor, der dazu konfiguriert ist, das Ausstrahlende des Lichtleitabschnitts gemäß einer Spannung oder eines Stroms eines elektrischen Signals, das angelegt wird, auszuschwingen, um zu bewirken, dass das Beleuchtungslicht das Subjekt abtastet, und einen Applikationsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, an den Aktor das elektrische Signal anzulegen, das als eine Antriebsfrequenz eine Frequenz übernimmt, bei der ein Amplitudenänderungsbetrag zu einer Zeit des Schwingens des Abstrahlendes des Lichtleitabschnitts selbst dann bei oder unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt, wenn Frequenzcharakteristika der Amplitude aufgrund einer Änderung einer Einsatzbedingung des Abtastabschnitts geändert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Ausgestaltung von Hauptteilen eines Abtast-Endoskopsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Querschnitts-Schaubild zum Beschreiben einer Ausgestaltung eines Aktorabschnitts;
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3 ist ein Schaubild, das jeweilige Beispiele von Signalwellenformen von Antriebssignalen zeigt, die an den Aktorabschnitt geliefert werden;
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4 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines spiralförmigen Abtastwegs zeigt, der sich von einem Mittelpunkt A zu einem äußersten Punkt B erstreckt;
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5 ist ein Schaubild, das ein Beispiels eines spiralförmigen Abtastwegs zeigt, der sich von äußersten Punkt B zum Mittelpunkt A erstreckt;
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6 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen einer Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts und der Amplitude eines Ausstrahlendabschnitts einer Beleuchtungsfaser zeigt;
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7 ist ein Schaubild, das eine durch eine Änderung der Umgebung verursachte Verschiebung von Frequenzcharakteristika der Amplitude des Abstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser beschreibt; und
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8 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Ausgestaltung von Hauptteilen des Abtast-Endoskopsystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Ausgestaltung von Hauptteilen eines Abtast-Endoskopsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt umfasst ein Abtast-Endoskopsystem 1 ein Abtast-Endoskop 2, das in eine Körperhöhle eines Subjekts eingeführt wird, eine Hauptkörpervorrichtung 3, mit der das Endoskop 2 verbunden werden kann, eine Anzeigevorrichtung 4, die mit der Hauptkörpervorrichtung 3 verbunden ist, und eine Eingabevorrichtung 5, die beispielsweise eine Eingabe von Information und Ausgabe einer Anweisung an die Hauptkörpervorrichtung 3 ermöglicht. Das Abtast-Endoskopsystem 1 umfasst ferner einen Amplitudendetektor 100 und einen Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101.
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Das Endoskop 2 als ein Abtastabschnitt umfasst einen Einführabschnitt 11, der so ausgebildet ist, dass er eine längliche Form aufweist, die in eine Körperhöhle eines Subjekts eingeführt werden kann.
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Ein Verbinderabschnitt 61 zum lösbaren Verbinden des Endoskops 2 mit einem Verbinderaufnahmeabschnitt 62 der Hauptkörpervorrichtung 3 ist an einem proximalen Endabschnitt des Einführabschnitts 11 vorgesehen.
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Obwohl dies nicht gezeigt wird, ist eine elektrische Verbindervorrichtung, die das Endoskop 2 und die Hauptkörpervorrichtung 3 elektrisch verbindet, im Innern des Verbinderabschnitts 61 und des Verbinderaufnahmeabschnitts 62 vorgesehen. Obwohl dies nicht gezeigt wird, ist ferner eine optische Verbindervorrichtung, die das Endoskop 2 und die Hauptkörpervorrichtung 3 optisch verbindet, im Innern des Verbinderabschnitts 61 und dem Verbinderaufnahmeabschnitt 62 vorgesehen.
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Es werden jeweils eine Beleuchtungsfaser 12, die eine optische Faser ist, die von einer Lichtquelleneinheit 21 der Hauptkörpervorrichtung 3 geliefertes Beleuchtungslicht zu einem Beleuchtungs-Optiksystem 14 leitet, und eine Lichtempfangsfaser 13, die mindestens eine optische Faser umfasst, die Rückkehrlicht von einem Objekt empfängt, und das Licht zu einer Detektionseinheit 23 der Hauptkörpervorrichtung 3 leitet, durch einen Teil der Innenseite des Einführabschnitts 11 eingeführt, der sich von dem proximalen Endabschnitt zu einem distalen Endabschnitt erstreckt.
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Ein Einfallsendabschnitt der Beleuchtungsfaser 12 als ein Lichtleitabschnitt, der eine Lichteinfallsoberfläche umfasst, ist in einem Multiplexer 32 angeordnet, der im Innern der Hauptkörpervorrichtung 3 vorgesehen ist. Ferner ist ein Ausstrahlendabschnitt der Beleuchtungsfaser 12, der eine Lichtausstrahloberfläche umfasst, nahe an einer Lichteinfalloberfläche einer an dem distalen Endabschnitt des Einführabschnitts 11 vorgesehenen Linse 14a angeordnet.
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Ein Einfallsendabschnitt der Lichtempfangsfaser 13, der eine Lichteinfallsoberfläche umfasst, ist an einer distalen Endoberfläche des distalen Endabschnitts des Einführabschnitts 11 fest um eine Lichtausstrahloberfläche einer Linse 14b herum angeordnet. Ferner ist ein Ausstrahlendabschnitt der Lichtempfangsfaser 13, der eine Lichtausstrahloberfläche umfasst, an einem Demultiplexer 36 angeordnet, der im Innern der Hauptkörpervorrichtung 3 vorgesehen ist.
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Das Beleuchtungs-Optiksystem 14 umfasst die Linse 14a, an der Beleuchtungslicht von der Lichtausstrahloberfläche der Beleuchtungsfaser 12 eintritt, und die Linse 14b, die das Beleuchtungslicht von der Linse 14a an ein Objekt ausstrahlt.
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Ein Aktorabschnitt 15, der durch ein von einer Treibereinheit 22 der Hauptkörpervorrichtung 3 geliefertes Antriebssignal angetrieben wird, ist an einem mittleren Abschnitt der Beleuchtungsfaser 12 an einer distalen Endabschnittsseite des Einführabschnitts 11 vorgesehen.
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Beispielsweise sind die Beleuchtungsfaser 12 und der Aktorabschnitt 15, wie in 2 gezeigt, in einer Positionsbeziehung an einem Querschnitt rechtwinklig zu einer Längsachsenrichtung des Einführabschnitts 11 angeordnet. Die 2 ist ein Querschnittsschaubild zum Beschreiben einer Ausgestaltung des Aktorabschnitts.
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Wie in 2 gezeigt ist eine Klemmhülse 41 als Verbindungsteil zwischen der Beleuchtungsfaser 12 und dem Aktorabschnitt 15 angeordnet. Insbesondere ist die Klemmhülse 41 beispielsweise aus Zirconiumdioxid (Keramik) oder Nickel ausgebildet.
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Wie in 2 gezeigt ist die Klemmhülse 41 als ein viereckiges Prisma ausgebildet und umfasst Seitenoberflächen 42a und 42c, die rechtwinklig zu einer X-Achsenrichtung sind, die eine zu der Längsachsenrichtung des Einführabschnitts 11 orthogonale erste Achsenrichtung ist, und Seitenoberflächen 42b und 42d, die rechtwinklig zu einer Y-Achsenrichtung sind, die eine zu der Längsachsenrichtung des Einführabschnitts 11 orthogonale zweite Achsenrichtung ist. Außerdem ist die Beleuchtungsfaser 12 fest im Zentrum der Klemmhülse 41 angeordnet. Es wird angemerkt, dass die Klemmhülse 41 so ausgebildet sein kann, dass sie eine andere Form als das viereckige Prisma aufweist, solange die Klemmhülse 41 eine rohrförmige Form aufweist.
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Wie beispielsweise in 2 gezeigt umfasst der Aktorabschnitt 15 ein piezoelektrisches Element 15a, das entlang der Seitenfläche 42a angeordnet ist, ein piezoelektrisches Element 15b, das entlang der Seitenoberfläche 42b angeordnet ist, ein piezoelektrisches Element 15c, das entlang der Seitenoberfläche 42c angeordnet ist, und ein piezoelektrisches Element 15d, das entlang der Seitenoberfläche 42d angeordnet ist.
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Das piezoelektrische Element 15a–15d weist eine Polarisationsrichtung auf, die einzeln vorab eingestellt wird und so konfiguriert ist, dass es sich entsprechend einer Antriebsspannung, die durch ein von der Hauptkörpervorrichtung 3 geliefertes Antriebssignal angelegt wird, ausdehnt oder zusammenzieht.
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Ein nichtflüchtiger Speicher 16 zum Speichern von Antriebsbedingungen des Aktorabschnitts 15, die für jedes Endoskop 2 spezifisch sind, ist im Innern des Einführabschnitts 11 vorgesehen. Die Antriebsbedingungen umfassen Einstellbedingungen bezüglich einer Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15, die durch ein nachfolgend beschriebenes Verfahren aus den Frequenzcharakteristika der Amplitude der Beleuchtungsfaser 12 berechnet wird. Die in dem Speicher 16 gespeicherten Antriebsbedingungen werden durch eine Steuerung der Hauptkörpervorrichtung 3 gelesen, wenn der Verbinderabschnitt 61 des Endoskops 2 und der Verbinderaufnahmeabschnitt 62 der Hauptkörpervorrichtung 3 verbunden sind und der Strom der Hauptkörpervorrichtung 3 eingeschaltet ist. Es wird angemerkt, dass die Einstellbedingungen bezüglich der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15 in dem Speicher 16 zu einem beliebigen Zeitpunkt vor dem Zeitpunkt der ersten Benutzung des Endoskops 2, wie einem Zeitpunkt der Herstellung des Endoskops 2, durch einen Benutzer gespeichert werden.
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Die Hauptkörpervorrichtung 3 umfasst die Lichtquelleneinheit 21, die Treibereinheit 22, die Detektionseinheit 23 einen Speicher 24 und die Steuerung 25.
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Die Lichtquelleneinheit 21 umfasst eine Lichtquelle 31a, eine Lichtquelle 31b, eine Lichtquelle 31c und den Multiplexer 32.
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Die Lichtquelle 31a umfasst beispielsweise eine Laserlichtquelle und ist dazu konfiguriert, Licht in einem roten Wellenlängenband (nachfolgend auch als R-Band bezeichnet) an den Multiplexer 32 auszustrahlen, wenn Licht unter der Steuerung der Steuerung 25 ausgestrahlt wird.
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Die Lichtquelle 31b umfasst beispielsweise eine Laserlichtquelle und ist dazu konfiguriert, Licht in einem grünen Wellenlängenband (nachfolgend auch als G-Band bezeichnet) an den Multiplexer 32 auszustrahlen, wenn Licht unter der Steuerung der Steuerung 25 ausgestrahlt wird.
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Die Lichtquelle 31c umfasst beispielsweise eine Laserlichtquelle und ist dazu konfiguriert, Licht in einem blauen Wellenlängenband (nachfolgend auch als B-Band bezeichnet) an den Multiplexer 32 auszustrahlen, wenn Licht unter der Steuerung der Steuerung 25 ausgestrahlt wird.
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Der Multiplexer 32 ist dazu konfiguriert zu multiplexen und an die Lichteinfallsoberfläche der Beleuchtungsfaser 12 das durch die Lichtquelle 31a ausgestrahlte R-Licht, das durch die Lichtquelle 31b ausgestrahlte G-Licht und das durch die Lichtquelle 31c ausgestrahlte B-Licht zu liefern.
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Die Treibereinheit 22 als ein Applikationsabschnitt ist dazu konfiguriert, ein Antriebssignal entsprechend einer an den Aktorabschnitt 15 angelegten Antriebsspannung zu erzeugen. Weiterhin umfasst die Treibereinheit 22 einen Signalgenerator 33, DA-Wandler 34a und 34b und einen Verstärker 35.
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Unter der Steuerung durch die Steuerung 25 erzeugt der Signalgenerator 33 als ein erstes Antriebssignal zum Schwingen des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 in der X-Achsenrichtung ein Spannungssignal, das eine Signalwellenform aufweist, die durch Anlegen einer vorbestimmten Modulation an eine Sinuswelle erhalten wird, wie durch eine gestrichelte Linie in 3 gezeigt, und gibt das Signal an den DA-Wandler 34a aus. Ferner erzeugt unter der Steuerung durch die Steuerung 25 der Signalgenerator 33 als ein zweites Antriebssignal zum Schwingen des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 in der Y-Achsenrichtung ein Spannungssignal, das eine Signalwellenform aufweist, die eine um 90 Grad von dem ersten Antriebssignal verschobene Phase aufweist, wie durch eine strichpunktierte Linie in 3 gezeigt, und gibt das Signal an den DA-Wandler 34b aus. 3 ist ein Schaubild, das jeweilige Beispiele der Signalwellenform der Antriebssignale zeigt, die an den Aktorabschnitt geliefert werden.
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Der DA-Wandler 34a ist dazu konfiguriert, das von dem Signalgenerator 33 ausgegebene digitale erste Antriebssignal in ein analoges erstes Antriebssignal umzuwandeln und das Signal an den Verstärker 35 auszugeben.
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Der DA-Wandler 34b ist dazu konfiguriert, das von dem Signalgenerator 33 ausgegebene digitale zweite Antriebssignal in ein analoges zweites Antriebssignal umzuwandeln und das Signal an den Verstärker 35 auszugeben.
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Der Verstärker 35 ist dazu konfiguriert, das von den DA-Wandlern 34a und 34b ausgegebene erste und zweite Antriebssignal zu verstärken und die Signale an den Aktorabschnitt 15 auszugeben.
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Der Ausstrahlendabschnitt der Beleuchtungsfaser 12 wird beispielsweise durch Anlegen der Antriebsspannung gemäß dem ersten Antriebssignal, das eine Signalwellenform, wie durch die gestrichelte Linie in 3 gezeigt aufweist, an die piezoelektrischen Elemente 15a und 15c des Aktorabschnitts 15 und durch Anlegen der Antriebsspannung gemäß dem zweiten Antriebssignal, das eine Signalwellenform wie durch die strichpunktierte Linie in 3 gezeigt aufweist, an die piezoelektrischen Elemente 15b und 15d des Aktorabschnitts 15 spiralförmig ausgeschwungen, und es wird eine Oberfläche eines Objekts aufgrund eines solchen Schwingens entlang eines spiralförmigen Abtastwegs, wie in den 4 und 5 gezeigt, abgetastet. Die 4 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines spiralförmigen Abtastwegs zeigt, der sich von einem Mittelpunkt A bis zu einem äußersten Punkt B erstreckt. 5 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines spiralförmigen Abtastwegs zeigt, der sich von dem äußersten Punkt B zu dem Mittelpunkt A erstreckt.
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Insbesondere wird zuerst zu einem Zeitpunkt T1 Beleuchtungslicht auf eine dem Mittelpunkt A der Strahlungsposition des Beleuchtungslichts entsprechenden Position auf einer Oberfläche eines Objekts gestrahlt. Während dann die Amplitude (Spannung) des ersten und zweiten Antriebssignals vom Zeitpunkt T1 zu einem Zeitpunkt T2 erhöht wird, wird die Strahlungsposition des Beleuchtungslichts auf der Oberfläche des Objekts vom Mittelpunkt A in Richtung auf die Außenseite verschoben, um einen ersten spiralförmigen Abtastweg zu aufzuzeichnen, und wenn der Zeitpunkt T2 erreicht wird, wird das Beleuchtungslicht auf den äußersten Punkt B der Strahlungsposition des Beleuchtungslichts auf der Oberfläche des Objekts gestrahlt. Während dann die Amplitude (Spannung) des ersten und zweiten Antriebssignals vom Zeitpunkt T2 zu einem Zeitpunkt T3 reduziert wird, wird die Strahlungsposition des Beleuchtungslichts auf der Oberfläche des Objekts vom äußersten Punkt B in Richtung auf die Innenseite verschoben, um einen zweiten spiralförmigen Abtastweg aufzuzeichnen, und wenn der Zeitpunkt T3 erreicht wird, wird das Beleuchtungslicht auf den Mittelpunkt A auf der Oberfläche des Objekts gestrahlt.
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Das heißt, der Aktorabschnitt 15 ist so konfiguriert, dass er die Strahlungsposition des durch den Abstrahlendabschnitt der Beleuchtungsfaser 12 auf ein Objekt ausgestrahlten Beleuchtungslichts durch Schwingen des Abstrahlendabschnitts basierend auf dem von der Treibereinheit 22 gelieferten ersten und zweiten Antriebssignal entlang des in den 4 und 5 gezeigten spiralförmigen Abtastwegs verschieben kann. Ferner ist die Amplitude des von der Treibereinheit 22 an den Aktorabschnitt 15 gelieferten ersten und zweiten Antriebssignals zum Zeitpunkt T2 oder ungefähr zum Zeitpunkt T2 maximiert. Weiterhin ist in dem Beispiel des spiralförmigen Wegs in den 4 und 5 der Abtastbereich des Endoskops 2 als ein Bereich gezeigt, der den äußersten Punkt B des spiralförmigen Abtastwegs umfasst und der sich auf der Innenseite des äußersten Umfangsweg befindet und gemäß der Größe der maximalen Amplitude des an den Aktorabschnitt 15 gelieferten Antriebssignals geändert wird.
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Die Detektionseinheit 23 umfasst den Demultiplexer 36, die Detektoren 37a, 37b und 37c und die AD-Wandler 38a, 38b und 38c.
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Der Demultiplexer 36 umfasst einen dichroitischen Spiegel oder dergleichen und ist dazu konfiguriert, von der Lichtausstrahloberfläche der Lichtempfangsfaser 13 ausgestrahltes Rückkehrlicht in Licht jeweils der Farbkomponenten Rot (R), G (Grün) und B (blau) aufzuteilen und das Licht an die Detektoren 37a, 37b und 37c auszustrahlen.
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Der Detektor 37a umfasst beispielsweise eine Lawinenphotodiode und ist dazu konfiguriert, die Lichtstärke des von dem Demultiplexer 36 ausgegebenen R-Lichts zu erkennen, ein analoges R-Signal gemäß der erkannten Stärke des R-Lichts zu erzeugen und das Signal an den AD-Wandler 38a auszugeben.
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Der Detektor 37b umfasst beispielsweise eine Lawinenphotodiode und ist dazu konfiguriert, die Lichtstärke des von dem Demultiplexer 36 ausgegebenen G-Lichts zu erkennen, ein analoges G-Signal gemäß der erkannten Stärke des G-Lichts zu erzeugen und das Signal an den AD-Wandler 38b auszugeben.
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Der Detektor 37c umfasst beispielsweise eine Lawinenphotodiode und ist dazu konfiguriert, die Lichtstärke des von dem Demultiplexer 36 ausgegebenen B-Lichts zu erkennen, ein analoges B-Signal gemäß der erkannten Stärke des B-Lichts zu erzeugen und das Signal an den AD-Wandler 38c auszugeben.
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Der AD-Wandler 38a ist dazu konfiguriert, das von dem Detektor 37a ausgegebene analoge R-Signal in ein digitales R-Signal umzuwandeln und das Signal an die Steuerung 25 auszugeben.
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Der AD-Wandler 38b ist dazu konfiguriert, das von dem Detektor 37b ausgegebene analoge G-Signal in ein digitales G-Signal umzuwandeln und das Signal an die Steuerung 25 auszugeben.
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Der AD-Wandler 38c ist dazu konfiguriert, das von dem Detektor 37c ausgegebene analoge B-Signal in ein digitales B-Signal umzuwandeln und das Signal an die Steuerung 25 auszugeben.
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Der Speicher 24 speichert als Steuerungsinformation, die zum Zeitpunkt des Steuerns der Hauptkörpervorrichtung 3 verwendet wird, eine Information, die verschiedene Parameter umfasst, um zu bewirken, dass die Lichtquellen 31a–31c Licht ausstrahlen, sowie Parameter, wie beispielsweise eine Amplitude oder eine Phasendifferenz zum Feststellen der Signalwellenformen in 3.
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Die Steuerung 25 wird durch eine integrierte Schaltung, wie ein FPGA (field programmable gate array), konfiguriert. Ferner ist die Steuerung 25 so konfiguriert, dass sie erkennen kann, ob der Einführabschnitt 11 mit der Hauptkörpervorrichtung 3 elektrisch verbunden ist, indem ein Verbindungszustand des Verbinderabschnitts 61 an dem Verbinderaufnahmeabschnitt 62 durch eine nicht gezeigte Signalleitung oder dergleichen erkannt wird. Außerdem umfasst die Steuerung 25 eine Lichtquellen-Steuerabschnitt 25, einen Abtaststeuerabschnitt 25b und einen Bilderzeugungsabschnitt 25c.
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Beispielsweise ist der Lichtquellen-Steuerabschnitt 25a dazu konfiguriert, die Lichtquelleneinheit 21 derart zu steuern, dass die Lichtquellen 31a–31c basierend auf der aus dem Speicher 24 ausgelesenen Steuerungsinformation gleichzeitig Licht ausstrahlen.
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Beispielsweise ist der Abtaststeuerabschnitt 25b als ein Einstellabschnitt dazu konfiguriert, in dem Speicher 16 gespeicherte Antriebsfrequenzbedingungen des Aktorabschnitts 15, wie oben beschrieben, zu lesen, wenn beispielsweise der Verbinderabschnitt 61 des Endoskops 2 und der Verbinderaufnahmeabschnitt 62 der Hauptkörpervorrichtung 3 verbunden sind und der Strom der Hauptkörpervorrichtung 3 eingeschaltet ist. Die Treibereinheit 22 wird derart gesteuert, dass ein Antriebssignal, das eine wie in 3 gezeigte Wellenform aufweist, beispielsweise basierend auf den für das Endoskop 2 spezifischen Bedingungen, die die aus dem Speicher 16 gelesenen Antriebsfrequenzbedingungen und die aus dem Speicher 24 gelesene Steuerungsinformation umfassen, erzeugt wird.
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Beispielsweise ist der Bilderzeugungsabschnitt 25c dazu konfiguriert, ein Beobachtungsbild für ein Einzelbild zu erzeugen durch Erkennen eines nächstliegenden Abtastwegs basierend auf den Signalwellenformen von unter der Steuerung durch den Abtaststeuerabschnitt 25b erzeugten Signalwellenformen, durch Feststellen einer Pixelposition in einem Rasterabtastformat, die der Strahlungsposition des Beleuchtungslichts auf dem erkannten Abtastweg entspricht, und durch Abbilden von Helligkeitswerten, die durch die von der Detektionseinheit 23 ausgegebenen digitalen Signale angezeigt werden, auf die festgestellte Pixelposition, und erzeugte Beobachtungsbilder für jeweilige Einzelbilder sequenziell an die Anzeigeeinheit 4 auszugeben. Ferner ist der Bilderzeugungsabschnitt 25c so konfiguriert, dass er einen Prozess des Anzeigens als ein Bild, als einen vorbestimmten Text oder dergleichen auf der Anzeige 4 ausführen kann.
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Die Anzeigevorrichtung 4 umfasst einen Monitor oder dergleichen und ist so konfiguriert, dass sie ein von der Hauptkörpervorrichtung 3 ausgegebenes Beobachtungsbild anzeigen kann.
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Die Eingabevorrichtung 5 umfasst beispielsweise eine Tastatur oder ein Touchpanel. Es wird angemerkt, dass die Eingabevorrichtung 5 als eine von der Hauptkörpervorrichtung 3 separate Vorrichtung konfiguriert sein kann oder als eine in der Hauptkörpervorrichtung 3 integrierte Schnittstelle konfiguriert sein kann.
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Der Amplitudendetektor 100 ist dazu konfiguriert, eine Schwingbreite (Amplitude) des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 zu erkennen, wenn der Aktorabschnitt 15 angetrieben wird und die Beleuchtungsfaser 12 zum Schwingen gebracht wird. Als der Amplitudendetektor 100 kann ein allgemeiner Amplitudendetektionssensor, wie ein positionsempfindlicher Detektor (PSD) verwendet werden. Die durch den Amplitudendetektor 100 erkannte Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 wird an den Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 ausgegeben.
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Der Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 berechnet den Antriebsfrequenzbereich des Aktorabschnitts 15, in dem eine Amplitude, die unabhängig von einer Änderung der Umgebung des Endoskops 2 stabil ist, erhalten werden kann, basierend auf einer Beziehung zwischen der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12, die von dem Amplitudendetektor 100 eingegeben wird, und der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15. Im Folgenden wird ein Berechnungsverfahren des Antriebsfrequenzbereichs beschrieben.
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Zuerst wird mit Bezug auf 6 ein Verfahren zum Berechnen des Antriebsfrequenzbereichs unter Verwendung einer Steigung der Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 beschrieben. 6 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts und der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser zeigt. Wie in 6 gezeigt nimmt die Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 einen Maximalwert an, wenn die Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15 bei einer Resonanzfrequenz fs liegt. Die Amplitude des Ausstrahlendabschnitts wird drastisch reduziert, wenn die Antriebsfrequenz von der Resonanzfrequenz fs entfernt ist, und die Amplitude nimmt einen ungefähr konstanten Wert in einem Frequenzbereich an, in dem die Antriebsfrequenz von der Resonanzfrequenz fs durch einen vorbestimmten Wert oder mehr getrennt ist.
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In dem Frequenzbereich, in dem die Amplitude einen ungefähr konstanten Wert selbst dann annimmt, wenn die Frequenzcharakteristika aufgrund einer Änderung der Umgebung, wie der Temperatur oder Feuchtigkeit, der Beleuchtungsfaser 12 verschoben werden, wird die Amplitude nur geringfügig vor und nach der Verschiebung geändert. Folglich wird ein oberer Grenzwert (ein erster Schwellenwert) der Steigung der Frequenzcharakteristika vorab basierend auf beispielsweise einem zulässigen Änderungsbetrag der Amplitude vor und nach der Verschiebung eingestellt, und eine Frequenz fl1, bei der die Steigung gemäß der von dem Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 eingegebenen Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 gleich dem ersten Schwellenwert wird, wird bestimmt. Dann wird in dem Fall, in dem der Aktorabschnitt 15 mit einer hohen Frequenz angetrieben wird, als der Antriebsfrequenzbereich ein Frequenzbereich eingestellt, der die Frequenz fl1 als einen unteren Grenzwert übernimmt. Es wird angemerkt, dass ein unterer Grenzwert der Steigung der Frequenzcharakteristika wünschenswerterweise im Wesentlichen Null ist.
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Ferner nimmt bei einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz fs die Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 einen ungefähr konstanten Wert an und somit ist die Steigung im Wesentlichen Null. Folglich werden die Frequenzcharakteristika eines Bereichs innerhalb eines vorbestimmten Werts (zum Beispiel ungefähr 20 Hz) von der Resonanzfrequenz fs nicht für eine Berechnung der Frequenz fl verwendet und die Frequenz fl1 wird durch Verwenden der Frequenzcharakteristika einer Frequenz berechnet, die von der Resonanzfrequenz fs um einen vorbestimmten Wert oder mehr getrennt ist. Wie beispielsweise in 6 gezeigt wird in einem Fall, in dem der Aktorabschnitt 15 mit einer hohen Frequenz angetrieben werden soll, die Frequenz fl1 unter Verwendung der Frequenzcharakteristika eines Bereichs bei und oberhalb der Frequenz fd berechnet, die auf einer Frequenzseite liegt, die um einen vorbestimmten Wert (zum Beispiel 20 Hz) höher als die Referenzfrequenz fs ist.
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Wenn des Weiteren während der Messung der Frequenzcharakteristika eine geringe externe Schwingung auf die Beleuchtungsfaser übertragen wird, kann ein Rauschen in die Wellenform aufgenommen werden. Wenn ein Rauschen enthalten ist, wird die Amplitude einer Frequenz, bei der das Rauschen auftritt, im Vergleich zu einem normalen Fall erhöht, und es erscheint eine scharfe Spitze bei der Frequenz. Wenn die Steigung der Frequenzcharakteristika mit einem Rauschen berechnet wird, dann wird die Frequenz des Spitzenabschnitts des Rauschens ebenfalls im Wesentlichen Null und es kann kein korrekter Wert als die Frequenz fl1 erhalten werden.
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Folglich wird im Fall des Bestimmens der Frequenz fl1, bei der die Steigung der Frequenzcharakteristika gleich dem ersten Schwellenwert ist, die Stetigkeit der Steigung der Frequenzcharakteristika wünschenswerterweise in Betracht gezogen. Das heißt, in einem Fall, bei dem die Steigung der Frequenzcharakteristika in einem spezifischen Frequenzbereich kontinuierlich bei oder unterhalb dem ersten Schwellenwert liegt, wird eine Frequenz, die der Resonanzfrequenz am nächsten liegt, unter den Frequenzen, bei denen die Steigung der Frequenzcharakteristika bei oder unterhalb des ersten Schwellenwerts liegt, als die Frequenz fl1 berechnet.
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Es wird angemerkt, dass in dem Fall des Antreibens des Aktorabschnitts 15 mit einer niedrigen Frequenz eine auf einer niedrigeren Frequenzseite der Resonanzfrequenz fs liegende Frequenz fl1', bei der die Steigung gleich dem ersten Schwellenwert ist, berechnet wird, und es wird ein Frequenzbereich, der die Frequenz fl1' als die Obergrenze annimmt, als der Antriebsfrequenzbereich eingestellt.
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Als Nächstes wird mit Bezug auf 7 ein Verfahren zum Berechnen des Antriebsfrequenzbereichs unter Verwendung eines Verschiebungsbetrags der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 beschrieben. Als Änderung der Umgebung, die verursachen, dass die Frequenzcharakteristika der Amplitude verschoben werden, können beispielsweise eine Temperaturänderung und eine Luftfeuchtigkeitsänderung genannt werden. In dem vorliegenden Fall wird ein Verfahren des Berechnens des Antriebsfrequenzbereichs beschrieben, während als ein Beispiel eine Verschiebung der Frequenzcharakteristika, die auftritt, wenn eine Änderung der Umgebung eine Temperaturänderung ist, angegeben wird.
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7 ist ein Schaubild, das eine durch eine Änderung der Umgebung verursachte Verschiebung der Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser beschreibt. In 7 sind die Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser bei einer normalen Temperatur durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Ferner sind die Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts derselben Beleuchtungsfaser, die einer Umgebung hoher Temperatur ausgesetzt ist, durch eine strichpunktierte Linie gezeigt. Es wird angemerkt, dass eine ungefähre normale Raumtemperatur (beispielsweise ungefähr 25 Grad Celsius) als die normale Temperatur genommen wird, die eine Temperatur einer ungefähren Temperatur im Innern des Körpers eines Subjekts ist (zum Beispiel ungefähr 37 Grad Celsius).
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Die Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 neigen dazu, sich zur Niederfrequenzseite zu verschieben, wenn sich die Umgebung von einer normalen Temperatur zu einer hohen Temperatur ändert. Wenn, wie beispielsweise in 7 gezeigt, die Umgebung eine hohe Temperatur erreicht, neigen die Frequenzcharakteristika bei einer Resonanzfrequenz fs1 bei einer normalen Temperatur dazu, sich zur Niederfrequenzseite zu verschieben und die Resonanzfrequenz verschiebt sich zu einer Frequenz fs2 einer kürzeren Wellenlänge als die Frequenz fs1. Das heißt, die Amplitude bei derselben Frequenz wird vor und nach der Änderung der Umgebung geändert.
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Ein durch eine Änderung der Umwelt verursachter Änderungsbetrag Δa der Amplitude ist in einem Frequenzbereich, der von der Resonanzfrequenz fs entfernt ist, kleiner als in einem Frequenzbereich nahe der Resonanzfrequenz fs. Wie beispielsweise in 7 gezeigt ist ein Änderungsbetrag Δas der Amplitude bei der Resonanzfrequenz fs1 bei einer normalen Temperatur groß, und beträgt ungefähr 30% der Amplitude bei der normalen Temperatur. Andererseits liegt ein Änderungsbetrag Δal der Amplitude bei einer Frequenz fl in einem Frequenzbereich, der der von der Resonanzfrequenz fs1 entfernt ist, innerhalb eines kleinen Werts von ungefähr einigen Prozent der Amplitude bei der normalen Temperatur.
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Wenn die Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 geändert wird, wird der Abtastbereich des Beleuchtungslichts geändert und somit wird ebenfalls ein Blickwinkel eines durch die Lichtempfangsfaser 14 erhaltenen Bilds geändert. Im Allgemeinen wird ein Sollwert für den Blickwinkel eingestellt. Folglich wird eine obere Grenze (ein zweiter Schwellenwert) eines zulässigen Anteils des Änderungsbetrags der Amplitude vorab basierend auf dem Sollwert eingestellt, und es wird eine Frequenz fl2 bestimmt, bei der der Anteil des Änderungsbetrags Δal der Amplitude vor und nach einer Änderung der Umgebung gemäß der von der Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 eingegeben Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 gleich dem zweiten Schwellenwert ist. Dann wird in dem Fall des Antreibens des Aktorabschnitts 15 bei einer hohen Frequenz ein Frequenzbereich, der die Frequenz fl2 als die Untergrenze annimmt, als der Antriebsfrequenzbereich eingestellt.
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Beispielsweise wird in einem Fall, in dem eine Amplitudenänderung von bis zu 5% zum Erreichen des Sollwerts des Blickwinkels zulässig ist, eine Frequenz fl2 berechnet, bei der der Anteil des Änderungsbetrags Δal der Amplitude vor und nach einer Änderung der Umgebung 5% in Bezug auf die Amplitude bei der normalen Temperatur beträgt. Dann wird ein Frequenzbereich, der die Frequenz fl2 als die Untergrenze annimmt, als der Antriebsfrequenzbereich eingestellt. Es wird angemerkt, dass in dem Fall des Antreibens des Aktorabschnitts 15 bei einer niedrigen Frequenz, eine Frequenz fl2', bei der der Anteil des Änderungsbetrags vor und nach einer Änderung der Umgebung 5% in Bezug auf die Amplitude bei der normalen Temperatur beträgt, auf der niedrigeren Frequenzseite der Resonanzfrequenz fs1 berechnet wird, und ein Frequenzbereich, der die Frequenz fl2' als die Obergrenze annimmt, als der Antriebsfrequenzbereich eingestellt wird.
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Es wird angemerkt, dass der Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 ein Universalcomputer, wie ein Personal-Computer, sein kann.
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Als Nächstes wird ein Betriebsvorgang des Abtast-Endoskopsystems 1 mit der oben beschriebenen Ausgestaltung für einen Fall des Berechnens eines Antriebsfrequenzbereichs unter Verwendung der Steigung der Frequenzcharakteristika der Amplitude des Abstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 und des Aufzeichnens des Antriebsfrequenzbereichs in dem Speicher 16 beschrieben.
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Beispielsweise verbindet zur Zeit der Herstellung des Endoskops 2 ein Fabrikarbeiter jedes Teil des optischen Abtast-Beobachtungssystem 1 und schaltet den Strom in einem Zustand ein, in dem das Endoskop 2 in einer Umgebung positioniert ist, in der die Temperatur des Aktorabschnitts 15 bei einer vorbestimmten Temperatur TEM liegt. Es wird angemerkt, dass die vorbestimmte Temperatur TEM eine Temperatur im Bereich der normalen Temperatur, wie etwa 25 Grad Celsius, ist.
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Dann weist der Fabrikarbeiter die Steuerung 25 an, das Abtasten durch das Endoskop 2 zu starten, indem beispielsweise ein Abtast-Startschalter (nicht gezeigt) der Eingabevorrichtung 5 bedient wird.
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Wenn der Abtast-Startschalter der Eingabevorrichtung 5 bedient wird, steuert der Abtaststeuerabschnitt 25b die Treibereinheit 22 derart, dass ein Antriebssignal mit einer vorbestimmten Antriebsspannung und einer vorbestimmten Antriebsfrequenz basierend auf einer aus dem Speicher 24 gelesenen Steuerungsinformation erzeugt wird. Es wird angemerkt, dass die Antriebsspannung eine Antriebsspannung ist, der zufolge der Blickwinkel sich innerhalb eines zulässigen Bereichs befindet und die Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 sich innerhalb eines Bereichs befindet, der eine Detektion durch den Amplitudendetektor 100 selbst dann erlaubt, wenn der Aktorabschnitt 15 bei der Resonanzfrequenz fs angetrieben wird. Ferner ist die vorbestimmte Antriebsfrequenz eine Antriebsfrequenz, der zufolge die Frequenz in einem Bereich von einer Frequenz, die um einen vorbestimmten Wert niedriger als die Resonanzfrequenz fs ist, bis zu einer Frequenz, die um einen vorbestimmten Wert höher als die Resonanzfrequenz fs ist, kontinuierlich geändert wird. In einem Fall, in dem beispielsweise die Resonanzfrequenz 9000 Hz beträgt, wird eine Steuerung zum Erzeugen eines Antriebssignals, der zufolge sich die Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15 im Bereich von 8500 Hz bis 9500 Hz ändert, in die Treibereinheit 22 eingegeben.
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Der Amplitudendetektor 100 erkennt die Schwingbreite (Amplitude) des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung und gibt die erkannte Amplitude an den Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 aus.
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Der Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 berechnet die Frequenzcharakteristika der Amplitude unter Verwendung der von dem Amplitudendetektor 100 eingegebenen Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 und der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15. Eine Frequenz, bei der die Steigung der berechneten Frequenzcharakteristika beim vorab eingestellten ersten Schwellenwert liegt, wird bestimmt. In dem Fall, in dem die bestimmte Frequenz höher als die Resonanzfrequenz fs ist, wird die Frequenz in dem Speicher 16 als unterer Grenzwert der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15 zum Zeitpunkt des hochfrequenten Antreibens gespeichert. In dem Fall, in dem die bestimmte Frequenz niedriger als die Resonanzfrequenz fs ist, wird die Frequenz in dem Speicher 16 als oberer Grenzwert der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15 zum Zeitpunkt des niederfrequenten Antreibens gespeichert. Dann wird der berechnete Antriebsfrequenzbereich in dem Speicher 16 und gespeichert und dann wird eine Mitteilung dahingehend, dass die Berechnung und Aufzeichnung des Antriebsfrequenzbereichs abgeschlossen sind, an den Abtaststeuerabschnitt 25b abgegeben.
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Der Abtaststeuerabschnitt 25b steuert den Bilderzeugungsabschnitt 25c derart, dass ein Text oder dergleichen durch die Anzeigevorrichtung 4 angezeigt wird, um den Fabrikarbeiter von der von dem Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 ausgegebenen Mitteilung dahingehend zu informieren, dass die Berechnung und die Aufzeichnung des Antriebsfrequenzbereichs abgeschlossen sind. Die Berechnung und Aufzeichnung in dem Speicher 16 des Antriebsfrequenzbereichs des Aktorabschnitts 15 unter Verwendung der Steigung der Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 bei der vorbestimmten Temperatur TEM werden durch eine Reihe von oben beschriebenen Betriebsvorgängen abgeschlossen.
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Als Nächstes wird ein Betriebsvorgang des Abtast-Endoskopsystems 1 mit der oben beschriebenen Ausgestaltung für einen Fall des Berechnens eines Antriebsfrequenzbereichs unter Verwendung eines Verschiebungsbetrags der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 und des Aufzeichnens des Antriebsfrequenzbereichs in dem Speicher 16 beschrieben.
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Beispielsweise verbindet zur Zeit der Herstellung des Endoskops 2 ein Fabrikarbeiter jedes Teil des optischen Abtast-Beobachtungssystem 1 und schaltet den Strom in einem Zustand ein, in dem das Endoskop 2 in einer Umgebung positioniert ist, in der die Temperatur des Aktorabschnitts 15 bei einer vorbestimmten Temperatur TEM liegt. Es wird angemerkt, dass die vorbestimmte Temperatur TEM eine Temperatur im Bereich der normalen Temperatur, wie etwa 25 Grad Celsius, ist.
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Dann weist der Fabrikarbeiter die Steuerung 25 an, das Abtasten durch das Endoskop 2 zu starten, indem beispielsweise ein Abtast-Startschalter (nicht gezeigt) der Eingabevorrichtung 5 bedient wird.
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Wenn der Abtast-Startschalter der Eingabevorrichtung 5 bedient wird, steuert der Abtaststeuerabschnitt 25b die Treibereinheit 22 derart, dass ein Antriebssignal mit einer vorbestimmten Antriebsspannung und einer vorbestimmten Antriebsfrequenz basierend auf einer aus dem Speicher 24 gelesenen Steuerungsinformation erzeugt wird. Es wird angemerkt, dass die Antriebsspannung eine Antriebsspannung ist, der zufolge der Blickwinkel sich innerhalb eines zulässigen Bereichs befindet und die Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 sich innerhalb eines Bereichs befindet, der eine Detektion durch den Amplitudendetektor 100 selbst dann erlaubt, wenn der Aktorabschnitt 15 bei der Resonanzfrequenz fs angetrieben wird. Ferner ist die vorbestimmte Antriebsfrequenz eine Antriebsfrequenz, der zufolge die Frequenz in einem Bereich von einer Frequenz, die um einen vorbestimmten Wert niedriger als die Resonanzfrequenz fs ist, bis zu einer Frequenz, die um einen vorbestimmten Wert höher als die Resonanzfrequenz fs ist, kontinuierlich geändert wird. In einem Fall, in dem beispielsweise die Resonanzfrequenz 9000 Hz beträgt, wird eine Steuerung zum Erzeugen eines Antriebssignals, der zufolge sich die Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15 im Bereich von 8500 Hz bis 9500 Hz ändert, in die Treibereinheit 22 eingegeben.
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Der Amplitudendetektor 100 erkennt die Schwingbreite (Amplitude) des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung und gibt die erkannte Amplitude an den Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 aus. Der Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 berechnet die Frequenzcharakteristika der Amplitude bei der Temperatur TEM unter Verwendung der von dem Amplitudendetektor 100 eingegebenen Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 und der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15.
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Als Nächstes positioniert der Fabrikarbeiter das Endoskop 2 in einer Umgebung, in der die Temperatur des Aktorabschnitts 15 bei einer vorbestimmten Temperatur TEB liegt. Es wird angemerkt, dass die vorbestimmte Temperatur TEB eine Temperatur im Bereich einer hohen Temperatur, wie etwa 37 Grad Celsius, liegt.
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Der Amplitudendetektor 100 erkennt anschließend die Schwingbreite (Amplitude) des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 in der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung und gibt die erkannte Amplitude an den Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 aus. Der Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 berechnet die Frequenzcharakteristika der Amplitude bei der Temperatur TEB unter Verwendung der von dem Amplitudendetektor 100 eingegebenen Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 und der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15.
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Der Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 bestimmt eine Frequenz, bei der der Anteil des Änderungsbetrags Δa der Amplitude gleich dem Schwellenwert wird, indem die Frequenzcharakteristika der Amplitude bei der Temperatur TEM und die Frequenzcharakteristika der Amplitude bei der Temperatur TEB verwendet werden. In dem Fall, in dem die bestimmte Frequenz höher als die Resonanzfrequenz fs ist, wird die Frequenz in dem Speicher 16 als der untere Grenzwert der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15 zum Zeitpunkt des hochfrequenten Antreibens gespeichert. In dem Fall, in dem die bestimmte Frequenz niedriger als die Resonanzfrequenz fs ist, wird die Frequenz in dem Speicher 16 als der obere Grenzwert der Antriebsfrequenz des Aktorabschnitts 15 zum Zeitpunkt des niederfrequenten Antreibens gespeichert. Dann wird der berechnete Antriebsfrequenzbereich in dem Speicher 16 und gespeichert und dann wird eine Mitteilung dahingehend, dass die Berechnung und Aufzeichnung des Antriebsfrequenzbereichs abgeschlossen sind, an den Abtaststeuerabschnitt 25b abgegeben.
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Der Abtaststeuerabschnitt 25b steuert den Bilderzeugungsabschnitt 25c derart, dass ein Text oder dergleichen durch die Anzeigevorrichtung 4 angezeigt wird, um den Fabrikarbeiter von der von dem Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 ausgegebenen Mitteilung dahingehend zu informieren, dass die Berechnung und die Aufzeichnung des Antriebsfrequenzbereichs abgeschlossen sind. Die Berechnung und Aufzeichnung in dem Speicher 16 des Antriebsfrequenzbereichs des Aktorabschnitts 15 unter Verwendung der Steigung der Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 bei der vorbestimmten Temperatur TEM werden durch eine Reihe von oben beschriebenen Betriebsvorgängen abgeschlossen.
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Wie oben beschrieben werden gemäß dem vorliegenden Beispiel Frequenzcharakteristika der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 beispielsweise vor dem Gebrauch des Endoskops 2 erfasst, und ein Frequenzbereich, in dem die Steigung bei oder unterhalb des ersten Schwellenwerts liegt, oder ein Frequenzbereich, in dem der Anteil des Änderungsbetrags der Amplitude, wenn die Frequenzcharakteristika verschoben werden, bei oder unterhalb des zweiten Schwellenwerts liegt, wird in dem Speicher 16 als der Antriebsfrequenzbereich des Aktorabschnitts 15 aufgezeichnet. Beim tatsächlichen Verwenden des Endoskops 2 wird der Aktorabschnitt 15 mit einer Frequenz in dem in dem Speicher 16 aufgezeichneten Antriebsfrequenzbereich angetrieben, um eine stabile Steuerung der Amplitude des Ausstrahlendabschnitts der Beleuchtungsfaser 12 selbst dann zu ermöglichen, wenn die Einsatzumgebung des Endoskops 2 geändert wird.
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Es wird angemerkt, dass 8 ein Schaubild ist, das ein weiteres Beispiel einer Ausgestaltung von Hauptteilen des Abtast-Endoskopsystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 separat von dem Endoskop 2 und der Hauptkörpervorrichtung 3 angeordnet, wobei jedoch der Frequenzcharakteristika-Berechnungsabschnitt 101 beispielsweise im Innern der Steuerung 25 der Hauptkörpervorrichtung 3 angeordnet werden kann, wie in 8 gezeigt.
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Jeder „Abschnitt” in der vorliegenden Beschreibung ist eine konzeptionelle Angelegenheit, die der jeweiligen Funktion der Ausführungsform entspricht und nicht immer in einer Eins-zu-eins-Übereinstimmung mit einer spezifischen Hardware oder einer Software-Routine ist. Folglich wird in der vorliegenden Beschreibung die Ausführungsform in der Annahme eines virtuellen Verbindungsblocks (Abschnitt) mit der jeweiligen Funktion der Ausführungsform beschrieben. Ferner können jeweilige Schritte von jeweiligen Abläufen in der vorliegenden Ausführungsform in einer unterschiedlichen Ausführungsfolge oder gleichzeitig oder in einer unterschiedlichen Reihenfolge bei jeder Ausführung ausgeführt werden, solange eine solche Ausführung der Natur der jeweiligen Schritte nicht widerspricht. Weiterhin können einige oder alle der jeweiligen Schritte der jeweiligen Vorgänge in der vorliegenden Ausführungsform durch Hardware verwirklicht werden.
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Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sind die Ausführungsformen als Beispiele dargestellt und beabsichtigen nicht, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken. Die neuen Ausführungsformen können auf andere verschiedene Weisen ausgeführt werden, und verschiedene Weglassungen, Auswechslungen und Modifikationen können im Schutzumfang des Hauptpunkts der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden. Die Ausführungsformen und Modifikationen sind im Schutzumfang und Hauptpunkt der Erfindung umfasst und sind ferner in der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung und Äquivalenten der Erfindung umfasst.
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Gemäß dem Abtast-Endoskopsystem der vorliegenden Erfindung kann die Amplitude einer Faser unabhängig von einer Änderung der Umgebung stabil gesteuert werden, indem ein Frequenzbereich festgestellt wird, der durch eine durch eine Änderung der Umgebung verursachte Verschiebung der Frequenzcharakteristika nicht leicht beeinträchtigt wird, und indem der Frequenzbereich für eine Antriebsfrequenz verwendet wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und verschiedene Modifikationen und Änderungen können innerhalb des Bereichs des Hauptpunkts der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-049801 , eingereicht in Japan am 12. März 2015, deren gesamte Inhalte in der Beschreibung und den Ansprüchen durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
