JP2010282073A - 電子内視鏡のレンズ位置制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクワイヤを用いてレンズの駆動を行う電子内視鏡装置において、簡略・小型な構成で、挿入部の細径化を図るとともに、高い精度でのレンズ位置制御を行う。
【解決手段】電子内視鏡の電源投入時に、モータが負荷を受けて停止する点Ｐ１までＴｅｌｅ側へと回転させる。その後モータが負荷を受けて停止する点Ｐ２までＷｉｄｅ側へと回転させる。点Ｐ１〜点Ｐ２への回転においてモータの回転を計数し、モータの回転可能な範囲に対する回転量Ａ１を検出する。カム環の機械的な可動範囲Ａ３の中心がモータの回転可能な範囲の中心に一致するものとして、設計上得られるカム環の機械的な可動範囲Ａ３に対応する回転数から、レンズ位置制御におけるモータの制御に使用される領域Ａ２を確定する。使用領域Ａ２のＷｉｄｅ側の端点Ｐ３をレンズ位置制御処理における原点として、モータを点Ｐ３まで移動する。
【選択図】図５

Description

本発明は、光学系に移動機構を設けた電子内視鏡に関し、特にトルクワイヤを用いたレンズ位置制御機構に関する。

電子内視鏡の撮像光学系にズーム機構を設け、観察倍率を可変とした拡大内視鏡が知られている。内視鏡挿入部先端に設けられたズームレンズは、例えば操作部に設けられたモータの回転駆動力を、トルクワイヤを介して挿入部先端まで伝達することにより駆動される。ズームレンズの位置は、例えば挿入部先端に設けられたエンコーダを用いて検出される。しかし、センサを挿入部先端に設ける構成では、内視鏡挿入部の細径化において不利であり構造も複雑となる。このような問題に対して、ズームレンズが駆動端の間を移動するのに掛かる時間と、変倍スイッチの操作時間から、レンズ位置を把握する構成が提案されている（特許文献１）。

特許第３９３６５１２号公報

しかし、特許文献１のような構成では、モータの経時的な劣化による速度変化に対応することはできない。また、モータの回転角からレンズ位置を把握することも考えられるが、ワイヤには捩りが発生するため、モータの回転範囲はレンズの機械的な可動範囲よりも広く、正確なレンズ位置の制御を行うにはこの点を考慮する必要がある。

本発明は、トルクワイヤを用いてレンズの駆動を行う電子内視鏡装置において、簡略・小型な構成で、挿入部の細径化を図るとともに、高い精度でのレンズ位置制御を行うことを課題としている。

本発明の電子内視鏡のレンズ位置制御装置は、レンズの位置を調整するためのレンズ位置調整機構と、レンズ位置調整機構に動力を供給するモータと、モータの動力をレンズ位置調整機構に伝達するトルクワイヤと、モータの回転を検知し、回転量を算出する回転量検出手段と、モータの可動範囲に渡りモータを駆動して、モータの可動範囲に対応する回転量を検出する初期化手段とを備え、予め知られたレンズの可動範囲に対応する回転量とモータの可動範囲に対応する回転量とから、レンズの可動範囲に対応する回転範囲内で前記モータの回転を制御してレンズの位置調整を行うことを特徴としている。

初期化手段においては、モータが所定の負荷を受けるまで所定の方向に回転させ、その後、所定の負荷を受けるまで逆方向に回転させてその間の回転量を検出することによりモータの可動範囲に対応する回転量を検出する。また、初期化手段においては、モータの可動範囲の中心がレンズの可動範囲の中心に一致するものとして、レンズの可動範囲とモータの回転量の対応を特定する。更に、初期化手段においては、逆方向に回転するモータが所定の負荷を受けて停止された後、レンズの可動範囲を画定する一方の端にレンズが位置するようにモータを回転させる。また、モータの回転が制御されるレンズの可動範囲に対応する回転範囲の両側には、マージンとなる領域が設けられる。

モータは好ましくはセンサレスＤＣモータであり、モータの回転は、例えば１つの相の逆起電力に基づいて生成されるパルス信号を用いて検出される。回転量は、パルス信号のパルス数のカウント値で表される。また、レンズ位置調整機構は、例えばズーム用のレンズ位置調整機構である。

所定の方向は、ズームインする方向に対応し、その逆方向はズームアウトする方向に対応する。初期化動作終了時に、レンズはレンズの可動範囲のズームアウト側の端部に配置される。

また、レンズ位置調整機構は、電子内視鏡の電源がオフ状態とされてから所定時間以上の時間が経過してから電源がオン状態とされたかを判定する瞬停検知手段を備え、所定時間以上の時間が経過している場合に、初期化手段が実行される。パルス数のカウント値は不揮発性のメモリに記録されており、電源の投入が所定時間よりも短い間に行われる場合、記録されたカウント値に基づいてモータの回転が制御され、レンズの位置調整が行われる。

レンズ位置制御装置は、メンテナンスを促すメンテナンス報知手段を更に備え、カウント値の積算値を不揮発性メモリに記録し、メンテナンス報知手段は、積算値に基づいてメンテナンスを促す。更にメンテナンス報知手段は、モータの回転周波数の低下に基づいてメンテナンスを促す。

本発明の電子内視鏡システムは、上記レンズ位置制御装置を備え、上記カウント値に基づきレンズの位置を示す表示を行うことを特徴としている。

本発明によれば、トルクワイヤを用いてレンズの駆動を行う電子内視鏡装置において、簡略・小型な構成で、挿入部の細径化を図り、かつ高い精度でレンズ位置制御を行うことができる。

本発明の一実施形態である電子内視鏡システムの構成を示す概略図である。 本実施形態の電子内視鏡（スコープ本体）の電気的、機械的な構成を模式的に示すブロック図である。 モータ駆動回路および制御部の構成を示すブロック図である。 モータ駆動回路から出力される３相駆動信号（Ｕ、Ｖ、Ｗ）とモータ駆動回路において生成される１回転検出信号の対応を示すタイミングチャートである。 初期化動作におけるモータの回転と、カム環の位置(レンズ位置)の関係を示す図である。 Ｔｅｌｅ／Ｗｉｄｅ間における現在のズーミング状態を示すための画面表示の１例である。 本実施形態のレンズ位置制御処理のフローチャートである。 本実施形態の瞬停検知処理に利用される瞬停検知回路の回路図である。 本実施形態の瞬停検知処理のフローチャートである。 本実施形態のメンテナンス情報報知処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。

電子内視鏡システムは、一般にスコープ本体（電子内視鏡）１０と、スコープ本体が着脱自在に取り付けられるプロセッサ装置１１と、内視鏡画像を表示するモニタ装置１２を備える。スコープ本体１１は、可撓管からなり体内や管孔内に挿入される挿入部１３と、ユーザにより把持・操作され、挿入部１３の基端部が連結される操作部１４と、プロセッサ装置１１に着脱され、スコープ本体１０とプロセッサ装置１１とを電気的、光学的に接続するコネクタ部１５と、操作部１４とコネクタ部１５の間を連絡するユニバーサルコード１６とから構成される。

プロセッサ装置１１には、例えば、画像処理ユニットとともに光源部（図示せず）が設けられ、光源部からはコネクタ部１５から挿入部１３の先端部まで配設されたライトガイドファイバ（図示せず）を通して照明光が伝送され照射される。挿入部１３の先端部に設けられた撮像素子で撮影された映像は、挿入部１３、操作部１４、ユニバーサルコード１６、コネクタ部１５を介してプロセッサ装置１１へと送られ、所定の画像処理が施された後、モニタ装置１２に表示される。

図２は、図１に示されたスコープ本体１０の電気的な構成およびレンズ駆動系の機械的な構成を模式的に示すブロック図である。

挿入部１３の先端部には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子１７が配置される。本実施形態において、撮像素子１７はＣＣＤであり、ＣＣＤ１７の撮像面には、レンズ(レンズ群)１８を介した映像が投影される。レンズ１８はズーム用のレンズ（レンズ群）を備え（図示せず）、ズーム用レンズは、光軸方向に摺動自在なレンズ保持枠（図示せず）に保持される。従来周知のように、レンズ保持枠に設けられたピンと、カム環１９に設けられたカム溝との係合により、カム環１９の光軸周りの回転運動が、レンズ保持枠の光軸方向の直線運動に変換され、ズーム用レンズの位置が調整される（レンズ位置調整機構）。これにより、ＣＣＤ１７ではズーム用レンズ（図示せず）の位置に応じた倍率の画像が撮影される。

また、カム環１９の外周面には周方向に沿ってギア部（図示せず）が形成され、ギア部には、ギア２０が係合される。ギア２０には、挿入部１１内に配設されるトルクワイヤ２１の一端が接続され、他端は操作部１４に設けられたモータ２２に減速ギア２３を介して接続される。すなわち、モータ２２の回転されると回転力がトルクワイヤ２１を介してギア２０に伝達され、カム環１９は光軸周りに回転される。

モータ２２は、例えば３相のセンサレス・ブラシレス・ＤＣモータであり、コネクタ部１５に設けられたモータ駆動回路２４からユニバーサルコード１６（図１参照）を介して送られる３相駆動信号（Ｕ、Ｖ、Ｗ）により制御される。モータ駆動回路２４は、コネクタ部１５に設けられた制御部２５により制御され、モータ駆動回路２４は、後述するようにモータ２２の回転を検知して制御部２５へと出力する。

なお、操作部１４には、ズーム機能における望遠（ズームイン）、広角（ズームアウト）をそれぞれ指示するためのＴｅｌｅスイッチ２６およびＷｉｄｅスイッチ２７を含む入力部２８が設けられる。Ｔｅｌｅスイッチ２６、Ｗｉｄｅスイッチ２７の操作信号は、制御部２５へと送られ、制御部２５はこの操作信号に従ってモータ駆動回路２４を通して、モータ２２の回転方向を含めた駆動を制御する。

ＣＣＤ１７の駆動は、コネクタ部１５に設けられたＣＣＤ駆動回路２９から出力されるＣＣＤ駆動パルス信号により制御され、ＣＣＤ駆動回路２９は、制御部２５により制御される。またＣＣＤ１７で生成された画像信号は、コネクタ部１５に設けられたＣＣＤ信号処理部３０へと出力される。ＣＣＤ信号処理部３０はアナログフロントエンドに対応し、ＣＣＤ１７からのアナログ画像信号に対して、初段増幅、相関二重サンプリング、ＡＤ変換を施し、制御部２５へと出力する。

また、制御部２５には、通信制御部３１が接続されており、通信制御部３１は、制御部２５に入力されたデジタルの画像信号や各種制御信号をプロセッサ装置１１（図１参照）の画像処理ユニットへ出力するとともに、プロセッサ装置１１から受信した各種制御信号を制御部２５へ入力する。

次に図３、図４を参照して、本実施形態におけるモータ駆動回路２４および制御部２５の構成の詳細について説明する。なお、図３は、モータ駆動回路２４および制御部２５の構成を示すブロック図であり、図４は、モータ駆動回路２４から出力される３相駆動信号（Ｕ、Ｖ、Ｗ）とモータ駆動回路２４において生成される１回転検出信号の対応を示すタイミングチャートである。

本実施形態において、モータ駆動回路２４は、３相センサレスモータ制御ロジック回路３２、ドライブ回路３３、位相検出回路３４などから構成される。３相センサレスモータ制御ロジック回路３２は、モータ２２に与えるＵ、Ｖ、Ｗ相のパルス波形を生成し、ドライブ回路３３は、このパルス波形に基づいて、モータ２２のＵ、Ｖ、Ｗ端子に実際に印加されるＵ、Ｖ、Ｗ相の電圧を出力する。また、モータ２２と３相センサレスモータ制御ロジック回路３２を結ぶＵ、Ｖ、Ｗ信号線は、３つのコンパレータ３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗの一方の入力端子にそれぞれ接続され、他方の入力端子には参照電圧Ｖ_ＲＥＦが入力される。

ＵＶＷ各相に印加される電圧がオフ状態のとき、対応する相では逆起電力により負電圧が発生する。本実施形態では、コンパレータ３５Ｕ、３５Ｖ、３５Ｗの各々で、各相の逆起電力の発生を検知し位相検出回路３４においてモータ２２の位相を検出する。また、ある１つの相に対する上記コンパレータからの出力は、モータ２２の一回転に対応する周期のパルス信号となるため、本実施形態ではこれを１回転検出信号ＦＧとして制御部２５へと出力する。なお図４には、各相における位相検出のタイミングも示される。

制御部２５は、マイコン３６を備え、３相センサレスモータ制御ロジック回路３２は、マイコン３６によって制御される。マイコン３６には位相検出回路３４から、例えばＵＶＷの各相に対応した逆起電力検出パルスのうちの少なくとも１つが入力される。本実施形態ではＵ相が１回転検出信号ＦＧとして利用され、マイコン３６に入力される。マイコン３６では、１回転検出信号ＦＧに基づいてモータ２２の回転角に対応する回転量が算出され、モータ回転量からレンズ位置の制御が行われる。なお、マイコン３６には、不揮発性メモリ３７、瞬停検知回路３８も接続されているが、これらの役割については後述する。

図５を参照して、本実施形態のレンズ位置の初期化動作について説明する。なお、初期化動作は、電子内視鏡の電源投入時など、レンズ位置制御処理に先立ってマイコン３６において実行される。

トルクワイヤを用いて回転力をレンズ駆動機構に伝達する構成では、レンズの移動（本実施形態ではカム環の回転）が係止機構により停止しても、モータはワイヤが捻られて一定のトルクが発生するまで回転する。このため、モータの回転範囲（可動範囲）はレンズの機械的な可動範囲よりも広くなる。

すなわち、モータ２２の回転量からレンズ位置を制御する場合、モータ２２の回転量とカム環１９の位置（レンズ位置）の間の対応を求める必要がある（図２参照）。図５は、初期化動作におけるモータ２２の回転と、カム環１９の位置(レンズ位置)の関係を示すもので、横軸はモータ２２の回転量に対応し、縦軸は時間に対応する。また、図５において、左側がＴｅｌｅ（望遠）側、右側がＷｉｄｅ（広角）側に対応し、時間は上から下へと経過する。なお、本実施形態では、モータ２２の回転量は、１回転検出信号ＦＧのカウント値（例えば正転時に加算、反転時に減算して求めるパルス数）として求められる。

区間Ａ１は、トルクワイヤ２１の捩りによる変位も含めたのモータ２２の可動領域（回転可能な範囲）を示す。区間Ａ３は、モータ２２とカム環１９の回転比（ギア２０、２３を含めたギア比）から計算されるカム環１９の可動範囲に対応するモータ２２の回転範囲である。例えば、モータ２２の７９回転に付きカム環１９が１回転し、カム環１９が機械的に回転可能な範囲が１．５回転のとき、カム環１９の可動範囲に渡る１回転検出信号ＦＧのカウント数は１１８．５（＝７９×１．５）となる。

また区間Ａ２は、モータ２２の回転制御に使用される領域を示す。すなわち、カム環１９をＴｅｌｅ端やＷｉｄｅ端に正確かつ確りと位置決めするには、カム環１９を係止機構であるストッパー等に当て付ける構成とすることが好ましいので、本実施形態では、設計値から計算されるカム環１９の回転可能範囲のＴｅｌｅ端側に２０パルス分、Ｗｉｄｅ端側に３０パルス分のマージンを設けている。

内視鏡起動時などの初期状態において、レンズ１８やカム環１９の位置は不明である。カム環１９が起動時に図５の点Ｐ０にあるとき、本実施形態の初期動作では、まずモータ２２を、所定の負荷を受けて回転が略停止する点Ｐ１まで、Ｔｅｌｅ方向へと回転させる（例えばワイヤの捩りトルクが所定値に達するまで）。Ｔｅｌｅ方向への回転が停止されると、次にモータ２２は、Ｗｉｄｅ方向へ、所定の負荷を受けて回転が略停止する点Ｐ２まで回転される（例えばワイヤの捩りトルクが所定値に達するまで）。このとき点Ｐ１〜点Ｐ２へ至るまでのＦＧパルスの数が計数される。

点Ｐ１、Ｐ２間のパルス数は、略ワイヤ可動領域Ａ１に対応し、トルクワイヤ２１の捩り特性は左右の回転に対して対称なので、カム環１９の機械的な可動範囲Ａ３の中心は、点Ｐ１、Ｐ２の中心に一致する。このことから、本実施形態の初期化動作では、点Ｐ１、Ｐ２間の中心からＷｉｄｅ側へ９０パルス（可動範囲Ａ３の半分である６０パルス＋Ｗｉｄｅ側マージン３０パルス）移動した位置Ｐ３をレンズ位置制御処理における原点とし、モータ２２をこの位置まで回転する。

すなわち、モータ２２は、点Ｐ２から再びＴｅｌｅ側へ回転され、点Ｐ１、Ｐ２間の全パルス数からカム環可動範囲Ａ３の半分の区間のパルス数とＷｉｄｅ側マージンのパル数とを差し引いたパルス数分、モータ２２の回転が戻され、このときのＦＧパルスのカウント値が位置情報として不揮発性メモリ３７に記憶されこの初期化動作は終了する。

この後、点Ｐ３を原点として、区間Ａ２でレンズ位置制御が実行され、ＦＧパルスのカウント値は、位置情報として不揮発性メモリ３７に随時記憶される。なお、カム環１９の可動範囲に渡る１回転検出信号ＦＧのカウント数が１１８．５で、Ｔｅｌｅ端側マージンが２０パルス、Ｗｉｄｅ端側マージンが３０パルスのとき、制御に使用される領域（区間Ａ２）は、１６８パルス（２０＋１１８＋３０）分の区間となる。

また、本実施形態のレンズ位置制御では、現在のズーミング状態を示すための表示を行う。すなわち、図６に示されるように、モニタ装置１２（図１参照）の画面３９には、例えば撮影された内視鏡画像を表示する内視鏡画像表示領域ＩＭＧに隣接して、Ｔｅｌｅ／Ｗｉｄｅ表示領域ＩＤが設けられる。Ｔｅｌｅ／Ｗｉｄｅ表示領域ＩＤは、１回転検出信号ＦＧのパルス数のカウント値に対応した表示を行い、現在のズーミングの状態（あるいはレンズ／カム環位置）を表示する。

図６の例では、Ｔｅｌｅ／Ｗｉｄｅ表示は、複数（５個）の矩形領域を直線状に並べ、一端をＷｉｄｅ端、他方をＴｅｌｅ端に対応させ、現カム環１９の位置に対応する矩形領域が例えば他の矩形領域とは異なる色、明るさなどで表示される。例えば、レンズ１８（図２参照）がＷｉｄｅ端（原点）からＴｅｌｅ端方向に移動するときに、１回転検出信号ＦＧであるパルスのカウント値はインクリメントされ、逆向きに移動されるときにディクリメントされる。各矩形領域は、それぞれ所定の範囲のカウント値に対応し、現カウント値に対応する矩形領域の表示が上述したような形式で変更される。なお、表示方法としては、数値を用いることも可能であり、倍率や焦点距離に変換した値を用いることもできる。

図７を参照して、初期化動作後にマイコン３６（図３参照）において実行されるレンズ位置制御処理について説明する。図７は、レンズ位置制御処理のフローチャートであり、マイコン３６では所定のタイミングで繰り返し実行される。

ステップＳ１００では、Ｔｅｌｅ／Ｗｉｄｅスイッチ２６、２７の何れかが操作されたか否かが判定される。何れのスイッチも操作されていない場合には、この処理は終了する。ステップＳ１００において、Ｔｅｌｅ／Ｗｉｄｅスイッチ２６、２７の何れかが操作されたと判定されると、ステップＳ１０２において、操作されたスイッチが何れであるか、すなわちＴｅｌｅ／Ｗｉｄｅ何れの方向への移動が指示されたのかが判定される。

ステップＳ１０２において、操作されたスイッチがＴｅｌｅスイッチ２６であると判定された場合には、ステップＳ１０４において、現在の位置情報（ＦＧパルスカウント値）がＴｅｌｅ端に対応しているか否かが判定される。現在の位置情報が既にＴｅｌｅ端に達している場合には、これ以上Ｔｅｌｅ方向へ向けたのモータ２２（図２、３）の回転は行わないので、このレンズ位置制御処理は終了する。一方、ステップＳ１０４において、現在の位置情報がＴｅｌｅ端に対応していない場合には、ステップＳ１０６においてモータ２２のＴｅｌｅ方向への回転が開始される。

モータ２２のＴｅｌｅ方向への回転は、次のステップＳ１０８においてＦＧパルスが検出されるまで続けられ、ＦＧパルスが検出されると、モータ２２の回転を停止する。また、ステップＳ１１０において位置情報であるＦＧパルスのカウント値が＋１インクリメントされ、不揮発性メモリ３７に記憶された位置情報が更新される。その後、更新されたカウント値に基づいて、図６に示したＴｅｌｅ／Ｗｉｄｅ表示領域ＩＤの表示が適宜更新され、このレンズ位置制御処理は終了する。

一方ステップＳ１０２において、操作されたスイッチがＷｉｄｅスイッチ２７であると判定された場合には、ステップＳ１１４において、現在の位置情報（ＦＧパルスカウント値）がＷｉｄｅ端に対応しているか否かが判定される。現在の位置情報が既にＷｉｄｅ端に達している場合には、これ以上Ｗｉｄｅ方向へ向けたのモータ２２（図２、３）の回転は行わないので、このレンズ位置制御処理は終了する。一方、ステップＳ１１４において、現在の位置情報がＷｉｄｅ端に対応していない場合には、ステップＳ１１６においてモータ２２のＷｉｄｅ方向への回転が開始される。

モータ２２のＷｉｄｅ方向への回転は、次のステップＳ１１８においてＦＧパルスが検出されるまで続けられ、ＦＧパルスが検出されると、モータ２２の回転を停止する。また、ステップＳ１２０において位置情報であるＦＧパルスのカウント値が−１ディクリメントされ、不揮発性メモリ３７に記憶された位置情報が更新される。その後、更新されたカウント値に基づいて、図６に示したＴｅｌｅ／Ｗｉｄｅ表示領域ＩＤの表示が適宜更新され、このレンズ位置制御処理は終了する。

また、本実施形態のマイコン３６では、瞬停検知処理およびメンテナンス情報報知処理が実行される。瞬停検知処理は、電源投入時に１回のみ実行され、メンテナンス情報報知処理は、電源投入後、モータ２２が駆動されている間に適宜実行される。以下、図３、図８〜１０を参照して、本実施形態における瞬停検知処理およびメンテナンス情報報知処理について説明する。

図８は、瞬停検知処理に利用される瞬停検知回路３８の回路図であり、図９は瞬停検知処理のフローチャートである。なお、瞬停検知処理は、生検処置中などに電源が意図せずオフ状態とされ、その後直ぐに電源が再投入されたときなどに初期化動作が行われることを防止するもので、初期化動作による処置の中断を防止し、電源再投入後、術者が直ちに処置を継続できるようにする。

瞬停検知回路３８は、主にコンデンサ４０、オペアンプ４１、コンパレータ４２、基準電圧Ｅ_ＲＥＦから構成される。内視鏡の主電源Ｖｃｃには、抵抗Ｒ１を介して一端がグランドに接続されたコンデンサ４０に接続される。コンデンサ４０の抵抗Ｒ１側の端子は、オペアンプ４１の非反転入力端子に接続される。オペアンプ４１は、ボルテージホロワとして利用され、その出力端子はコンパレータ４２の非反転入力端子に接続される。また、コンパレータ４２の反転入力端子には、基準電圧Ｅ_ＲＥＦが接続される。コンパレータ４２の出力端子は、抵抗Ｒ２を介して主電源Ｖｃｃに接続されるとともに、マイコン３６に接続される。

すなわち、瞬停検知回路３８は、主電源Ｖｃｃがオフされてからのコンデンサ４０の電圧を基準電圧Ｅ_ＲＥＦでモニタし、次に主電源Ｖｃｃがオンされたときに、コンデンサ４０の電圧が基準電圧Ｅ_ＲＥＦ以上のときには、マイコン３６にＨＩＧＨの信号を出力し、基準電圧Ｅ_ＲＥＦよりも低いときにはＬＯＷの信号を出力する。これにより、マイコン３６は、主電源Ｖｃｃがオフされていた時間が所定時間以内であったか否かを判断することができ、これに基づいて図９に示される瞬停検知処理を行う。なお、所定時間は、時定数や基準電圧Ｅ_ＲＥＦを調整することにより設定される。

瞬停検知処理は、電子内視鏡の主電源がオンされたときに実行され、ステップＳ２００において、瞬停検出回路３８からの出力信号がＨＩＧＨであるか否かが判定される。瞬停検出回路３８からの出力信号がＨＩＧＨであると判定されたときには、電源がオフ状態にあった時間は短時間であり、一時的に電源が落ちただけと考えられ、カム環１９の位置は電源がオフ状態となったときから変化していないと判断できる。このため、信号がＨＩＧＨと判定されたときには、ステップＳ２０２において、位置情報（ＦＧパルスのカウント値）が不揮発性メモリ３７から読み出され、この瞬停検知処理は終了する。なお、読み出された位置情報は、その後実行されるレンズ位置制御処理において使用される。

一方、ステップＳ２００において、瞬停検出回路３８からの出力がＬＯＷであると判定された場合には、前回電源がオフされてからかなり時間が経過しているので、カム環１９の位置は不明であり、ステップＳ２０４において、図５を参照して説明された初期化動作が実行される。ステップＳ２０４の初期化動作終了時には、ＦＧパルスのカウント値が位置情報として不揮発性メモリ３７に記憶され、瞬停検知処理は終了する。

次に図１０のフローチャートを参照して、メンテナンス情報報知処理について説明する。メンテナンス情報報知処理は、例えばレンズ位置制御処理と並行して実行される。より具体的には、図７のステップＳ１０６、Ｓ１０８の間およびステップＳ１１６、Ｓ１１８の間に実行される。

ステップＳ３００では、１回転検出信号ＦＧから、モータ２２の回転数周波数を検知し、検知された回転周波数が所定値以下であるか否かが判定される。モータの回転周波数は、モータが経年劣化すると低下するので、これが所定値以下の場合には、モータ２２の劣化が進みメンテナンスが必要と判断されるので、ステップＳ３０４において、メンテナンスを促す表示を行いこの処理は終了し、次にモータ２２が駆動される際に再び実行される。なお、メンテナンス報知方法としては、モニタ装置１２（図１参照）への文字や記号の表示や、ランプの点灯など視覚的な方法や、警告音を鳴らすなど聴覚的な方法などが利用される。

ステップＳ３００においてモータの回転周波数が所定値よりも大きい場合には、ステップＳ３０２において、ＦＧパルスの積算カウント値が規定値以上であるか否かが判定される。なお、ＦＧパルスのカウント値は、モータ一回転毎に検出される信号で位置情報としてのカウント値を更新する際に積算されて不揮発性メモリ３７に記憶されている。積算カウント値が規定値以上の場合には、モータ２２のそれまでの耐久回転回数が、規定値を上回っているので、ステップＳ３０４においてメンテナンスを促す表示を行いこの処理は終了する。また規定値以上でない場合には、メンテナンスの必要はないので、メンテナンスを促す表示を行うことなく処理は終了する。

以上のように、本実施形態によれば、センサレス、ブラシレスモータを利用しながらも、簡略な構成でモータの回転を把握し、ワイヤの捩りを考慮してカム環あるいはレンズの位置との対応を取ることができるので、挿入部先端にセンサを設けることなく、高い精度でレンズ位置の制御を行うことができ、挿入部の細径化を図るとともに、駆動部の小型化も図ることができる。

更に、本実施形態では、レンズ位置や、カム環位置に対応する位置情報をメモリに記憶し、瞬停検知において、電源のオフが短時間である場合には、初期化動作を行うことなく、レンズ位置制御を継続することができるので、内視鏡観察または、生検時に意図せず電源がオフとなってしまったときなどに術者が適切に対応することが可能となる。

また、本実施形態では、モータの回転周波数を検知することや、位置情報としてのカウント値を積算してメモリに記憶することにより、メンテナンス情報を得ることが可能となり、メンテナンスを促す表示を行うことも可能になる。

なお、本実施形態では、ズームレンズを例に説明を行ったが、トルクワイヤを用いてレンズの駆動を行う構成であれば、ズームレンズの駆動に限定されるものではない。また、本実施形態ではレンズ駆動にカム環を用いたが、従来周知の他の方式であってもトルクワイヤを用いる構成であれば本願発明を適用することができる。

本実施形態では、３相ブラシレス、センサレスＤＣモータの１回転毎の回転を検知する構成としたが、ｎ相のモータにおいて１回転毎にｎ個のパルスを検出する構成とすることもできる。また、センサ付のモータを用いることも可能であるが、この場合には、センサ検出信号を用いる。

なお、メンテナンス情報報知処理は、回転周波数のみ、あるいは積算カウント値のみを用いてもよく、また両者がともに規定値を満たしているときのみ報知する構成とすることもできる。

１０ スコープ本体（電子内視鏡）
１１ プロセッサ装置
１２ モニタ装置
１３ 挿入部
１４ 操作部
１５ コネクタ部
１７ 撮像素子（ＣＣＤ）
１８ レンズ
１９ カム環（レンズ位置調整機構）
２０ ギア
２１ トルクワイヤ
２２ モータ
２４ モータ駆動回路
２５ 制御部
２６ Ｔｅｌｅスイッチ
２７ Ｗｉｄｅスイッチ
３４ 位相検出回路
３６ マイコン
３７ 不揮発性メモリ
３８ 瞬停検知回路
３９ 画面

Claims (15)

1. レンズの位置を調整するためのレンズ位置調整機構と、
   前記レンズ位置調整機構に動力を供給するモータと、
   前記モータの動力を前記レンズ位置調整機構に伝達するトルクワイヤと、
   前記モータの回転を検知し、回転量を算出する回転量検出手段と、
   前記モータの可動範囲に渡り前記モータを駆動して、前記モータの可動範囲に対応する回転量を検出する初期化手段とを備え、
   前記レンズの可動範囲に対応する回転量と前記モータの可動範囲に対応する回転量とから、前記レンズの可動範囲に対応する回転範囲内で前記モータの回転を制御して前記レンズの位置調整を行う
   ことを特徴とする電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
2. 前記初期化手段において、前記モータが所定の負荷を受けるまで所定の方向に回転させ、その後、所定の負荷を受けるまで逆方向に回転させてその間の回転量を検出することにより前記モータの可動範囲に対応する回転量を検出することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
3. 前記初期化手段において、前記レンズの可動範囲の中心が前記モータの可動範囲の中心に一致するものとして、前記レンズの可動範囲と前記モータの回転量の対応を特定することを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
4. 前記初期化手段において、前記逆方向に回転する前記モータが前記所定の負荷を受けて停止された後、前記レンズの可動範囲を画定する一方の端に前記レンズが配置されるように前記モータを回転させることを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
5. 前記モータの回転が制御される前記レンズの可動範囲に対応する前記回転範囲の両側にマージンとなる領域が設けられることを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
6. 前記モータがセンサレスＤＣモータであり、前記モータの回転が、１つの相の逆起電力に基づいて生成されるパルス信号を用いて検出されることを特徴とする請求項１〜５に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
7. 前記回転量を、前記パルス信号のパルス数のカウント値で表すことを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
8. 前記レンズ位置調整機構がズーム用のレンズ位置調整機構であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
9. 前記所定の方向がズームインに対応し、前記逆方向がズームアウトに対応することを特徴とする請求項８に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
10. 前記初期化動作終了時に、前記レンズが前記レンズの可動範囲の前記ズームアウト側の端に位置することを特徴とする請求項９に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
11. 前記電子内視鏡の電源がオフ状態とされてから所定時間以上の時間が経過してから前記電源がオン状態とされたかを判定する瞬停検知手段を備え、前記所定時間以上の時間が経過している場合、前記初期化手段が実行されることを特徴とする請求項７に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
12. 前記カウント値を不揮発性メモリに記録し、前記電源の投入が前記所定時間よりも短い間に行われる場合、前記カウント値に基づいて前記モータの回転が制御され、前記レンズの位置調整が行われることを特徴とする請求項１１に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
13. メンテナンスを促すメンテナンス報知手段を備え、前記カウント値の積算値を不揮発性メモリに記録し、前記メンテナンス報知手段が前記積算値に基づいて前記メンテナンスを促すことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
14. 前記メンテナンス報知手段が、前記モータの回転周波数の低下に基づいて前記メンテナンスを促すことを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
15. 請求項７に記載のレンズ位置制御装置を備え、前記カウント値に基づき前記レンズの位置を示す表示を行うことを特徴とする電子内視鏡システム。
    

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