JP2012075786A - Lens position control system and endoscope - Google Patents
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Abstract
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装置に関する。 The present invention relates to an electronic endoscope having a moving mechanism in an optical system, and more particularly to a lens position control device 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(特許文献1参照)。内視鏡挿入管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によりトルクワイヤを軸方向に回転させ、挿入管先端においてトルクワイヤの回転運動を並進運動に変換させることにより、光軸に沿って変位する。撮影倍率が所定の撮影倍率となるように調整可能であることが好ましい。そのためには、ズームレンズを所定の位置で変位停止する必要がある。 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 (see Patent Document 1). The zoom lens provided at the distal end of the endoscope insertion tube, for example, by rotating the torque wire in the axial direction by a motor provided at the operation unit, and converting the rotational motion of the torque wire to translational motion at the distal end of the insertion tube, Displacement along the optical axis. It is preferable that the photographing magnification can be adjusted to be a predetermined photographing magnification. For this purpose, it is necessary to stop the displacement of the zoom lens at a predetermined position.
内視鏡には剛性の強いトルクワイヤを用いることが困難であるため、トルクワイヤに捩れが生じることがある。それゆえ、トルクワイヤのモータ側の回転を先端側に即座に追従させることが困難である。追従困難であるため、ズームレンズの位置またはモータの回転量を検出し、モータを停止してもズームレンズが変位することがある。それゆえ、上述のような構成では、ズームレンズを所定の位置で変位停止させることは難しかった。 Since it is difficult to use a strong torque wire for an endoscope, the torque wire may be twisted. Therefore, it is difficult to immediately follow the rotation of the torque wire on the motor side to the tip side. Since it is difficult to follow, the zoom lens may be displaced even if the position of the zoom lens or the rotation amount of the motor is detected and the motor is stopped. Therefore, in the configuration as described above, it is difficult to stop the zoom lens from being displaced at a predetermined position.
本発明のレンズ位置制御システムは、内視鏡の先端に設けられる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、モータを停止状態から第1の回転量だけ回転させるようにPWM制御するモータ制御手段とを備え、モータ制御手段は第1の回転量より小さい第2の回転量から第1の回転量まで回転している期間にはモータに印加する駆動電圧のデューティー比を時間の経過に対するデューティー比の変化の割合を実質的に連続させながら時間の経過に応じて減少させることを特徴としている。 A lens position control system according to the present invention includes a lens position adjustment mechanism for adjusting the position of a lens provided at the distal end of an endoscope, a motor for supplying power to the lens position adjustment mechanism, and the power of the motor for adjusting the lens position. A torque wire to be transmitted to the mechanism, a rotation amount detecting means for detecting rotation of the motor and calculating a rotation amount, and a motor control means for performing PWM control so that the motor is rotated by a first rotation amount from a stopped state, The motor control means sets the duty ratio of the drive voltage applied to the motor during the period of rotation from the second rotation amount smaller than the first rotation amount to the first rotation amount as a ratio of the change of the duty ratio over time. It is characterized in that it is decreased as time elapses while substantially continuing.
なお、レンズは第1の端部から第2の端部まで移動可能であり、第1、第2の端部に対応するモータの回転の位置である第1、第2の基準位置までの間に第1〜第n(nは2以上の整数)のステップ位置が定められており、モータ制御手段はモータの回転駆動開始後第1、第2の基準位置および第1〜第nのステップ位置においてモータの回転を停止させ、第1の基準位置から第1のステップ位置、第(n−1)のステップ位置から第nのステップ位置および第nのステップ位置から第2の基準位置までの回転量である第1の回転量は第1の基準位置と第1のステップ位置との間、第(n−1)のステップ位置と第nのステップ位置との間および第nのステップ位置と第2の基準位置との間の回転駆動である第1の回転駆動、第nの回転駆動、終端回転駆動毎に定められることが好ましい。 The lens is movable from the first end portion to the second end portion, and between the first and second reference positions, which are rotation positions of the motor corresponding to the first and second end portions. 1 to n-th (n is an integer of 2 or more) step positions are defined, and the motor control means performs first, second reference positions, and first to n-th step positions after the start of rotation of the motor. , The rotation of the motor is stopped, and the rotation from the first reference position to the first step position, from the (n−1) th step position to the nth step position, and from the nth step position to the second reference position. The first rotation amount, which is an amount, is between the first reference position and the first step position, between the (n-1) th step position and the nth step position, and between the nth step position and the first step position. 1st rotation drive and nth rotation drive which are rotation drive between 2 reference positions It is preferable to set the end rotary drive each.
また、第2の回転量は第1、第nの回転駆動および終端回転駆動毎に定められることが好ましい。 Further, it is preferable that the second rotation amount is determined for each of the first and n-th rotation driving and terminal rotation driving.
また、レンズを移動させる入力のONとOFFとを切替えるスイッチを備え、モータ制御手段はモータの停止状態においてスイッチをONに切替えると第1の回転量だけ回転するまでモータを回転させ、モータが第1の回転量だけ回転するとモータの回転を一時停止させ、モータの一時停止中にスイッチのON状態が継続されている場合には再度モータの回転駆動を開始することが好ましい。 In addition, a switch for switching ON and OFF of the input for moving the lens is provided, and the motor control means rotates the motor until it rotates by the first rotation amount when the switch is turned ON when the motor is stopped. It is preferable that the rotation of the motor is temporarily stopped when the rotation amount is 1, and if the switch is kept on during the temporary stop of the motor, the rotation driving of the motor is started again.
本発明の内視鏡は、挿入管の先端において光軸に沿って変位可能に設けられたレンズと、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、モータを停止状態から第1の回転量だけ回転させるようにPWM制御するモータ制御手段とを備え、モータ制御手段は第1の回転量より小さい第2の回転量から第1の回転量まで回転している期間にはモータに印加する駆動電圧のデューティー比を時間の経過に対するデューティー比の変化の割合を実質的に連続させながら時間の経過に応じて減少させることを特徴としている。 The endoscope of the present invention supplies power to a lens that is displaceable along the optical axis at the distal end of the insertion tube, a lens position adjustment mechanism for adjusting the position of the lens, and a lens position adjustment mechanism. A motor, a torque wire for transmitting the power of the motor to the lens position adjusting mechanism, a rotation amount detecting means for detecting the rotation of the motor and calculating the rotation amount, and rotating the motor by the first rotation amount from the stopped state. Motor control means for PWM control, and the motor control means sets the duty ratio of the drive voltage applied to the motor during the period of rotation from the second rotation amount smaller than the first rotation amount to the first rotation amount. It is characterized in that the rate of change of the duty ratio with respect to the passage of time is reduced according to the passage of time while being substantially continuous.
本発明によれば、駆動電圧のデューティー比が停止前に時間の経過に対するデューティー比の変化割合を連続させながら減少するので、トルクワイヤのトルクを徐々に開放させ、モータ22の回転停止後のレンズの変位量を低減化することが可能である。
According to the present invention, since the duty ratio of the drive voltage decreases while the duty ratio change rate with respect to time passes continuously before stopping, the torque of the torque wire is gradually released, and the lens after the rotation of the
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レンズ位置制御システムを有する内視鏡を用いた電子内視鏡ユニットの構成を示す概略図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electronic endoscope unit using an endoscope having a lens position control system according to an embodiment of the present invention.
電子内視鏡システムは、電子内視鏡10、内視鏡プロセッサ11、およびモニタ12によって構成される。電子内視鏡10およびモニタ12は内視鏡プロセッサ11に着脱自在である。
The electronic endoscope system includes an
電子内視鏡10は、挿入管13、操作部14、コネクタ15、およびユニバーサルコード16によって構成される。挿入管13は可撓管によって形成され、体内や管孔内に挿入される。
The
操作部14は、ユーザにより把持・操作され、挿入管13の基端部が連結される。コネクタ15は、内視鏡プロセッサ11に着脱され、電子内視鏡10と内視鏡プロセッサ11とを電気的、光学的に接続する。ユニバーサルコード16は、操作部14とコネクタ15の間を連絡する。
The
内視鏡プロセッサ11には、例えば、画像処理ユニット(図示せず)とともに光源部(図示せず)が設けられる。光源部からは照明光が出射される。照明光は、コネクタ部15から挿入管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)を介して先端部まで伝送され、先端部付近の被写体に照射される。
For example, the
挿入管13の先端部に撮像素子(図1において図示せず)が設けられる。撮像素子により被写体が撮影される。撮像素子の撮影により被写体像に相当する画像信号が生成される。
An imaging element (not shown in FIG. 1) is provided at the distal end portion of the
生成された画像信号は、挿入管13、操作部14、ユニバーサルコード16、およびコネクタ部15を介して内視鏡プロセッサ11に伝送される。内視鏡プロセッサ11では、画像信号に対して所定の画像処理が施される。画像信号はモニタ12に伝送され、画像信号に相当する画像が表示される。
The generated image signal is transmitted to the
次に、図2を用いて、電子内視鏡10の構成を説明する。図2は、電子内視鏡10の構成を模式的に示すブロック図である。
Next, the configuration of the
挿入管13の先端部には、CCDである撮像素子17および撮影光学系18が配置される。撮影光学系18により撮像素子17の受光面に被写体像が結像される。撮影光学系18は焦点距離を調整するズーム光学系(レンズ群)(図示せず)を有し、ズーム光学系は光軸にそって摺動自在なレンズ保持枠(図示せず)に保持される。
At the distal end portion of the
従来周知のように、レンズ保持枠に設けられたピン(図示せず)と、カム環19に設けられたカム溝(図示せず)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、ズーム光学系の位置が調整される(レンズ位置調整機構)。これにより、撮像素子17ではズーム光学系の位置に応じた倍率の画像が撮影される。
As is well known in the art, rotation of the
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の一端が接続される。
A gear portion (not shown) is formed on the outer peripheral surface of the
トルクワイヤ21の他端は操作部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。したがって、モータ22を回転させることによる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。
The other end of the
モータ22は、例えば3相のセンサレス・ブラシレス・DCモータである。モータ22はコネクタ部15に設けられるモータ駆動回路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。
The
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による制御に基づいて、3相駆動信号を出力する。なお、モータ駆動回路24によりモータ22の回転が検知され、制御部25に伝達される。
The
なお、操作部14には、Teleボタン26およびWideボタン27を含む入力部28が設けられる。Teleボタン26を押下することにより望遠(ズームイン)を実行する指示が入力可能である。また、Wideボタン27を押下することにより広角(ズームアウト)を実行する指示が入力可能である。
The
Teleボタン26、Wideボタン27の操作信号は、制御部25へと送られる。制御部25はこの操作信号に基づいてモータ駆動回路24を制御し、モータ22を回転させる。
Operation signals for the
撮像素子17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る。CCD駆動回路29は、制御部25により制御される。撮像素子17により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に伝送される。
The
CCD信号処理部30はアナログフロントエンドであって、撮像素子17が生成した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 CCD
また、制御部25には、通信制御部31が接続される。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内視鏡プロセッサ11の画像処理ユニットへ出力するとともに、内視鏡プロセッサ11から受信した各種制御信号を制御部25に伝送する。
In addition, a
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る。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。
Next, with reference to FIG. 3, FIG. 4, the detail of the structure of the
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などによって構成される。3相センサレスモータ制御ロジック回路32により、モータ22に与えるU、V、W相のパルス波形が生成される。ドライブ回路33では、U、V、W相のパルス波形に基づいて、モータ22のU、V、W端子に印加されるU、V、W相の電圧が出力される。
The
モータ22とドライブ回路33とを結ぶU、V、W信号線は、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る。また、コンパレータ35U、35V、35Wの他方の入力端子には参照電圧VREFが入力される。
U, V, and W signal lines connecting the
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の位相が検出される。
When the voltage applied to each phase of the UVW is in an off state, a negative voltage is generated by the counter electromotive force in the corresponding phase. In the present embodiment, each of the
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。
In addition, since the output from the comparator for one phase is a pulse signal having a period corresponding to one rotation of the
制御部25には、マイコン36および不揮発性メモリ37が設けられる。マイコン36により3相センサレスモータ制御ロジック回路32は制御される。マイコン36には、位相検出回路34からU相に対応した逆気電力検出パルスが1回転検出信号として入力される。
The
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る。なお、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。電子内視鏡10では、モータ回転量に基づいてレンズ位置の制御が行われる。
In the
ズーム光学系をTele端に位置付けるモータの回転位置が第1の基準位置に定められる。モータ22を回転させるときに算出される第1の基準位置からの回転量に基づいてズーム光学系の現在位置が推定される。なお、算出される回転量は不揮発性メモリ37にも格納される。
The rotation position of the motor that positions the zoom optical system at the Tele end is determined as the first reference position. The current position of the zoom optical system is estimated based on the amount of rotation from the first reference position calculated when the
ズーム光学系をWide端に位置させるときの原点位置からの回転量が第2の基準位置として予め算出され、不揮発性メモリ37に格納される。また、第1の基準位置から第2の基準位置の間において、第1〜第8のステップ回転位置が予め定められ、不揮発性メモリ37に格納される。
The rotation amount from the origin position when the zoom optical system is positioned at the Wide end is calculated in advance as the second reference position and stored in the
Tele端、第1〜第8のステップ回転位置に対応するズーム光学系の位置、およびWide端のいずれかにズーム光学系が位置付けられるように、モータ駆動回路24はモータ22を駆動する。
The
すなわち、第1の基準位置および第1〜第8のステップ回転位置においてTeleボタン26を押下すると、第1〜第8のステップ回転位置および第2の基準位置に到達するまでモータ22が回転するように駆動される。
That is, when the
また、Teleボタン26の押下状態を維持すると、それぞれのステップ回転位置においてモータ22の回転を一時停止し、使用者に設定されたインターバル時間の経過後、回転が再開される。なお、インターバル時間は、例えば10、41、60msecの中から使用者が設定することが可能である。
Further, when the pressed state of the
また、Teleボタン26の押下解除後、第1〜第8のステップ回転位置または第2の基準位置の中で最初に到達する位置までモータ22が回転するように駆動される。
In addition, after the
同様に、第2の基準位置および第8〜第1のステップ回転位置においてWideボタン27を押下すると、第8〜第1のステップ回転位置および第1の基準位置に到達するまでモータ22が回転するように駆動される。
Similarly, when the
また、Wideボタン27の押下状態を維持すると、それぞれのステップ回転位置においてモータ22の回転を一時停止し、使用者に設定されたインターバル時間の経過後、回転が再開される。また、Wideボタン27の押下解除後、第8〜第1のステップ回転位置または第1の基準位置の中で最初に到達する位置までモータ22が回転するように駆動される。
If the pressed state of the
次に、モータ22の駆動について図5のタイミングチャートを用いて説明する。図5はモータ22に印加する駆動電圧のデューティー比の時間変化と、モータ22の回転量の時間変化との関係を示すグラフである。
Next, driving of the
モータ22のトルクはPWM制御により調整される。すなわち、モータ22の駆動電圧のデューティー比を変えることによりトルクが調整される。
The torque of the
Teleボタン26およびWideボタン27の押下前には、駆動電圧のデューティー比はゼロに維持され、モータ22は第1、第2の基準位置または第1〜第8のステップ回転位置のいずれかの位置において回転を停止している。
Before pressing the
第1の基準位置および第1〜第8のステップ回転位置のいずれかにおいてWideボタン27を押下時に駆動電圧のデューティー比が最低駆動値に切替えられる。元の位置から隣接するステップ回転位置または第2の基準位置までの間、駆動電圧のデューティー比Dは、(1)式を満たすように、制御される。
When the
(1)式において、Dminは最低駆動値、DAは定数であって、実験などにより最適な値に定められる。また、(1)式における時間定数Tは、(2)式を満たすように定められた定数であって、第1の基準位置と第1のステップ回転位置との間、第n、第(n+1)のステップ回転位置の間(nは1〜7の整数)、および第8のステップ回転位置と第2の基準位置との間別に定められ、不揮発性メモリ37に格納される。
In the equation (1), D min is the minimum driving value, D A is a constant, and is determined to be an optimum value through experiments or the like. In addition, the time constant T in the equation (1) is a constant determined so as to satisfy the equation (2), and is between the first reference position and the first step rotation position, the nth and (n + 1) th. ) Step rotation positions (n is an integer of 1 to 7) and between the eighth step rotation position and the second reference position, and are stored in the
(2)式において、ΔFGは第1の基準位置および第1のステップ回転位置のように互いに隣接する基準位置とステップ回転位置または互いに隣接するステップ回転位置間の回転量(第1の回転量)である。 In the equation (2), ΔFG is a rotation amount between the reference position and the step rotation position adjacent to each other or the step rotation positions adjacent to each other like the first reference position and the first step rotation position (first rotation amount). It is.
モータ22の回転位置が第1の基準位置においてWideボタンが押下されたときに、第1の基準位置と第1のステップ回転位置との間に対して定められる時間定数Tがマイコン36に読出され、駆動電圧のデューティー比が(1)式を満たすように制御される。
When the Wide button is pressed when the rotation position of the
モータ22の回転位置が第nのステップ回転位置(nは1〜7の整数)においてWideボタンが押下されたときに、第n、第(n+1)のステップ回転位置との間に対して定められる時間定数Tがマイコン36に読出され、駆動電圧のデューティー比が(1)式を満たすように制御される。
The rotation position of the
モータ22の回転位置が第8のステップ位置においてWideボタンが押下されたときに、第8のステップ回転位置と第2の基準位置との間に対して定められる時間定数Tがマイコン36に読出され、駆動電圧のデューティー比が(1)式を満たすように制御される。
When the Wide button is pressed when the rotation position of the
モータ22が元の位置から隣接するステップ回転位置または第2の基準位置に到達すると、駆動電圧のデューティー比がゼロに切替えられる。
When the
モータ22の回転中にWideボタン27の押下が解除されると、駆動電圧のデューティー比はゼロのまま維持される。モータ22の回転停止後にもWideボタン27が押下されている場合には、モータ22の回転停止時から設定されたインターバル時間の経過時に、駆動電圧のデューティー比が最低駆動値に切替えられ、上述と同様に駆動電圧のデューティー比が調整される。
When the depression of the
第2の基準位置および第8〜第1のステップ回転位置のいずれかにおいてTeleボタン26を押下時に駆動電圧のデューティー比が最低駆動値に切替えられる。なお、Wideボタン27の押下時とは、駆動電圧の正相と逆相とが入替えられる。
When the
元の位置から隣接するステップ回転位置または第1の基準位置までの間、駆動電圧のデューティー比Dは、(1)式を満たすように、制御される。 During the period from the original position to the adjacent step rotation position or the first reference position, the duty ratio D of the drive voltage is controlled so as to satisfy the expression (1).
なお、モータ22の回転位置が第2の基準位置においてTeleボタンが押下されたときに、第8のステップ回転位置と第2の基準位置との間に対して定められる時間定数Tがマイコン36に読出され、駆動電圧のデューティー比が(1)式を満たすように制御される。
Note that when the Tele button is pressed when the rotation position of the
モータ22の回転位置が第nのステップ回転位置(nは2〜8の整数)においてTeleボタンが押下されたときに、第(n−1)、第nのステップ回転位置との間に対して定められている時間定数Tがマイコン36に読出され、駆動電圧のデューティー比が(1)式を満たすように制御される。
When the Tele button is pressed when the rotational position of the
モータ22の回転位置が第1のステップ回転位置においてTeleボタンが押下されたときに、第1の基準位置と第1のステップ回転位置との間に対して定められている時間定数Tがマイコン36に読出され、駆動電圧のデューティー比が(1)式を満たすように制御される。
When the Tele button is pressed when the rotation position of the
モータ22が元の位置から隣接するステップ回転位置または第1の基準位置に到達すると、駆動電圧のデューティー比がゼロに切替えられる。
When the
モータ22の回転中にTeleボタン26の押下が解除されると、駆動電圧のデューティー比はゼロのまま維持される。モータ22の回転停止後にもTeleボタン26が押下されている場合には、モータ22の回転停止時から設定されたインターバル時間の経過時に、駆動電圧のデューティー比が最低駆動値に切替えられ、上述と同様に駆動電圧のデューティー比が調整される。
When the pressing of the
次に、初期化動作後にマイコン36により実行されるレンズ位置制御処理について、図6のフローチャートを用いて説明する。図6はレンズ位置制御処理のフローチャートであり、Teleボタン26およびWideボタン27の何れか一方が押下されるときにマイコン36により実行される。
Next, lens position control processing executed by the
ステップS100では、Teleボタン26およびWideボタン27の何れのボタンが押下されたかを判別する。Teleボタン26が押されている場合には、ステップS101に進む。Wideボタン27が押下されている場合には、ステップS103に進む。
In step S100, it is determined which of the
ステップS101では、モータ22の回転位置が第1の基準位置であるか否かを判別する。第1の基準位置である場合には、Tele方向に回転させることが出来ないので、ステップS100に戻る。第1の基準位置以外の位置である場合には、ステップS102に進む。
In step S101, it is determined whether or not the rotational position of the
ステップS102では、モータ22の回転方向をTele方向に設定する。回転方向の設定後、ステップS200に進む。
In step S102, the rotation direction of the
一方、ステップS103では、モータ22の回転位置が第2の基準位置であるか否かを判別する。第2の基準位置である場合には、Wide方向に回転させることが出来ないので、ステップS100に戻る。第2の基準位置以外の位置である場合には、ステップS104に進む。
On the other hand, in step S103, it is determined whether or not the rotational position of the
ステップS104では、モータ22の回転方向をWide方向に設定する。回転方向の設定後、ステップS200に進む。
In step S104, the rotation direction of the
ステップS102またはステップS104の終了後のステップS200では、モータ22の現在の回転位置から設定された回転方向における隣接する回転位置まで回転するようにモータ22を駆動させる。モータ22の回転制御後、ステップS105に進む。
In step S200 after step S102 or step S104, the
ステップS105では、モータ22の回転を停止させる。モータ22の停止後、ステップS106に進む。ステップS106では、インターバルタイマを起動する。インターバルタイマの起動後、ステップS107に進む。
In step S105, the rotation of the
ステップS107では、設定されたインターバル時間が経過しているか否かを判別する。設定されたインターバル時間を経過していない場合はステップS107に戻り、インターバル時間が経過するまでステップS107を繰返す。インターバル時間の経過時に、ステップS100に戻る。 In step S107, it is determined whether or not the set interval time has elapsed. If the set interval time has not elapsed, the process returns to step S107, and step S107 is repeated until the interval time elapses. When the interval time has elapsed, the process returns to step S100.
次に、ステップS200で実行される1段階のモータ22回転制御について図7のフローチャートを用いて説明する。図7は、1段階のモータ22回転制御のサブルーチンである。
Next, the one-
ステップS201では、モータ22の現在の回転位置およびステップS102またはステップS104において設定された回転方向に基づいて、対応する時間定数Tを不揮発性メモリ37から読出す。時間定数Tの読出し後、ステップS202に進む。
In step S201, the corresponding time constant T is read from the
ステップS202では、ステップS201において読出した時間定数Tを用いて、時間経過に対する駆動電圧のデューティー比の関数を定める。デューティー比の設定後、ステップS203に進む。 In step S202, using the time constant T read in step S201, a function of the duty ratio of the drive voltage with respect to time is determined. After setting the duty ratio, the process proceeds to step S203.
ステップS203では、モータ22に印加する駆動電圧のデューティー比を最低駆動値に設定し、モータ22の回転を開始させる。モータ22の回転開始後、ステップS204に進む。
In step S203, the duty ratio of the drive voltage applied to the
ステップS204では、時間の経過に対してステップS202において設定した関数によって変動するようにデューティー比の調整を開始する。デューティー比の調整開始後、ステップS205に進む。 In step S204, adjustment of the duty ratio is started so as to vary depending on the function set in step S202 over time. After the duty ratio adjustment is started, the process proceeds to step S205.
ステップS205では、モータ22の回転位置が、設定された回転方向における元の位置に隣接する基準位置またはステップ回転位置に到達しているか否かを判別する。到達していない場合はステップS205に戻り、隣接する回転位置に到達するまでステップS205を繰返す。隣接する回転位置に到達している場合には、ステップS105に進む。
In step S205, it is determined whether or not the rotational position of the
以上のように、本実施形態のレンズ位置制御システムによれば、モータ22の回転を停止させる前に駆動電圧のデューティー比を通常駆動電圧から減少させることにより、トルクを徐々に開放させることが出来る。トルクを徐々に開放することにより、モータ22の回転停止後のズーム光学系の変位量を低減化することが可能である。
As described above, according to the lens position control system of the present embodiment, the torque can be gradually released by reducing the duty ratio of the drive voltage from the normal drive voltage before stopping the rotation of the
また、本実施形態によれば、時間の経過に対して正弦関数状にデューティー比が変動される。したがって、デューティー比を最小値から最低駆動値まで減少させる際に、時間の経過に対するデューティー比の変化の割合を連続させることが可能である。 Further, according to the present embodiment, the duty ratio is changed in a sinusoidal function with the passage of time. Therefore, when the duty ratio is decreased from the minimum value to the minimum drive value, it is possible to make the ratio of the change of the duty ratio with the passage of time continuous.
時間の経過に対するデューティー比の変化の割合を連続させることにより、一定の割合で変化させる場合に比べてさらにゆっくりとトルクを開放することが可能となる。したがって、モータ22の回転停止後のズーム光学系の変位量をさらに低減化することが可能である。
By continuing the rate of change of the duty ratio over time, the torque can be released more slowly than when changing at a constant rate. Accordingly, it is possible to further reduce the amount of displacement of the zoom optical system after the rotation of the
モータ22の回転停止後のズーム光学系の変位量を低減化出来るので、所定の位置により近い位置でズーム光学系の変位を停止可能である。それゆえ、正確な位置調整が可能となるため、ズーム光学系の位置検出センサを挿入管13の先端に設ける必要が無い。
Since the amount of displacement of the zoom optical system after stopping the rotation of the
なお、本実施形態では、駆動電圧のデューティー比を、時間の経過に対して正弦関数状に変化させる構成であるが、デューティー比の時間に対する変化は正弦関数状に限定されない。元の回転位置から隣接する回転位置までの間の回転位置(第2の回転量)から回転停止するまでの間に、時間の経過に対するデューティー比の変化の割合を実質的に連続させながら、デューティー比を減少させる構成であれば、本実施形態と同様の効果を得ることは可能である。 In the present embodiment, the duty ratio of the drive voltage is changed in a sine function with respect to time, but the change of the duty ratio with respect to time is not limited to the sine function. While the rotation ratio between the original rotation position and the adjacent rotation position (second rotation amount) until the rotation is stopped, the duty ratio changes substantially continuously with the passage of time while maintaining the duty ratio. If it is the structure which reduces a ratio, it is possible to acquire the effect similar to this embodiment.
また、本実施形態では、モータ22の回転開始、駆動電圧のデューティー比を徐々に増加するように制御されるが、回転開始時に一定の値に昇圧する構成であってもよい。すなわち、回転開始時にDmin+DAに昇圧し、回転開始後T/2経過後に(1)式に応じて変化するようにデューティー比を調整することによっても本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、第1〜第8のステップ回転位置でモータ22の回転を停止させる構成であるが、第1〜第8のステップ回転位置に限られない。第1〜第nのステップ回転位置(nは2以上の整数)でモータ22の回転を停止させる構成であってもよい。
In the present embodiment, the rotation of the
第1、第2の基準位置の間の第1〜第nのステップ回転位置においてモータ22の回転を停止させることにより、所定の撮影倍率で被写体を観察可能となる。また、それぞれのステップ回転位置でモータ22の回転を設定したインターバル時間だけ停止させる構成により、使用者の所望の倍率でズーム光学系の変位を停止させることが可能になる。
By stopping the rotation of the
また、本実施形態では、第1〜第8のステップ回転位置でモータ22の回転を停止させる構成であるが、いずれの位置において停止させなくてもよい。すなわち、第1、第2の基準位置でのみモータ22の回転を停止させる構成であってもよい。第1、第2の基準位置のみでモータ22の回転を停止させる構成であっても、回転停止後のズーム光学系の変位量を減少させる効果を得ることは可能である。
Moreover, in this embodiment, although it is the structure which stops rotation of the
また、本実施形態では、モータ制御回路24から出力される3相駆動信号の位相からモータ22の回転量を検出する構成であるが、他のいかなる方法によってモータ22の回転量を検出してもよい。例えば、モータ22の回転位置を検出するエンコーダなどの位置検出センサによって回転量を検出する構成であってもよい。
In the present embodiment, the rotation amount of the
また、本実施形態では、ズーム光学系を変位させる構成であるが、トルクワイヤによって駆動されるものはズーム光学系に限定されない。フォーカスレンズなどの他のレンズが駆動される構成であってもよい。 In this embodiment, the zoom optical system is displaced. However, what is driven by the torque wire is not limited to the zoom optical system. A configuration in which another lens such as a focus lens is driven may be employed.
また、本実施形態では、レンズの駆動にカム環を用いる構成であるが、トルクワイヤを回転させることにより駆動力が伝達される構成であれば従来周知の他の機構を適用することも可能である。 In this embodiment, the cam ring is used for driving the lens. However, any other known mechanism can be applied as long as the driving force is transmitted by rotating the torque wire. is there.
10 電子内視鏡
11 内視鏡プロセッサ
12 モニタ
13 挿入管
14 操作部
17 撮像素子
18 撮影光学系
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ボタン
27 Wideボタン
34 位相検出回路
36 マイコン
37 不揮発性メモリ
DESCRIPTION OF
20
Claims (5)
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、
前記モータを、停止状態から第1の回転量だけ回転させるように、PWM制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記第1の回転量より小さい第2の回転量から前記第1の回転量まで回転している期間には、前記モータに印加する駆動電圧のデューティー比を、時間の経過に対する前記デューティー比の変化の割合を実質的に連続させながら、時間の経過に応じて減少させる
ことを特徴とするレンズ位置制御システム。 A lens position adjustment mechanism for adjusting the position of the lens provided at the distal end of the endoscope;
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;
Motor control means for performing PWM control so that the motor is rotated by a first rotation amount from a stopped state;
The motor control means sets a duty ratio of a drive voltage applied to the motor to a time passage during a period of rotation from the second rotation amount smaller than the first rotation amount to the first rotation amount. The lens position control system, wherein the ratio of the change in the duty ratio with respect to is decreased with the passage of time while being substantially continuous.
前記第1、第2の端部に対応する前記モータの回転の位置である第1、第2の基準位置までの間に第1〜第n(nは2以上の整数)のステップ位置が定められており、
前記モータ制御手段は、前記モータの回転駆動開始後、前記第1、第2の基準位置、および前記第1〜第nのステップ位置において前記モータの回転を停止させ、
前記第1の基準位置から前記第1のステップ位置、前記第(n−1)のステップ位置から前記第nのステップ位置、および前記第nのステップ位置から前記第2の基準位置までの回転量である前記第1の回転量は、前記第1の基準位置と前記第1のステップ位置との間、前記第(n−1)のステップ位置と前記第nのステップ位置との間、および前記第nのステップ位置と前記第2の基準位置との間の回転駆動である第1の回転駆動、第nの回転駆動、終端回転駆動毎に定められる
ことを特徴とする請求項1に記載のレンズ位置制御システム。 The lens is movable from a first end to a second end;
First to nth (n is an integer of 2 or more) step positions are defined between the first and second reference positions, which are rotation positions of the motor corresponding to the first and second end portions. And
The motor control means stops the rotation of the motor at the first and second reference positions and the first to n-th step positions after starting the rotational drive of the motor,
Rotation amount from the first reference position to the first step position, from the (n−1) th step position to the nth step position, and from the nth step position to the second reference position The first rotation amount is between the first reference position and the first step position, between the (n-1) th step position and the nth step position, and It is defined for every 1st rotation drive which is rotation drive between the nth step position and the 2nd standard position, nth rotation drive, and final rotation drive. Lens position control system.
前記モータ制御手段は、
前記モータの停止状態において前記スイッチをONに切替えると、前記第1の回転量だけ回転するまで前記モータを回転させ、
前記モータが前記第1の回転量だけ回転すると、前記モータの回転を一時停止させ、
前記モータの一時停止中に前記スイッチのON状態が継続されている場合には、再度前記モータの回転駆動を開始する
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のレンズ位置制御システム。 A switch for switching ON and OFF of an input for moving the lens;
The motor control means includes
When the switch is turned ON while the motor is stopped, the motor is rotated until it rotates by the first rotation amount,
When the motor rotates by the first rotation amount, the rotation of the motor is temporarily stopped,
The rotation drive of the motor is started again when the ON state of the switch is continued during the temporary stop of the motor. Lens position control system.
前記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、
前記モータを、停止状態から第1の回転量だけ回転させるように、PWM制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記第1の回転量より小さい第2の回転量から前記第1の回転量まで回転している期間には、前記モータに印加する駆動電圧のデューティー比を、時間の経過に対する前記デューティー比の変化の割合を実質的に連続させながら、時間の経過に応じて減少させる
ことを特徴とする内視鏡。 A lens provided so as to be displaceable along the optical axis at the tip of the insertion tube;
A lens position adjusting 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;
Motor control means for performing PWM control so that the motor is rotated by a first rotation amount from a stopped state;
The motor control means sets a duty ratio of a drive voltage applied to the motor to a time passage during a period of rotation from the second rotation amount smaller than the first rotation amount to the first rotation amount. The endoscope is characterized in that the ratio of the change of the duty ratio with respect to is decreased with the passage of time while being substantially continuous.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010225863A JP2012075786A (en) | 2010-10-05 | 2010-10-05 | Lens position control system and endoscope |
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JP2010225863A JP2012075786A (en) | 2010-10-05 | 2010-10-05 | Lens position control system and endoscope |
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JP (1) | JP2012075786A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106793932A (en) * | 2014-10-10 | 2017-05-31 | 奥林巴斯株式会社 | Camera system |
-
2010
- 2010-10-05 JP JP2010225863A patent/JP2012075786A/en active Pending
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