JP2011019628A - Lens position controlling device of electronic endoscope - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the diameter of an insertion portion by a simple and compact structure, and to control the lens position with a high degree of accuracy in an electronic endoscope apparatus which drives a lens by using a torque wire. <P>SOLUTION: In the electronic endoscope, feedback control for keeping the rotational speed of a lens driving motor constant is performed. In the power activation, the motor is rotated to a Tele side until a point P1 where a motor command voltage is higher than a threshold value. Then, the motor is rotated to a Wide side until a point P2 where the motor command voltage is higher than a threshold value. The amount A1 of rotations corresponding to a rotatable range is detected in the rotation from the point P1 to the point P2. A region A2 used for the control of the motor in the lens position control is set from the number of rotations corresponding to a mechanical movable range A3 of a cam ring which is obtained in terms of the design by considering that the center of the mechanical movable range A3 of the cam ring coincides with the center of the rotatable range of the motor. The end point P3 of the Wide side in the use region A2 is determined as the origin in the processing of the lens position control. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

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。   The present invention relates to an electronic endoscope having a moving mechanism in an optical system, and more particularly to a lens position control mechanism using a torque wire.

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)。   A magnifying endoscope in which an imaging optical system of an electronic endoscope is provided with a zoom mechanism and the observation magnification is variable is known. The zoom lens provided at the distal end of the endoscope insertion portion is driven, for example, by transmitting the rotational driving force of a motor provided at the operation portion to the distal end of the insertion portion via a torque wire. The position of the zoom lens is detected using, for example, an encoder provided at the distal end of the insertion portion. However, the configuration in which the sensor is provided at the distal end of the insertion portion is disadvantageous in reducing the diameter of the endoscope insertion portion, and the structure becomes complicated. In order to solve such a problem, a configuration has been proposed in which the lens position is grasped from the time required for the zoom lens to move between the driving ends and the operation time of the zoom switch (Patent Document 1).

特許第3936512号公報Japanese Patent No. 3936512

しかし、特許文献1のような構成では、モータやトルクワイヤ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。   However, the configuration as in Patent Document 1 cannot cope with a speed change due to deterioration of a motor or a torque wire over time. It is also possible to grasp the lens position from the rotation angle of the motor, but since the wire is twisted, the rotation range of the motor is wider than the mechanical movable range of the lens, so accurate lens position control is possible. This must be taken into account to do so.

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。   It is an object of the present invention to reduce the diameter of an insertion portion with a simple and small configuration and to perform lens position control with high accuracy in an electronic endoscope apparatus that drives a lens using a torque wire. It is said.

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、モータの動力を前記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、モータの実回転速度を検知し、モータの回転速度が一定となるように制御を行う速度制御手段と、モータの可動範囲の端点を検出する端点検出手段と、端点検出手段により検出されたモータの可動範囲の一端から他端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、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い、端点検出手段における端点の検出が、速度制御手段における指令信号の値に基づいて行われることを特徴としている。   The lens position control device for an electronic endoscope according to the present invention includes a lens position adjustment mechanism for adjusting the position of the lens, a motor for supplying power to the lens position adjustment mechanism, and the power of the motor to the lens position adjustment mechanism. A torque wire to be transmitted; a rotation amount detection means for detecting rotation of the motor and calculating a rotation amount; and a speed control means for detecting an actual rotation speed of the motor and controlling the rotation speed of the motor to be constant. The end point detecting means for detecting the end point of the movable range of the motor, and the motor is driven from one end of the movable range of the motor detected by the end point detecting means to the other end to detect the rotation amount corresponding to the movable range of the motor Initialization means for controlling the rotation of the motor within the rotation range corresponding to the movable range of the lens from the rotation amount corresponding to the movable range of the lens and the rotation amount corresponding to the movable range of the motor. Adjust the position of the lens and, the end point detection in end point detection means, and characterized by being performed based on the value of the command signal in the speed control means.

端点検出手段は、例えば指令信号の値を閾値と比較することで端点を検出する。あるいは端点検出手段は、例えば指令信号の値の増減をモニタして端点を検出する。実回転速度は、例えばモータが所定回転する間に計数される基準クロックの数に基づいてモニタされる。   The end point detecting means detects the end point by comparing the value of the command signal with a threshold value, for example. Alternatively, the end point detection means detects the end point by monitoring increase / decrease in the value of the command signal, for example. The actual rotation speed is monitored based on, for example, the number of reference clocks counted during a predetermined rotation of the motor.

初期化手段において、レンズの可動範囲の中心がモータ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ことが好ましい。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マージンとなる領域が設けられることが好ましい。   In the initialization unit, it is preferable that the correspondence between the lens movable range and the motor rotation amount is specified on the assumption that the center of the lens movable range coincides with the center of the motor movable range. It is preferable that a margin area is provided on both sides of the rotation range corresponding to the movable range of the lens whose rotation of the motor is controlled.

モータは小型化する上で、センサレスDCブラシレスモータもしくはDCブラシレスモータであることが好ましい。センサレスDCブラシレスモータの場合、モータの回転が、1つの相の誘導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が好ましい。   The motor is preferably a sensorless DC brushless motor or a DC brushless motor in order to reduce the size. In the case of a sensorless DC brushless motor, the rotation of the motor is preferably detected using a pulse signal generated based on an induced electromotive force of one phase.

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り、このとき、初期化動作終了時に、レンズがレンズの可動範囲のズームアウト側の端に位置することが好ましい。   The lens position adjustment mechanism is, for example, a lens position adjustment mechanism for zooming. At this time, it is preferable that the lens is positioned at the zoom-out side end of the movable range of the lens at the end of the initialization operation.

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。   According to the present invention, in an electronic endoscope apparatus that drives a lens using a torque wire, it is possible to reduce the diameter of an insertion portion and perform lens position control with high accuracy with a simple and small configuration. it can.

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。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an electronic endoscope system according to an embodiment of the present invention. 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。It is a block diagram which shows typically the electrical and mechanical structure of the electronic endoscope (scope main body) of this embodiment. 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。It is a block diagram which shows the structure of a motor drive circuit and a control part. 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。6 is a timing chart showing a correspondence between a three-phase drive signal (U, V, W) output from the motor drive circuit and a single rotation detection signal generated in the motor drive circuit. 1回転検出信号FGと、一定周期で出力される基準クロック(パルス)信号CLKの関係を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing the relationship between a single rotation detection signal FG and a reference clock (pulse) signal CLK output at a constant period. モータの速度制御に関わる制御ブロック図である。It is a control block diagram in connection with the speed control of a motor. 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。It is a figure which shows the relationship between the rotation of the motor in initialization operation | movement, and the position (lens position) of a cam ring. 本実施形態の初期化動作処理のフローチャートである。It is a flowchart of the initialization operation | movement process of this embodiment. モータの回転が開始されてからトルクワイヤが捩られて停止するまでのモータ回転周波数の変化、およびモータ指令電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the motor rotation frequency after the rotation of a motor is started until a torque wire is twisted and stops, and the change of a motor command voltage. 第1実施形態におけるTele/Wide端検出処理1のフローチャートである。It is a flowchart of Tele / Wide end detection processing 1 in the first embodiment. モータの回転が開始されてからトルクワイヤが捩られて停止するまでのモータ回転周波数の変化、およびモータ指令電圧の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the motor rotation frequency after the rotation of a motor is started until a torque wire is twisted and stops, and the change of a motor command voltage. 第2実施形態におけるTele/Wide端検出処理2のフローチャートである。It is a flowchart of Tele / Wide end detection processing 2 in the second embodiment.

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、本発明の第1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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the electronic endoscope system according to the first embodiment of the present invention.

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。   The electronic endoscope system generally includes a scope main body (electronic endoscope) 10, a processor device 11 to which the scope main body is detachably attached, and a monitor device 12 that displays an endoscopic image. The scope body 11 includes a flexible tube, an insertion portion 13 that is inserted into a body or a tube hole, an operation portion 14 that is gripped / operated by a user and to which a proximal end portion of the insertion portion 13 is coupled, and a processor device 11. And a connector portion 15 that electrically and optically connects the scope main body 10 and the processor device 11 and a universal cord 16 that communicates between the operation portion 14 and the connector portion 15.

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。   The processor device 11 includes, for example, a light source unit (not shown) together with the image processing unit, and a light guide fiber (not shown) disposed from the light source unit to the distal end of the insertion unit 13 from the connector unit 15. Illumination light is transmitted through and irradiated. The video imaged by the image sensor provided at the distal end of the insertion unit 13 is sent to the processor device 11 via the insertion unit 13, the operation unit 14, the universal cord 16, and the connector unit 15, and predetermined image processing is performed. After being applied, it is displayed on the monitor device 12.

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。   FIG. 2 is a block diagram schematically showing the electrical configuration of the scope body 10 and the mechanical configuration of the lens driving system shown in FIG.

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。   An image sensor 17 such as a CCD or CMOS is disposed at the distal end of the insertion portion 13. In the present embodiment, the image pickup device 17 is a CCD, and an image through a lens (lens group) 18 is projected onto the image pickup surface of the CCD 17. The lens 18 includes a zoom lens (lens group) (not shown), and the zoom lens is held by a lens holding frame (not shown) that is slidable in the optical axis direction. As is well known in the art, due to the engagement between the pin provided on the lens holding frame and the cam groove provided on the cam ring 19, the rotational movement around the optical axis of the cam ring 19 is caused in the optical axis direction of the lens holding frame. It is converted into a linear motion, and the position of the zoom lens is adjusted (lens position adjusting mechanism). As a result, the CCD 17 captures an image with a magnification corresponding to the position of a zoom lens (not shown).

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13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。   A gear portion (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the cam ring 19 along the circumferential direction, and the gear 20 is engaged with the gear portion. One end of a torque wire 21 disposed in the insertion portion 13 is connected to the gear 20, and the other end is connected to a motor 22 provided in the operation portion 14 via a reduction gear 23. That is, the rotational force of the motor 22 is transmitted to the gear 20 via the torque wire 21, and the cam ring 19 is rotated around the optical axis.

モータ22は、例えば3相のセンサレスDCブラシレスモータであり、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。   The motor 22 is, for example, a three-phase sensorless DC brushless motor, and a three-phase drive signal (U, V, W) sent from the motor drive circuit 24 provided in the connector unit 15 via the universal cord 16 (see FIG. 1). ). The motor drive circuit 24 is controlled by a control unit 25 provided in the connector unit 15, and the motor drive circuit 24 detects the rotation of the motor 22 and outputs it to the control unit 25 as described later.

なお、操作部14には、ズーム機能における望遠(ズームイン/Tele)、広角(ズームアウト/Wide)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。   The operation unit 14 is provided with an input unit 28 including a tele switch 26 and a wide switch 27 for instructing telephoto (zoom-in / tele) and wide-angle (zoom-out / wide) in the zoom function, respectively. The operation signals of the tele switch 26 and the wide switch 27 are sent to the control unit 25, and the control unit 25 controls the driving including the rotation direction of the motor 22 through the motor drive circuit 24 according to the operation signal.

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。   The driving of the CCD 17 is controlled by a CCD driving pulse signal output from a CCD driving circuit 29 provided in the connector unit 15, and the CCD driving circuit 29 is controlled by the control unit 25. The image signal generated by the CCD 17 is output to a CCD signal processing unit 30 provided in the connector unit 15. The CCD signal processing unit 30 corresponds to an analog front end, performs first-stage amplification, correlated double sampling, and AD conversion on the analog image signal from the CCD 17 and outputs the result to the control unit 25.

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。   In addition, a communication control unit 31 is connected to the control unit 25, and the communication control unit 31 receives digital image signals and various control signals input to the control unit 25 as images of the processor device 11 (see FIG. 1). While outputting to a processing unit, the various control signals received from the processor apparatus 11 are input into the control part 25. FIG.

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FGの対応を示すタイミングチャートである。   Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the details of the configuration of the motor drive circuit 24 and the control unit 25 in the present embodiment will be described. 3 is a block diagram showing the configuration of the motor drive circuit 24 and the control unit 25, and FIG. 4 shows a three-phase drive signal (U, V, W) output from the motor drive circuit 24 and the motor drive circuit. 24 is a timing chart showing correspondence of one rotation detection signal FG generated at 24. FIG.

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の起動シーケンス及びモータ22に与えるU、V、W相のデジタル値を生成し、ドライブ回路33は、このデジタル値に基づいて、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VREFが入力される。 In the present embodiment, the motor drive circuit 24 includes a three-phase sensorless motor control logic circuit 32, a drive circuit 33, a phase detection circuit 34, and the like. The three-phase sensorless motor control logic circuit 32 generates a startup sequence of the motor 22 and digital values of U, V, and W phases to be given to the motor 22, and the drive circuit 33, based on the digital values, The U, V, and W phase voltages that are actually applied to the V and W terminals are output. The U, V, and W signal lines connecting the motor 22 and the three-phase sensorless motor control logic circuit 32 are connected to one input terminal of each of the three comparators 35U, 35V, and 35W, and the other input terminal has a reference voltage. V REF is input.

UVW各相に印加される電圧がオフ状態のとき、対応する相では回転速度に応じた誘導起電力により電圧が発生する。本実施形態では、コンパレータ35U、35V、35Wの各々で、各相の誘導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。   When the voltage applied to each phase of the UVW is in an off state, a voltage is generated by an induced electromotive force corresponding to the rotation speed in the corresponding phase. In the present embodiment, each of the comparators 35U, 35V, and 35W detects the generation of the induced electromotive force of each phase, and the phase detection circuit 34 detects the phase of the motor 22. In addition, since the output from the comparator for one phase is a pulse signal having a period corresponding to one rotation of the motor 22, this is output to the control unit 25 as a one-rotation detection signal FG in this embodiment. FIG. 4 also shows the timing of phase detection in each phase.

制御部25は、マイコン(または、FPGA)36、基準クロック計数回路37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(または、FPGA)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の各相に対応した誘導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。   The control unit 25 includes a microcomputer (or FPGA) 36 and a reference clock counting circuit 37, and the three-phase sensorless motor control logic circuit 32 is controlled by the microcomputer (or FPGA) 36. For example, at least one of induced electromotive force detection pulses corresponding to each phase of UVW is input to the microcomputer 36 from the phase detection circuit 34. In the present embodiment, the U phase is used as the single rotation detection signal FG and input to the microcomputer 36. In the microcomputer 36, a rotation amount corresponding to the rotation angle of the motor 22 is calculated based on the one rotation detection signal FG, and the lens position is controlled from the motor rotation amount.

また、基準クロック計数回路37には、タイミングジェネレータ(図示せず)から基準クロック信号CLKが入力されるとともに、位相検出回路34から1回転検出信号FGが入力される。図5は、1回転検出信号FGと、基準クロック(パルス)信号CLKの関係を示すタイミングチャートであり、基準クロック計数回路37では、モータ22が1回転し、FGパルスの立ち上がりが検出される毎に、その間のクロックパルス数が計数され、1回転の間の基準クロック信号CLKのパルス数がマイコン36へと出力される(なお、FGパルスの立下りを利用してもよい)。   The reference clock counting circuit 37 is supplied with a reference clock signal CLK from a timing generator (not shown) and a one-rotation detection signal FG from the phase detection circuit 34. FIG. 5 is a timing chart showing the relationship between the one-rotation detection signal FG and the reference clock (pulse) signal CLK. In the reference clock counting circuit 37, every time the motor 22 makes one rotation and the rising edge of the FG pulse is detected. In addition, the number of clock pulses during that time is counted, and the number of pulses of the reference clock signal CLK during one rotation is output to the microcomputer 36 (note that the falling edge of the FG pulse may be used).

基準クロック計数回路37で計数される基準クロック信号CLKの計数値は、モータ22が一回転に要する時間に比例する。すなわち、回転周波数は、基準クロック信号CLKの計数値の逆数に対応する。したがって、マイコン36では、基準クロック計数回路37の計数値から、回転周波数、すなわち回転速度をモニタできる。   The count value of the reference clock signal CLK counted by the reference clock counting circuit 37 is proportional to the time required for the motor 22 to make one rotation. That is, the rotation frequency corresponds to the reciprocal of the count value of the reference clock signal CLK. Therefore, the microcomputer 36 can monitor the rotation frequency, that is, the rotation speed, from the count value of the reference clock counting circuit 37.

次に図6を参照して、本実施形態におけるモータ22の速度制御について説明する。図6は、モータ22の速度制御に関わる制御ブロック図である。本実施形態のモータ22の速度制御では、回転数を目標周波数(回転速度)vに維持するようにモータ22に印加される電圧が制御される。上述したように位相検出回路34で1回転検出信号FGを生成し(ブロック40)、この1回転検出信号FGと基準クロック信号CLKから、マイコン36においてモータ22の回転周波数vfを算出し(ブロック41)、フィードバック信号として用いる。   Next, the speed control of the motor 22 in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a control block diagram related to the speed control of the motor 22. In the speed control of the motor 22 of the present embodiment, the voltage applied to the motor 22 is controlled so as to maintain the rotation speed at the target frequency (rotation speed) v. As described above, the phase detection circuit 34 generates the one rotation detection signal FG (block 40), and the microcomputer 36 calculates the rotation frequency vf of the motor 22 from the one rotation detection signal FG and the reference clock signal CLK (block 41). ), Used as a feedback signal.

すなわち、目標回転周波数(目標速度)vとモータ22の回転周波数vfの偏差が、例えばマイコン36から3相センサレスモータ制御ロジック回路32へ出力され、この偏差に対して所定の係数の下、比例演算Pおよび積分演算Iが施されて(ブロック42)、モータ22のUVW相に印加される電圧値を指示するデジタル値Mvが算出される。また、デジタル値Mvは、3相センサレスモータ制御ロジック回路32に設けられたリミッタ(ブロック43)においてその値を所定値(上限値)以下に制限され、回転方向に合わせてUVW相毎のタイミングでドライブ回路33へと出力される。   That is, the deviation between the target rotational frequency (target speed) v and the rotational frequency vf of the motor 22 is output from, for example, the microcomputer 36 to the three-phase sensorless motor control logic circuit 32. P and integration operation I are performed (block 42), and a digital value Mv indicating the voltage value applied to the UVW phase of the motor 22 is calculated. Further, the digital value Mv is limited to a predetermined value (upper limit value) or less by a limiter (block 43) provided in the three-phase sensorless motor control logic circuit 32, and at a timing for each UVW phase according to the rotation direction. It is output to the drive circuit 33.

ドライブ回路33では、デジタル値Mvの値が、モータ22のUVW相の各々に実際に印加される電圧に変換され(ブロック44)、図4に示されるタイミングでモータ22のUVWの各相に出力される。またこのとき、図3を参照して説明したように、モータ22の各UVW相各端子電圧が位相検出回路34に入力され、モータ22の位相が検出される(ブロック40)とともに、FGパルスが生成される。なお、上記制御は、基準クロック計数回路37を3相センサレスモータ制御ロジック回路32に組み込み、例えば目標回転速度のみマイコン36から入力する構成とすることもでき、また逆にP演算、I演算をマイコン(または、FPGA)36において実行することも可能であり、様々な配置と構成が考えられる。   In the drive circuit 33, the value of the digital value Mv is converted into a voltage that is actually applied to each of the UVW phases of the motor 22 (block 44), and output to each UVW phase of the motor 22 at the timing shown in FIG. Is done. At this time, as described with reference to FIG. 3, each UVW phase terminal voltage of the motor 22 is input to the phase detection circuit 34, and the phase of the motor 22 is detected (block 40). Generated. In the above control, the reference clock counting circuit 37 can be incorporated in the three-phase sensorless motor control logic circuit 32 and, for example, only the target rotational speed can be input from the microcomputer 36. (Or FPGA) 36, and various arrangements and configurations are possible.

以上の構成により、モータ22は、設定された所定の回転周波数で回転するように制御され、例えば、負荷トルクの増減に合わせてモータ22に印加される電圧が増減する。また、リミッタにより印加電圧が所定電圧以上にならないように制限される。   With the above configuration, the motor 22 is controlled to rotate at a set predetermined rotation frequency. For example, the voltage applied to the motor 22 increases or decreases as the load torque increases or decreases. Also, the applied voltage is limited by the limiter so as not to exceed a predetermined voltage.

次に図7、図8を参照して、本実施形態におけるレンズ位置の初期化動作について説明する。図7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8は本実施形態の初期化動作処理のフローチャートである。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。   Next, with reference to FIGS. 7 and 8, the lens position initialization operation in the present embodiment will be described. FIG. 7 shows the relationship between the rotation of the motor 22 and the position of the cam ring 19 (lens position) in the initialization operation. The horizontal axis corresponds to the rotation amount of the motor 22 and the vertical axis corresponds to time. FIG. 8 is a flowchart of the initialization operation process of this embodiment. The initialization operation is executed in the microcomputer 36 prior to the lens position control process such as when the electronic endoscope is powered on.

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)。   In the configuration in which the rotational force is transmitted to the lens driving mechanism using the torque wire, even if the movement of the lens (rotation of the cam ring in this embodiment) is stopped by the locking mechanism, the motor is twisted to a constant torque. Rotates until occurs. For this reason, the rotation range (movable range) of the motor is wider than the mechanical movable range of the lens. That is, when the lens position is controlled from the rotation amount of the motor 22, it is necessary to obtain a correspondence between the rotation amount of the motor 22 and the position of the cam ring 19 (lens position) (see FIG. 2).

図7において、左側はTele(望遠)側、右側はWide(広角)側に対応し、時間は上から下へと経過する。また、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Tele側への回転時に加算、反転時Wide側への回転時に減算して求めるパルス数)として求められる。   In FIG. 7, the left side corresponds to the Tele (telephoto) side, the right side corresponds to the Wide (wide angle) side, and time elapses from top to bottom. In the present embodiment, the rotation amount of the motor 22 is the count value of the one-rotation detection signal FG (for example, the number of pulses obtained by adding when rotating to the Tele side during normal rotation and subtracting when rotating toward the Wide side during reverse rotation). As required.

区間A1は、トルクワイヤ21の捩りによる変位も含めたモータ22の可動領域(回転可能な範囲)を示し、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、モータ側ギア比が1:79である時、モータ22は79回転に付きカム環19が1回転し、トルクワイヤとカム環のギア比が1:3である場合、カム環19が機械的に回転可能な範囲が0.5回転(180°)の時、トルクワイヤは、1.5回転を要する。上記例の場合、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。   Section A1 shows the movable region (rotatable range) of the motor 22 including displacement due to torsion of the torque wire 21, and section A3 shows the rotation ratio of the motor 22 and the cam ring 19 (gear including gears 20 and 23). The rotation range of the motor 22 corresponding to the movable range of the cam ring 19 calculated from the ratio). For example, when the motor side gear ratio is 1:79, the cam 22 is rotated once for 79 rotations of the motor 22, and when the gear ratio of the torque wire to the cam ring is 1: 3, the cam ring 19 is mechanical. When the rotatable range is 0.5 rotation (180 °), the torque wire requires 1.5 rotations. In the case of the above example, the count number of one rotation detection signal FG over the movable range of the cam ring 19 is 118.5 (= 79 × 1.5).

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端の機械的可動範囲を確実に動作させる為に、機械的可動範囲に対して、Tele側やWide側に余分な可動範囲を設ける事が望ましい。本実施形態では、設計値から計算されるカム環19の回転可能範囲は、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。   Section A <b> 2 indicates an area used for rotation control of the motor 22. That is, it is desirable to provide an extra movable range on the Tele side or Wide side with respect to the mechanical movable range in order to operate the cam ring 19 with a mechanical movable range at the Tele end or Wide end. In this embodiment, the rotatable range of the cam ring 19 calculated from the design value is provided with a margin of 20 pulses on the Tele end side and 30 pulses on the Wide end side.

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7の点P0にあるとき、本実施形態の初期化動作処理では、まずステップS100において、モータ22のTele方向へ回転が開始される。次にステップS102において、Tele側端点P1の検出処理が開始され、モータ22は、Tele側端点P1が検出されるまで、Tele方向へと回転される。ステップS102において、Tele側端点P1が検出されると、モータのTele方向への回転は停止される。   In an initial state such as when the endoscope is activated, the positions of the lens 18 and the cam ring 19 are unknown. When the cam ring 19 is at the point P0 in FIG. 7 at the time of activation, in the initialization operation processing of this embodiment, first, in step S100, the rotation of the motor 22 in the Tele direction is started. Next, in step S102, detection processing of the tele end point P1 is started, and the motor 22 is rotated in the tele direction until the tele end point P1 is detected. In step S102, when the tele end point P1 is detected, the rotation of the motor in the tele direction is stopped.

次にステップS104において、Wide方向へモータ22を回転させ、略同時にステップS106において、1回転検出信号(パルス信号)FGの計数が開始される。また、ステップS108において、Wide側端点P2の検出処理が開始される。モータ22は、Wide側端点P2が検出されるまで、Wide方向へと回転され、Wide側端点P2が検出されると、モータのWide方向への回転が停止される。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。   Next, in step S104, the motor 22 is rotated in the Wide direction, and almost simultaneously, in step S106, counting of one rotation detection signal (pulse signal) FG is started. In step S108, the wide end point P2 detection process is started. The motor 22 is rotated in the Wide direction until the Wide side end point P2 is detected, and when the Wide side end point P2 is detected, the rotation of the motor in the Wide direction is stopped. At this time, the number of FG pulses from point P1 to point P2 is counted.

Tele側端点P1およびWide側端点P2の間のパルス数は、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、ステップS110において、端点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。   The number of pulses between the tele-side end point P1 and the wide-side end point P2 substantially corresponds to the wire movable region A1, and the torsional characteristics of the torque wire 21 are symmetrical with respect to the left and right rotations. The center of A3 coincides with the centers of points P1 and P2. From this, in the initialization operation of the present embodiment, in step S110, the position P3 moved by 90 pulses (60 pulses which is half of the movable range A3 + 30 margins on the wide side) from the center between the end points P1 and P2 to the Wide side. Is the origin in the lens position control process, and the motor 22 is rotated to this position.

すなわち、モータ22は、Wide側端点P2から再びTele側へ回転され、端点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等に記憶されこの初期化動作処理は終了する。   That is, the motor 22 is rotated again from the Wide end point P2 to the Tele side, and the total number of pulses between the end points P1 and P2 is subtracted from the number of pulses in the half section of the cam ring movable range A3 and the number of pulses in the Wide side margin. The rotation of the motor 22 is returned as many times as the number of pulses, and the count value of the FG pulse at this time is stored in the nonvolatile memory or the like as the position information, and the initialization operation process ends.

この後、点P3を原点として、Tele/Wideスイッチ26、27の操作に基づいて、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、位置情報としてメモリに随時更新、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。   Thereafter, with the point P3 as the origin, lens position control is executed in the section A2 based on the operation of the Tele / Wide switches 26 and 27, and the count value of the FG pulse is updated and stored in the memory as position information as needed. . It should be noted that when the count number of the one-rotation detection signal FG over the movable range of the cam ring 19 is 118.5, the Tele end side margin is 20 pulses, and the Wide end side margin is 30 pulses, the area used for control (section) A2) is an interval of 168 pulses (20 + 118 + 30).

次に、図9を参照して、本実施形態のTele側端点およびWide側端点の検出処理(Tele/Wide端検出処理)における端点検出の原理について説明する。   Next, with reference to FIG. 9, the principle of endpoint detection in the tele end point and wide end point detection processing (tele / wide end detection processing) of the present embodiment will be described.

図9(a)は、図6を参照して説明された制御の下、モータ22のTele方向、あるいはWide方向への回転駆動が開始されてからカム環19の回転が係止機構により停止され、トルクワイヤ21が捻られてモータ22の回転が略停止されるまでのモータ22の回転周波数(回転速度)の時間変化を模式的に示すグラフである。すなわち、図9(a)において、横軸は時間、縦軸はモータ22の回転周波数を示す。一方、図9(b)は、図9(a)のモータ制御に対応するモータ指令電圧Mvの時系列変化を示すグラフである。   In FIG. 9A, under the control described with reference to FIG. 6, the rotation of the cam ring 19 is stopped by the locking mechanism after the motor 22 starts rotating in the Tele direction or Wide direction. FIG. 6 is a graph schematically showing a change over time in the rotation frequency (rotation speed) of the motor 22 until the torque wire 21 is twisted and the rotation of the motor 22 is substantially stopped. That is, in FIG. 9A, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the rotation frequency of the motor 22. On the other hand, FIG. 9B is a graph showing a time-series change of the motor command voltage Mv corresponding to the motor control of FIG.

モータ22の回転が開始されると、モータ指令電圧Mvが急速に上昇し、これに合わせて回転周波数(回転速度)も急激に上昇する(モータの立ち上がり時間T)。モータ22の回転周波数が目標回転周波数vに達すると、モータ指令電圧も略一定となり、回転は略目標回転周波数vで安定する。その後、tにおいてカム環19が係止機構に突き当たり、カム環19の回転が停止されると、トルクワイヤ21が捻られ始め、モータ22の負荷トルクが増大し始める。 When the rotation of the motor 22 is started, the motor command voltage Mv rises rapidly, and the rotation frequency (rotation speed) also rises rapidly in accordance with this (motor rise time T 0 ). When the rotational frequency of the motor 22 reaches the target rotational frequency v, the motor command voltage becomes substantially constant, and the rotation is stabilized at the substantially target rotational frequency v. Thereafter, when the cam ring 19 hits the locking mechanism at t 0 and the rotation of the cam ring 19 is stopped, the torque wire 21 starts to be twisted and the load torque of the motor 22 starts to increase.

このときモータ指令電圧Mvは、回転周波数を目標回転周波数vに維持するため増大され、速度保持可能領域Tの間、モータ指令電圧Mvが急速に増大する。その後、トルクワイヤ21の捩りトルクが所定値に達すると、モータ指令電圧Mvを上げても回転周波数(回転速度)は低下し始める(区間T)。なお、実際にはモータ指令電圧Mvは、リミッタにより所定値以下に制限される。 In this case the motor command voltage Mv is increased to maintain the rotational frequency to the target rotational frequency v, between the speed holding area T 1, the motor command voltage Mv increases rapidly. Thereafter, when the torsional torque of the torque wire 21 reaches a predetermined value, the rotational frequency (rotational speed) starts to decrease even when the motor command voltage Mv is increased (section T 2 ). Actually, motor command voltage Mv is limited to a predetermined value or less by a limiter.

以上のことから、本実施形態では、モータ22の回転周波数を一定に維持する制御を行うとともに、モータ指令電圧の上昇をモニタして、カム環への当て付けを検知し、Tele側端点P1、Wide側端点P2の検出を行う。   From the above, in this embodiment, while controlling to keep the rotation frequency of the motor 22 constant, the increase in the motor command voltage is monitored to detect the application to the cam ring, and the Tele side end point P1, The Wide end point P2 is detected.

次に図9(b)、図10を参照して、第1実施形態のTele側、Wide側端点の検出方法(Tele/Wide端検出処理1)について説明する。なお、図10は、Tele/Wide端検出処理1のフローチャートであり、図10のTele/Wide端検出処理1は、図8のTele端検出処理(ステップS102)およびWide端検出処理(ステップS108)の双方に対応する。   Next, with reference to FIG. 9B and FIG. 10, a method for detecting the tele side and wide end points (tele / wide end detection processing 1) according to the first embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart of the Tele / Wide end detection process 1, and the Tele / Wide end detection process 1 in FIG. 10 is a Tele end detection process (Step S102) and a Wide end detection process (Step S108) in FIG. It corresponds to both.

図9(b)に示されるように、第1実施形態では、モータ22の指令電圧Mvが上昇し、所定の指令電圧Mvcとなったときに端点(検出点)P1、P2に達したものとする。   As shown in FIG. 9B, in the first embodiment, when the command voltage Mv of the motor 22 increases and reaches the predetermined command voltage Mvc, the end points (detection points) P1 and P2 are reached. To do.

図10に示されるように、まずステップS200では、FGパルスが検出されたか否かが判定され、モータ22の回転が開始されてから最初のFGパルスが検出されるまでのあいだ待機状態とされる。モータ22の始動後、最初のFGパルスが検出されると、ステップS202において、モータ指令電圧Mvの値がマイコン36(図3)において更新される。すなわち、本実施形態では、図3に示される3相センサレスモータ制御ロジック回路32からモータ指令電圧Mvがマイコン36に入力され、更新される。   As shown in FIG. 10, first, in step S200, it is determined whether or not an FG pulse has been detected, and a standby state is maintained from the start of rotation of the motor 22 until the first FG pulse is detected. . When the first FG pulse is detected after the motor 22 is started, the value of the motor command voltage Mv is updated in the microcomputer 36 (FIG. 3) in step S202. That is, in the present embodiment, the motor command voltage Mv is input from the three-phase sensorless motor control logic circuit 32 shown in FIG.

ステップS204では、モータ指令電圧Mvが所定値(閾値)Mvcよりも大きいか否かが判定される。なお、回転周波数の閾値Mvcは、トルクワイヤが捻られる区間における端部近傍でのモータ22の挙動を予め調べることにより設定される。モータ指令電圧Mvが所定値Mvc以下のときには、まだ端点に達しているとは言えず、処理はステップS202に戻され、モータ指令電圧Mvの更新が行われる。   In step S204, it is determined whether or not the motor command voltage Mv is greater than a predetermined value (threshold value) Mvc. The rotational frequency threshold Mvc is set by examining the behavior of the motor 22 in the vicinity of the end in the section where the torque wire is twisted. When the motor command voltage Mv is less than or equal to the predetermined value Mvc, it cannot be said that the end point has been reached yet, the process returns to step S202, and the motor command voltage Mv is updated.

ステップS202、204の処理は、ステップS204において、モータ指令電圧Mvが閾値Mvcよりも大きいと判定されるまで続けられる。Mv>Mvcとなると、モータ22の負荷トルクが一定値以上になったことを意味し、端点P1またはP2に達したと判断される。すなわち、ステップS206において、モータ22の駆動が停止され、このTele/Wide端検出処理1は終了する。   The processing in steps S202 and 204 is continued until it is determined in step S204 that motor command voltage Mv is larger than threshold value Mvc. When Mv> Mvc, it means that the load torque of the motor 22 has reached a certain value or more, and it is determined that the end point P1 or P2 has been reached. That is, in step S206, the drive of the motor 22 is stopped, and this Tele / Wide end detection process 1 ends.

以上のように、本発明の第1実施形態によれば、センサレス、DC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。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, while using a sensorless and DC brushless motor, the rotation of the motor is grasped with a simple configuration, and the cam ring or lens is taken into consideration in consideration of the twist of the wire. Since it is possible to take correspondence with the position, it is possible to control the lens position with high accuracy without providing a sensor at the distal end of the insertion portion, to reduce the diameter of the insertion portion, and to reduce the size of the drive portion. Can be planned.

また、本実施形態では、モータ指令電圧をモニタすることで、トルクワイヤの負荷増大を検出するこができるので、カム環が当て付けられる位置をより正確に検知できる。これにより、トルクワイヤに負荷を掛け過ぎることなく端点の検出を行うことができ、端点検出に係るモータやトルクワイヤの負担を抑え、耐久性を向上させることができる。   Moreover, in this embodiment, since the load increase of a torque wire can be detected by monitoring a motor command voltage, the position where a cam ring is applied can be detected more accurately. Thereby, it is possible to detect the end point without overloading the torque wire, and it is possible to suppress the burden on the motor and the torque wire related to the end point detection and to improve the durability.

次に、図11、図12を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態におけるTele側端点およびWide側端点の検出方法が異なるのみで、機械的、電気的な構成は第1実施形態と同様であるのでその説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment only in the method for detecting the tele end point and the wide end point, and the mechanical and electrical configuration is the same as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図11は、第1実施形態における図9に対応し、図11(a)は、モータ22の駆動開始から、一方の端点に至るまでのモータ22の回転周波数の時間的な変化を示すグラフであり、図11(b)は、そのときのモータ指令電圧Mvの変化を示すグラフである。第1実施形態では、現在のモータ指令電圧Mvのみをモニタしたが、第2実施形態では、モータ指令電圧Mvの差分値をモニタして端点の検出を行う。すなわち、図11(b)に示されるように、モータ指令電圧Mvの値の増大を検知して端点の検出を行う。   FIG. 11 corresponds to FIG. 9 in the first embodiment, and FIG. 11A is a graph showing a temporal change in the rotational frequency of the motor 22 from the start of driving of the motor 22 to one end point. FIG. 11B is a graph showing a change in the motor command voltage Mv at that time. In the first embodiment, only the current motor command voltage Mv is monitored, but in the second embodiment, the end point is detected by monitoring the difference value of the motor command voltage Mv. That is, as shown in FIG. 11B, an end point is detected by detecting an increase in the value of the motor command voltage Mv.

図12は、第2実施形態において採用されるTele/Wide端検出処理2のフローチャートである。ステップS300では、第1実施形態のステップS200(図10)と同様に、モータ22の回転が開始されてからの最初のFGパルスが検出(波形立ち上がり又は、立ち下がり)されたか否かが判定され、最初のFGパルスが検出されるまでこの処理が繰り返される。   FIG. 12 is a flowchart of Tele / Wide end detection processing 2 employed in the second embodiment. In step S300, as in step S200 (FIG. 10) of the first embodiment, it is determined whether or not the first FG pulse since the start of rotation of the motor 22 has been detected (waveform rising or falling). This process is repeated until the first FG pulse is detected.

次に、ステップS302では、ステップS304の条件が満たされるまで、マイコン36における4つのモータ指令電圧Mv、Mv−1、Mv−2、Mv−3の値が更新し続けられる。ここでモータ指令電圧Mv、Mv−1、Mv−2、Mv−3は、時系列に検出されるモータ指令電圧Mvの値で、添え字0が最新の値を表し、Mv−1、Mv−2、Mv−3の順で古い値を表す。 Next, in step S302, the values of the four motor command voltages Mv 0 , Mv −1 , Mv −2 , and Mv −3 in the microcomputer 36 are continuously updated until the condition of step S304 is satisfied. Here, the motor command voltages Mv 0 , Mv −1 , Mv −2 , Mv −3 are values of the motor command voltage Mv detected in time series, and the subscript 0 represents the latest value, and Mv −1 , Mv -2 and Mv- 3 in order of old values.

ステップS304の条件が満たされると、ステップS306においてモータ22の駆動が停止されて、この処理を終了する。すなわち、第2実施形態のTele/Wide端検出処理2では、ステップS304の条件、Mv>Mv−1>Mv−2>Mv−3が満たされるとき、すなわち、モータ指令電圧Mvの値が一定期間単調に増大し続けるときに端点(P1またはP2)が検出されたものとする。 When the condition of step S304 is satisfied, the drive of the motor 22 is stopped in step S306, and this process is terminated. That is, in the Tele / Wide end detection process 2 of the second embodiment, when the condition of step S304, Mv 0 > Mv −1 > Mv −2 > Mv −3 is satisfied, that is, the value of the motor command voltage Mv is constant. It is assumed that the end point (P1 or P2) is detected when the period continues to increase monotonously.

なお、マイコン36においてMv、Mv−1、Mv−2、Mv−3には、初期値として0が与えられており、最初のステップS302では、モータ指令電圧Mvに基準クロック計数回路37(図3)からの値が入力され、その後、モータ指令電圧Mvが更新されると、古いモータ指令電圧Mvの値は順次Mv−1、Mv−2、Mv−3へとシフトされる。 In the microcomputer 36, 0 is given as an initial value to Mv 0 , Mv −1 , Mv −2 , Mv −3 , and in the first step S302, the motor command voltage Mv 0 is set to the reference clock counting circuit 37 ( When the value from FIG. 3) is input and then the motor command voltage Mv 0 is updated, the value of the old motor command voltage Mv 0 is sequentially shifted to Mv −1 , Mv −2 and Mv −3 .

以上により、第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, also in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

なお、第2実施形態において使用される時系列のモータ指令電圧の数は4つに限定されるものではなく、これよりも多くとも少なくともよい。また、複数のモータ指令電圧間の差分の比較から端点を検知することも可能であり、これらや実施形態で説明された方法を組み合わせることも可能である。   Note that the number of time-series motor command voltages used in the second embodiment is not limited to four, and may be at least more than this. Further, it is possible to detect an end point from a comparison of differences between a plurality of motor command voltages, and it is also possible to combine these and the methods described in the embodiments.

また、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。   In this embodiment, the zoom lens is described as an example. However, the present invention is not limited to driving the zoom lens as long as the lens is driven using a torque wire. In this embodiment, the cam ring is used for driving the lens. However, the present invention can be applied to other conventional methods as long as the configuration uses a torque wire.

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、この場合には、モータの回転速度(回転周波数)の検出に1/n回転中に計数される基準クロックのパルス数を用いることも可能である。またモータの回転速度(回転周波数)の検出に、2パルス以上の1回転検出信号の間の基準クロックのパルスの計数値を用いることもできる。更に、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。   In the present embodiment, the rotation of each rotation of the three-phase brushless and sensorless DC motor is detected. However, the n-phase motor may be configured to detect n pulses for each rotation. In this case, the number of pulses of the reference clock counted during 1 / n rotation can be used for detecting the rotation speed (rotation frequency) of the motor. In addition, the count value of the reference clock pulse between two or more single rotation detection signals can be used for detecting the rotation speed (rotation frequency) of the motor. Further, a motor with a sensor can be used. In this case, a sensor detection signal is used.

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 基準クロック計数回路
10 Scope body (electronic endoscope)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Processor apparatus 12 Monitor apparatus 13 Insertion part 14 Operation part 15 Connector part 17 Image pick-up element (CCD)
18 Lens 19 Cam ring (Lens position adjustment mechanism)
20 Gear 21 Torque Wire 22 Motor 24 Motor Drive Circuit 25 Control Unit 26 Tele Switch 27 Wide Switch 34 Phase Detection Circuit 36 Microcomputer 37 Reference Clock Counting Circuit

Claims (9)

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、
前記モータの実回転速度を検知し、前記モータの回転速度が一定となるように制御を行う速度制御手段と、
前記モータの可動範囲の端点を検出する端点検出手段と、
前記端点検出手段により検出された前記モータの可動範囲の一端から他端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い、
前記端点検出手段における前記端点の検出が、前記速度制御手段における指令信号の値に基づいて行われる
ことを特徴とする電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
A lens position adjustment mechanism for adjusting the position of the lens;
A motor for supplying power to the lens position adjusting mechanism;
A torque wire that transmits the power of the motor to the lens position adjusting mechanism;
A rotation amount detecting means for detecting rotation of the motor and calculating a rotation amount;
Speed control means for detecting the actual rotational speed of the motor and performing control so that the rotational speed of the motor is constant;
End point detecting means for detecting an end point of the movable range of the motor;
An initialization means for driving the motor from one end of the movable range of the motor detected by the end point detection means to the other end, and detecting a rotation amount corresponding to the movable range of the motor;
From the amount of rotation corresponding to the movable range of the lens and the amount of rotation corresponding to the movable range of the motor, the rotation of the motor is controlled within the rotational range corresponding to the movable range of the lens to adjust the position of the lens. Done
The lens position control device for an electronic endoscope, wherein the detection of the end point in the end point detection unit is performed based on a value of a command signal in the speed control unit.
前記端点検出手段が、前記指令信号の値を閾値と比較することで前記端点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。   2. The lens position control device for an electronic endoscope according to claim 1, wherein the end point detecting means detects the end point by comparing the value of the command signal with a threshold value. 前記端点検出手段が、前記指令信号の値の増減をモニタして前記端点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。   2. The lens position control device for an electronic endoscope according to claim 1, wherein the end point detection means detects the end point by monitoring an increase or decrease in the value of the command signal. 前記実回転速度が、前記モータが所定回転する間に計数される基準クロックの数に基づいてモニタされることを特徴とする請求項3または4の何れかに記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。   5. The lens position of the electronic endoscope according to claim 3, wherein the actual rotation speed is monitored based on a number of reference clocks counted while the motor rotates a predetermined amount. Control device. 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3または4の何れか一項に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。   The initialization means specifies the correspondence between the movable range of the lens and the rotation amount of the motor, assuming that the center of the movable range of the lens coincides with the center of the movable range of the motor. The lens position control device for an electronic endoscope according to any one of 3 and 4. 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5に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。   6. The lens position control device for an electronic endoscope according to claim 5, wherein regions serving as margins are provided on both sides of the rotation range corresponding to the movable range of the lens for which the rotation of the motor is controlled. 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つの相の誘導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1〜6の何れかに記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。   The said motor is a sensorless DC motor, The rotation of the said motor is detected using the pulse signal produced | generated based on the induced electromotive force of one phase. The lens position control apparatus of the electronic endoscope as described. 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。   The lens position control device for an electronic endoscope according to any one of claims 1 to 7, wherein the lens position adjustment mechanism is a lens position adjustment mechanism for zooming. 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8に記載の電子内視鏡のレンズ位置制御装置。
9. The lens position control device for an electronic endoscope according to claim 8, wherein at the end of the initialization operation, the lens is positioned at an end of the movable range of the lens on the zoom-out side.
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