JP4672023B2 - 高フレーム・レートを達成するために走査ビーム・デバイスを駆動する方法 - Google Patents

Description

本発明は、全般的には高フレーム・レートを実現する方法および走査ビーム・システムに関する。より具体的には、本発明は、共振走査要素に蓄えられたエネルギを除去する方法およびシステムを実現する。

ワシントン大学によって開発された走査ビーム・デバイスは、１次元または２次元のターゲット・エリアにわたって照明スポットを走査するために、単一の光ファイバを使用する。ターゲット・エリアから反射された光は、光検出器などの光検出装置によって順次取り込まれる。次に、光検出器応答を使用して、走査パターン中の所与の時点に照明スポットによって照らされた小さい面積に対応するイメージの小さい部分の明るさを決める。

光ファイバは、任意の数の周波数で、任意の数の１次元または２次元の走査パターンで駆動されるが、光ファイバと照明スポットは、通常、螺旋形の走査パターンで、光ファイバの共振周波数で駆動される。「共振」は、本明細書では、光ファイバがその共振周波数のＱ係数内で駆動されることを意味するのに使用される。共振周波数のＱ係数内で駆動される時に（図３）、光ファイバは、最小量のエネルギを使用しながらその所望の偏向を達成することができる。

図１に示されているように、理想化された螺旋走査パターン１１では、照明スポットは、通常は、最初の中央位置から開始し、最大の所望の直径に達するまで外向きに螺旋形に進む。照明スポットがその最大直径に達したならば、照明スポットを中央に戻すことが望ましい。１つの提案された螺旋走査パターンは、照明スポットをその最大直径まで外向きに螺旋形に進め、次に、最初の螺旋パターンを引き返すことによって照明スポットを内向きに螺旋形に進める。もちろん、望まれる場合に、走査パターンをその最大直径で開始し、その後、照明スポットを内向きに真ん中に向かって螺旋形に進めることも可能である。

図１の共振螺旋走査パターン１１を達成するために、光ファイバは、その間の９０°位相シフトを伴って駆動される水平と垂直の三角形振幅変調された正弦波１３、１５（図２）を用いて２つの駆動軸（ｙ、ｚすなわち水平と垂直）に沿って駆動される。光ファイバが円形である場合には、水平と垂直の共振振動は、同一の周波数と等しい振幅を有する（しかし、それでも９０°位相外れである）。駆動信号１３、１５の増加する振幅部分１７は、照明スポットを最初の中央位置から外向きに螺旋形に進ませる。駆動信号１３、１５の減少する振幅部分１９は、照明スポットを最初の中央位置に向かって戻って内向きに螺旋形に進ませる。ターゲット・エリアのイメージを、増加する振幅部分１７、減少する振幅部分１９、またはその両方の間に後方散乱された光を収集することによって入手することが行われた。

本出願人は、図２の駆動信号１３、１５を使用して走査要素を駆動する時に２つの重要な問題があることを見つけた。

第１に、走査要素は、通常は実質的に共振して駆動されるので、大量のエネルギを蓄える傾向がある。蓄えられたエネルギは、駆動信号の振幅が減らされた（または除去された）後であっても、走査要素に大きい振幅で動き続けさせる。たとえば、実験で、本出願人は、照明スポットが、どちらかといえば厳密に駆動信号の増加する振幅部分１７に従うが、駆動信号が減少する振幅部分１９に移る時に、照明スポットが厳密には従わないことを見つけた。代わりに、走査要素に蓄えられたエネルギによって、駆動信号よりはるかに低い速度で照明スポットの走査直径を減少する。

イメージ再マッピング法と駆動再マッピング法（本願の所有者が所有する２００４年１０月１日に出願した同時係属の米国特許出願第１０／９５６２４１号に記載されており、この特許出願の開示全体が、参照によって本明細書に組み込まれている）は、駆動信号によって定義される照明スポットの理論的位置と照明スポットのより低速の実際の位置との間の差によって引き起こされるイメージの歪みに対して訂正することができるが、共振するファイバに蓄えられたエネルギによって、イメージの中央に「穴」が生じる場合がある（図４）。再マッピング法は、イメージの中央の穴について訂正することができない。イメージの中央の穴は、照明スポットがイメージの中央（たとえば、その最初の中央位置）に戻る前に、駆動信号が、駆動信号の増加する振幅部分を繰り返す時に引き起こされる。いくつかのシナリオで、この穴の直径は、イメージの半分と等しいかそれより大きくなる場合がある。

第２の問題も、走査パターン１１の増加する振幅部分１７と減少する振幅部分１９の間に走査パターンが変化する場合があるという事実にかかわる。しかし、イメージ再マッピングまたは駆動再マッピングと他の技法とを使用することによって、同一に見えるイメージを両方の走査方向で生成させることが可能である。残念ながら、照明スポットの実際の走査パターンは、使用される場所の周辺状況要因に依存して変化することがある。通常は、温度が、走査パターンに対する最大の影響を有する。たとえば、増加する振幅部分１７では、より高いまたはより低い温度によって引き起こされる変化は、小さく、無視するか、再マッピング法を用いて補償することができる。しかし、減少する振幅部分１９について、温度によって引き起こされる変化は、訂正がより難しい場合がある。温度要因は、この２つの走査方向のイメージに、反対方向に変化させる可能性がある。たとえば、増加する振幅部分で、イメージが時計回りに回転する場合があり、減少する振幅部分で、イメージが反時計回りに回転する場合がある。イメージが、増加する振幅部分と減少する振幅部分との両方で取り込まれる場合に、これは、２つの発散するイメージがフレーム更新レートでトグルされる表示をもたらす可能性があり、このトグルは、結果の取り込まれるイメージを役に立たないものにする。

したがって、必要なものは、ターゲット・エリアのイメージを正確に生成しながら高フレーム・レートを実現できる方法およびシステムである。そのような方法およびシステムが、共振する走査要素に蓄えられたエネルギについて補償できるならば、望ましいはずである。

本発明は、共振走査ビーム・デバイスのフレーム・レートを改善する方法およびシステムを提供する。より具体的に言うと、本発明の方法およびシステムは、蓄えられたエネルギをすばやく除去し、短い時間で走査要素の走査を停止することを対象とする。

本発明の方法は、通常、約５Ｈｚと約６０Ｈｚとの間、好ましくは約１５Ｈｚと約３０Ｈｚとの間のフレーム・レートである。了解できるとおり、本発明は、前述の範囲より低いまたはそれより高いフレーム・レートを実現することもでき、本発明は、そのような範囲に限定されない。

本発明の方法は、１次元走査パターンと２次元走査パターンとの両方に適用可能である。走査パターンを達成する駆動信号は、水平駆動軸と垂直駆動軸との両方で類似する周波数を有することができ（たとえば、螺旋走査パターン用）、あるいは、走査パターンは、水平駆動軸と垂直駆動軸とで異なる周波数を有することもできる（たとえば、プロペラ走査用、ラスタ走査用、または類似物用）。

さまざまな周辺状況条件にわたる改善された安定性と走査繰返し性のために、ターゲット・エリアのイメージは、通常、駆動信号の１つの部分の間に取り込まれるのみである。たとえば、螺旋走査パターンでは、イメージ・データは、照明スポットが最初の中央位置から外向きに螺旋形に進められる、走査パターンの第１部分の間にだけ取り込まれる。走査パターンの第２部分は、照明スポットをその最初の中央位置に戻すのに使用される。照明スポットが中央位置に戻ったならば、駆動信号を繰り返すことができる。

一態様で、本発明は、照明スポットを走査パターンの第１部分の終わりから最初の中央点までできる限りすばやく戻すように構成された走査パターンの第２部分用の駆動信号の生成と印加を対象とする。引き返す時間の短縮は、イメージ収集に振り向けられる増やされた回数の螺旋走査を可能にする。

一実施態様で、走査要素を駆動するのに使用される駆動信号は、第１の部分と第２の部分を含む。駆動信号の第１の部分は、照明スポットをターゲット・エリア上で所望の走査パターンで走査するのに使用される。駆動信号の第２の部分は、蓄えられたエネルギを走査要素から除去するのに使用される。１つの構成で、駆動信号の第２の部分は、駆動信号の第１の部分から位相シフトされた位相破壊信号(phase braking signal)である。駆動信号の第２の部分は、走査要素を実質的にそのゼロ動き点に戻すために、エネルギを走査要素からすばやく除去する。走査要素は、通常、その中央点で静止させられるので、穴のないターゲット・サイトのイメージを生成することができる。

走査要素が共振で駆動されるので、駆動信号と照明スポットの位置は約１８０°位相外れである。共振系に蓄えられたエネルギを除去するために、位相破壊信号（たとえば、駆動信号の第２の部分）は、強制的に照明スポットの位置と同位相にされる。第１の部分からの水平駆動信号と垂直駆動信号の位相を約１８０°だけ変更することによってそれを達成できる。これは、Ｙ駆動信号とＺ駆動信号との両方を反転することと同等である。

しかし、駆動信号の位相が、第２の部分全体を通じて一定に保たれる場合に、走査要素の位置の変化する位相は、最終的に、ファイバが約９０°位相外れで駆動され、振幅が増加し始める点に達する。実際に、本出願人は、同位相駆動以外のすべてのものが、エネルギが系から除去される速度を下げることを見つけた。この理由から、実質的にすべてのエネルギが除去され、走査要素の動きが実質的に停止するまで、駆動信号の位相が走査要素の位置と同位相のままになるように駆動信号の位相を継続的に調整することが望ましい。実質的にすべてのエネルギが走査要素から除去され、走査要素が実質的に静止するや否や、駆動信号は、走査要素に再びエネルギを与え、走査振幅が増加する。

適切な位相破壊駆動信号または駆動信号の第２の部分を決める１つの例示的な方法は、フィードバック制御ループを使用することである。このフィードバック制御ループは（リアルタイムであれ反復式であれ）、走査要素からすばやくエネルギを除去するための適切な駆動信号を決めるのに使用することができる。生成された駆動信号を、システムのメモリ内に記録し、駆動信号の第２の部分として使用することができる。代替実施態様では、すべてのまたは実質的にすべてのエネルギが走査要素から除去されるまで、オペレータが、駆動信号の位相を手動で調整することができる。

本発明の他の態様、目的、および利益は、次の詳細な説明から明白になる。

本発明は、走査要素に蓄えられたエネルギをすばやく除去し、走査要素をその開始位置にすばやく戻すことによって、走査ビーム・デバイスのフレーム更新レートを改善する方法およびシステムをもたらす。

本発明の走査ビーム・システムは、走査ビーム・デバイスと、走査ビーム・デバイスのイメージ形成またはイメージ収集を制御するベース・ステーションとを含む。本発明の走査ビーム・デバイスは、さまざまな形をとることができるが、通常は、内視鏡、カテーテル、ファイバスコープ、顕微鏡、ボロスコープ、バー・コード・リーダー、イメージ・ディスプレイ、またはターゲット・エリアのイメージを生成するか、イメージを収集する他のデバイスの形である。本発明の走査ビーム・デバイスは、限定的使用デバイス（たとえば、使い捨てデバイス）または複数回使用デバイスとすることができる。このデバイスが、医療使用用である場合に、走査ビーム・デバイスは、一般に、滅菌可能であるか、あるいは使用のために密閉されたパッケージで供給されるかのいずれかによって無菌状態である。

本発明の走査ビーム・デバイスは、光のビームをターゲット・エリア上で走査する走査要素を含む。この走査要素は、単一の片持支持された光ファイバを含むことが好ましい。他の実施形態では、走査要素は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、検流計、ポリゴン、互いに相対的に移動される複数の光学要素、または類似物などの鏡の形をとる。残りの議論は、ターゲット・サイトのイメージ収集に使用される走査ファイバ・デバイスに焦点を合わせるが、本発明が、他の前述の走査要素やシステムをも達成することを了解されたい。

本発明の方法は、２次元螺旋走査の使用に焦点を合わせたものである。しかし、本発明が、そのような走査パターンに限定されないことを了解されたい。たとえば、本発明は、回転するプロペラの走査パターン、ラスタ走査パターンなどの他の２次元走査パターンまたは１次元直線パターンを使用することもできる。

図５、８に、走査パターンの単一サイクルにわたる駆動信号の可能な振幅変化のいくつかの例を示す２つの走査包絡線２３を概略的に示す。参照を簡単にするために、Ｙ軸駆動信号の駆動包絡線だけを、図５、８に示す。しかし、丸い光ファイバの螺旋走査パターンについて、ｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号の走査パターンが、一般に類似する形状の包絡線を有し、２つの駆動信号１３、１５（図２）の間の主な相違が、駆動包絡線内のｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号の位相オフセットになることを了解されたい。

この駆動信号は、第１の部分２７と第２の部分２９とを含む。駆動信号の理想的な第１の部分２７は、線形に増加する振幅（たとえば、増加する振幅部分１７）を有する正弦波を含む。しかし、駆動信号の駆動再マッピングは、駆動信号の第１の部分の包絡線を変更する場合があり、包絡線は、線形に増加する振幅を有しない場合がある。

第１の部分２７の終わりに、照明スポットは、走査パターンの最大半径に達している（図１）。照明スポットがその最大半径に達した後には、照明スポットと走査要素をその最初の開始点（たとえば、螺旋の中央）に戻すことが望ましい。

駆動信号の増加する振幅部分１７（たとえば、第１の部分２７）中と減少する振幅部分１９（たとえば、第２の部分２９；図２）中との照明スポットの走査パターンの前述の相違のゆえに、データ収集（たとえば、ターゲット・エリアのイメージング）は、通常、駆動信号の第１の部分２７と駆動信号の第２の部分２９のうちの一方だけの間に行われる。好ましい実施形態では、ターゲット・エリアのイメージングは、照明スポットの外向きの螺旋進行中に行われ、ターゲット・エリアのイメージングは、照明スポットが実質的に「ゼロ」（たとえば、その最初の中央位置またはその近く）に戻される時には行われない。

本出願人は、駆動信号に単純に「ゼロ」がセットされると、照明スポットの動きが、ゼロに向かって指数関数的に減衰することを見つけた。残念ながら、指数関数的減衰は、かなりの時間を要し、これは、高フレーム・レートの助けにはならない。たとえば、本出願人は、２５０の増加する螺旋を有する走査パターンについて、照明スポットの動きをゼロに落ち着かせ、最初の中央点に戻るのに、６００を超える螺旋期間を要することを見つけた。しかし、正弦波の振幅を単純に減らすのではなく、本発明は、その信号が第１の部分２７内の駆動信号に対する相対的な位相シフトを有する、駆動信号の「位相破壊」第２の部分２９を適用する。好ましい実施形態では、第２の部分２９は、第１の部分２７に対して相対的に反転された位相を有する。

走査要素が、共振周波数で走査される時に、駆動信号と照明スポットの位置は、約１８０°位相外れである。共振する走査要素に蓄えられたエネルギを除去するために、駆動信号の第２の部分２９は、強制的に走査要素の位置と同位相にされる。図６に、駆動信号の第１の部分２７中に走査要素を駆動するのに使用されるｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号を概略的に示す。図６に示されているように、ｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号は、９０゜位相外れである。

図７に示された好ましい方法では、駆動信号の第２の部分２９は、ｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号の位相を約１８０°だけ変更することによって、強制的に走査要素の位置と同位相にされる。ｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号を強制的に照明スポットの位置と同位相にすることは、ｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号を反転することと同等である。

位相破壊信号は、通常、走査要素の動きの振幅をすばやく減らし、走査要素の周波数をわずかに遅くするという効果を有する。しかし、走査要素の周波数を遅くすることは、駆動信号と走査要素（および照明スポット）の位置との間の位相関係を経時的に変化させることになる。本出願人は、駆動信号の第２の部分２９を、この信号の第２の部分の実質的に全体にわたって走査要素の位置と同位相に維持することが非常に望ましいことを見つけた。駆動信号の第２の部分の位相が、一定に保たれる場合には、走査要素の変化する周波数と変化する位置は、もう一度走査要素がこの信号と１８０°位相外れになる点に不可避的に達する。駆動信号の第２の部分２９と走査要素の位置とが、互いに関して約９０°位相外れである時には、走査要素の動きの振幅は、もう一度増加し始め、エネルギは、除去されるのではなく、もう一度走査要素に蓄えられる。

エネルギを走査要素から除去するためには、駆動信号の位相を継続的に調整し、その結果、ほとんどまたはすべてのエネルギが走査要素から除去され、走査要素の動きが実質的に止められるまで、駆動信号が走査要素と同位相のままになるようにすることが、望ましい。エネルギが走査要素から除去され、走査要素が実質的にその最初の開始点（たとえば、螺旋の中央もしくはその近く、動きの範囲の中央もしくはその近く、および／またはターゲット・エリアの中央もしくはその近く）に戻って位置決めされたならば、駆動信号サイクルを繰り返すことができ、駆動信号の増加する振幅の第１の部分２７が、もう一度、照明スポットに外向きでそのイメージング・パターンで螺旋形に進ませることができる。

位相シフトに加えて、第２の部分２９の駆動信号包絡線形状を最適化して、蓄えられたエネルギを走査要素からすばやく除去し、走査要素を実質的にゼロに戻すことができる。本明細書で説明する、駆動信号の位相シフトされた第２の部分２９と変更された駆動信号包絡線を使用することによって、本発明者は、約５０の螺旋期間より短い期間で、蓄えられたエネルギを走査要素から除去することができた。

図５、８に、走査要素からエネルギを除去するための位相破壊ドライバとして使用できる駆動包絡線のいくつかの例を示す。図５に示されているように、イメージング部分は、サンプル点０から２５０００まで延びる増加する振幅を有する駆動信号の第１の部分２７を含む。サンプル点２５０００で、走査要素は、その最大の所望の直径に達し、駆動信号の第２の部分２９が、走査要素からエネルギを除去するのに使用される。したがって、サンプル点２５０００で、ｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号との両方の位相が、逆転される。図５には示されていないが、駆動信号の第２の部分２９の位相を、照明スポットの位置との同位相関係を維持するために継続的に調整できることを了解されたい。

駆動信号の位相を変更することに加えて、駆動信号の振幅をも、この信号の第２の部分２９中に調整することができる。図示の例では、駆動信号の振幅は、走査要素からエネルギをすばやく除去するために、複数のサンプル点（サンプル点２５０００から２８０００まで）の間に一定に保たれる。サンプル点２８０００では、エネルギの大部分が除去された後に、この信号の振幅が、走査要素に再びエネルギを与えないようにするために減らされる。最後に、少数のサンプル点（サンプル点２９５００から３００００まで）の間に、駆動信号がゼロにセットされ、走査要素の動きを実質的にゼロに落ち着かせる。

図８に、走査要素からエネルギを除去するのに使用できる駆動包絡線のもう１つの例を示す。図８に示されているように、イメージング部分は、サンプル点０から２５０００まで延びる実質的に線形に増加する振幅を有する駆動信号の第１の部分２７を含む。図５に似て、サンプル点２５０００で、走査要素は、その最大の所望の直径に達し、駆動信号の第２の部分２９が、走査要素からエネルギを除去するのに使用される。したがって、サンプル点２５０００で、ｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号との両方の位相が、逆転される。駆動信号の振幅を変更するのではなく、振幅は、サンプル点２５０００から２９０００まで一定に保たれる。サンプル点２９０００では、走査要素を実質的にゼロに落ち着かせるために、駆動信号にゼロがセットされる（たとえば、点２９０００から３００００まで）。

了解できるとおり、図５、８に示された駆動包絡線は、本発明の走査要素からエネルギを除去するのに使用できる駆動包絡線の２つの例に過ぎない。第１の部分２７は、線形もしくは非線形に増加する振幅、指数関数的に増加もしくは減少する振幅、線形もしくは非線形に減少する振幅、および／またはゼロ振幅の任意の組合せを有することができ、駆動信号の第２の部分２９の振幅は、特定の走査要素とイメージング条件に従って変化する。

走査要素の位置と駆動信号とを同位相に保つための位相の継続的調整は、駆動信号の周波数の小さい変化を引き起こす。したがって、位相と周波数が互いに関係付けられるので、駆動信号の位相を調整するのではなく、その代わりに、駆動信号の周波数を調整して、走査要素からのエネルギの類似する除去を達成することができる。そのような実施形態では、蓄えられたエネルギの実質的にすべてが走査要素から除去されるまで、駆動信号の第２の部分２９全体を通じて駆動信号の周波数を継続的に調整することが望ましい。

走査要素の駆動アセンブリが圧電駆動アセンブリである構成では、コントローラは、通常、電圧駆動信号を生成する。そのような構成では、駆動信号の電圧の極性は、走査要素からエネルギを除去するために、駆動信号の第２の部分２９中に変更される。望まれる場合に、電圧極性を調整した後に、電圧レベルを高めて、蓄えられたエネルギを走査要素からよりすばやく除去することができる。了解できるとおり、本発明の概念は、すべてのタイプの駆動信号（たとえば、電流信号）やすべてのタイプの駆動アセンブリについて使用することができ、本発明は、電圧駆動信号に限定されない。

異なる走査要素と駆動アセンブリは、異なる特性を有するので、走査ビーム・システムを正しく動作させるためには、その走査ビーム・システム用にカスタマイズされた駆動信号を使用しなければならない。カスタマイズされた駆動信号は、走査要素をその共振周波数で走査することができ、ターゲット・エリアの各走査サイクルの後に走査要素をそのゼロ位置に戻ってすばやく再位置決めする駆動信号を用いて走査要素を駆動することによって、改善された走査レートを実現することができる。

カスタマイズされた駆動信号は、任意の従来の方法を使用して生成することができるが、通常は、駆動信号の第２の部分の位相を手動で調整することによって、または較正中に１つまたは複数のフィードバック制御ループを使用することによって、生成される。このフィードバック制御ループは、リアルタイムまたは反復式とすることができる。一実施形態で、このフィードバック制御ループを、走査ビーム・デバイスのパッケージングの前に製造業者が使用することができる。照明スポットが理想的な走査パターンに従うように、駆動信号の理想的な第１の部分を再マッピングするために、このフィードバック制御ループを任意選択で使用する。その後、同一のまたは異なるフィードバック制御ループを使用して、走査要素からエネルギをすばやく除去し、走査要素をゼロに戻す駆動信号の第２の部分を決めることができる。その後、カスタマイズされた駆動信号を、走査ビーム・デバイス内のメモリに、アルゴリズムまたはルックアップ・テーブルとして保管する。

走査ビーム・デバイスがコントローラに結合される時に、そのコントローラは、その特定の走査ビーム・デバイスのカスタマイズされた駆動信号をメモリからダウンロードすることができる。メモリや、走査ビーム・デバイスのメモリに保管できる他のデータのより完全な説明は、本願の所有者が所有する２００４年１０月１日に出願した同時係属の米国特許出願第１０／９５６４７３号、名称「Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｏｒｙ ｆｏｒ ａ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｄｅｖｉｃｅ」に記載されており、この特許出願の開示全体が、参照によって本明細書に組み込まれている。

他の構成では、ターゲット・エリアのイメージングの直前に特定の走査ビーム要素を較正することによって、イメージング・サイトで、オペレータによって駆動信号を決めることができる。たとえば、走査ビーム要素を、ベース・ステーションに結合されるかその中に形成される較正チャンバ内に置くことができ、駆動信号を、手動でまたは自動的に再マッピングし、較正して、駆動信号の適切な第１の部分２７と第２の部分２９を決めることができる。駆動信号を、その特定の走査ビーム・デバイスに対して決めたならば、その駆動信号を、その走査ビーム・デバイスのメモリにアルゴリズムまたはテーブルとして保管する。もちろん、他の実施形態では、カスタマイズされた駆動信号を、走査ビーム・デバイスのメモリ以外の他のコンピュータ可読記憶要素に保管することができる。たとえば、カスタマイズされた駆動信号を、コントローラのメモリ、コントローラによってアクセス可能なリモート・データベース、または類似物に保管することができる。

図９、１０に、本発明に含まれることになる走査ビーム・システム１０を示す。走査ビーム・システム１０はベース・ステーション１２と走査ビーム・デバイス１４とを含む。走査ビーム・デバイス１４は、ベース・ステーションの入力インターフェース１８と嵌合するように構成されたコネクタ部材１６を含む。入力インターフェース１８へのコネクタ部材１６の結合によって、ベース・ステーション１２の要素と走査ビーム・デバイス１４の関連する要素との間の、電力経路、駆動信号経路、検出器経路、照明経路、および／またはデータ通信経路が生成される。

図９に示されているように、ベース・ステーション１２は、通常、コントローラ２０を含み、このコントローラ２０は、走査ビーム・デバイス１４の作動とイメージの生成を制御できるゲート・アレイ（図示せず）を含めることができる１つまたは複数のマイクロプロセッサおよび／または１つまたは複数の専用エレクトロニクス回路を有する。コントローラ２０は、スキャナ駆動エレクトロニクス、検出器増幅器、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を含む。コントローラ内の駆動エレクトロニクスとメモリ内に保管されたソフトウェア・モジュールが、走査ビーム・デバイス１４用のカスタマイズされた制御ルーチンを実現するのに使用される。本発明の方法は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊化された回路、特殊化されたプロセッサ、またはこれらの組合せを用いて実施することができる。方法がソフトウェアとして実行される実施形態において、そのソフトウェアは、このシステムのメモリ内または他のコンピュータ可読媒体上で有形に実施される複数のソフトウェア・モジュールの形のアプリケーション・プログラムとして実装されることが好ましい。残りの議論は、本発明の方法のソフトウェア実装に焦点を合わせるが、本発明がソフトウェア実装に限定されないことを了解されたい。

コントローラ２０は、通信バス（図示せず）を介して、ベース・ステーション１２内の複数の要素と通信する。通信バスは、通常、コントローラ２０と、電源２２と、メモリ２４と、ユーザ・インターフェース２６と、１つまたは複数の光源２８と、１つまたは複数の出力ディスプレイ３０と、光電性位置センサ８２との間の電気通信を可能にする。任意選択として、走査ビーム・デバイス１４が検出アセンブリを含む場合に、ベース・ステーション１２に、コントローラ２０と通信する別々のイメージ保管デバイス３２を含めることができる。代替実施形態では、イメージ保管デバイス３２を、単純に、メモリ２４内のモジュールとすることができる。了解できるとおり、本発明のベース・ステーション１２を変化させることができ、図９に示されたものより少数またはこれより多数の要素を含めることができる。

使用される特定の走査ビーム・デバイス１４に応じて、光源２８は、光の連続ストリーム、変調された光、または光パルスのストリームを発することができる。ベース・ステーション１２に、異なる照明能力を有する異なる走査ビーム・デバイスを動作させることができるようにするために、複数の異なる光源２８を含めることができる。光源２８には、赤光源、青光源、緑光源（本明細書では集合的に「ＲＧＢ光源」と称する）、ＩＲ光源、ＵＶ光源、および／または高強度レーザ源（通常は、治療走査ビーム・デバイス用）のうちの１つまたは複数を含めることができる。光源２８自体を、第１モード（たとえば、連続ストリーム）と第２モード（たとえば、光パルスのストリーム）との間で切替可能になるように構成することができる。参照を簡単にするために、光源内の他の従来の要素は、図示しない。たとえば、ＲＧＢ光源が使用される場合に、その光源に、異なる光が光ファイバ５０に入る前にそれらの異なる光を組み合わせるコンバイナを含めることができる。さらに、光源２８は、図１０ではベース・ステーション１２と別々のものとして図示されているが、他の実施形態で、光源２８をベース・ステーション１２内に一体化できることを了解されたい。

メモリ２４は、本発明の方法を実行するソフトウェア・モジュールと、ルックアップ・テーブルと、走査ビーム・デバイス１４のオペレーションや較正を制御するアルゴリズムとを保管するのに使用することができる。走査ビーム・デバイス１４を制御するためにコントローラ２０によって使用される制御ルーチンは、通常、接続されるデバイスの動作パラメータ（たとえば、共振周波数、電圧限度、ズーム能力、カラー能力など）と一致させるように構成可能である。以下で記すように、メモリ２４は、走査ビーム・デバイスの検出器４６から受け取られたイメージ・データ、イメージ再マッピング・ルックアップ・テーブルとアルゴリズム、第１の部分２７と第２の部分２９を含む再マッピングされた駆動信号、ファイバ走査デバイスのパラメータなどを保管するのにも使用することができる。

参照を簡単にするために、ベース・ステーション１２内の他の従来の要素は、図示しない。たとえば、本発明のベース・ステーション１２の諸実施形態は、通常、増幅器、Ｄ／Ａ変換器とＡ／Ｄ変換器、クロック、波形ジェネレータ、その他の類似物などの従来の要素を含む。

本発明の走査ビーム・デバイス１４は、光のビームをターゲット・エリア３６に送り、走査する走査要素３４を含む。通常は光ファイバの形である導波路３８が、光源２８からの照明を走査要素３４に送るために、光源に光学的に結合される。駆動アセンブリ４０が、走査要素３４に結合されており、かつ、コントローラ２０から受け取られる駆動信号に従って走査要素３４を作動させるように適合されている。任意選択として、走査ビーム・デバイス１４に、走査ビーム・デバイス１４の識別データまたはパラメトリック・データを保管する不揮発性メモリ３９を含めることができる。

好ましい実施形態では、走査要素３４は、片持支持された光ファイバ５０である。光ファイバ５０は、近位部分５２と、遠位チップ５６を含む遠位部分５４とを含む。光ファイバ５０は、通常、遠位部分５４を自由に偏向できるように片持支持するために、光ファイバの少なくとも１つの点に沿って固定される。そのような実施形態では、光ファイバの近位部分５２は導波路３８であり、光源２８からの光を透過させる。了解できるとおり、他の実施形態では、光源２８からの光が、光ファイバ５０内へ向けられ、遠位チップ５６から出されるように、別の導波路３８を、光ファイバの近位部分５２に光学的に結合させることができる。

光ファイバ５０は、任意の所望の寸法と断面形状を有する。光ファイバ５０は、デバイスの所望の特性に応じて、対称の断面プロファイルまたは非対称の断面プロファイルを有することができる。丸い断面を有する光ファイバ５０は、任意の２つの直交する軸に関して実質的に同一の共振特性を有するが、非対称の断面（たとえば、楕円）を有する光ファイバは、長軸と短軸に対して異なる共振特性を有する。望まれる場合に、光ファイバ５０を、直線的または非直線的なテーパーを付けることができる。

光ファイバの遠位部分５４の偏向を達成するために、光ファイバ５０の片持支持された遠位部分５４は、駆動アセンブリ４０に結合される。図３に示されているように、駆動アセンブリ４０は、通常、片持支持された遠位部分５４を共振周波数のＱ係数内で駆動し、好ましくは、その機械的なまたは振動の共振周波数（あるいは共振周波数の高調波）で１次元または２次元の走査パターンで駆動する。了解できるとおり、走査要素３４は、実質的に共振周波数で駆動される必要はないが、走査要素３４がその共振周波数で走査されない場合には、走査パターンに関する所望の半径方向変位を与えるために、より大量のエネルギが必要になる。１つの好ましい実施形態では、駆動アセンブリは圧電駆動アセンブリである。コントローラ２０からの駆動信号は、駆動アセンブリ４０に所望の信号を送る。この駆動信号によって、圧電駆動アセンブリが光ファイバ５０の遠位チップ５６を偏向させ、その結果、照明スポットが、所望の走査パターンで動かされる。好ましい駆動アセンブリは、圧電アセンブリであるが、代替実施形態では、駆動アセンブリ４０に、永久磁石、電磁石、静電ドライブ、音波ドライブ、電気機械ドライブ、または類似物を含めることができる。

図１０をもう一度参照すると、走査ビーム・デバイス１４には、任意選択として、イメージング光の焦点を合わせ、よりよい分解能および／または改善されたＦＯＶを提供するために、光ファイバ５０の遠位端の近くに１つまたは複数のレンズ５８を含めることができる。レンズ５８を、走査ファイバ・デバイス１４の外側ハウジング（図示せず）に結合させて、光ファイバの走査する遠位端５６に対して相対的に固定することができ、かつ／または、レンズ５８を、ハウジング（図示せず）に対して相対的に可動とすることができる。

検出アセンブリ４４には、コントローラと通信する１つまたは複数の検出器を含めることができる。これらの検出器は、通常、増幅器やＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介してコントローラに結合される。コントローラ（またはコントローラ内の駆動エレクトロニクス）は、同期化パルスを供給して、検出アセンブリ４４によるデータ収集のタイミング信号を供給することができる。それに加えてまたはその代わりに、別々のクロック回路（図示せず）を使用して、検出された光を走査パターンの諸時点に対応させることができる。検出アセンブリ４４は、走査ファイバ・デバイスのハウジングに接してまたはその中でどこにでも配置することができるが、通常は、ターゲット・エリア３６の偏向された後方散乱された光を取り込むために、光ファイバ５０の遠位部分５４に近接して位置決めされる。検出アセンブリ４４には、ターゲット・エリア３６から後方散乱された光を受け取るために１つまたは複数の個々の検出器を含めることができる。たとえば、検出アセンブリに、リード（図示せず）を介してベース・ステーション１２に伝えられる電気信号を作る光検出装置（光検出器など）を含めることができる。代替案では、検出アセンブリ４４に、偏向された光をターゲット・エリアからベース・ステーション１２内の光検出器に送る１つまたは複数のコレクタ・ファイバ（図示せず）を含めることができる。

駆動信号の第１と第２の部分を決める較正方法は、図９に概略的に示された較正チャンバ８０内で実行することができる。較正チャンバ８０は、ベース・ステーション１２の一部として形成することができ、ベース・ステーション１２とは別々とすることができ、あるいは、製造業者のテスト機器（図示せず）の一部として組み込むことができる。較正チャンバ８０は、較正ステップ中に、（１）走査ファイバの共振周波数を決め、（２）駆動信号の第１の部分を再マッピングし、（３）蓄えられたエネルギを走査ファイバから除去するために駆動信号の第２の部分２９を決め、最適化するために使用される。

較正チャンバ８０は、走査ファイバ・デバイスの予想される周辺状況と一致するように周辺状況に対して制御される。較正チャンバ８０は、少なくとも走査ファイバ・デバイス１４の遠位部分を受ける寸法にされ、実質的に較正チャンバ８０の中央に走査ファイバ・デバイスを位置決めするホルダ（図示せず）を有することができる。較正チャンバ８０は、通常、コントローラに結合された光検出装置を有する。この光検出装置は、走査パターン中に照明スポットの位置を取り込む位置感応検出器（ＰＳＤ）８２であることが好ましい。使用中に、コントローラは、走査パターンを開始するように構成される。ＰＳＤ ８２からのアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を介してコントローラ内の専用の特殊化されたハードウェア・エレクトロニクスに送られ、コントローラは、その位置データを走査パターンの諸時点に対応させる。任意選択として、較正チャンバは、温度コントローラと、このコントローラに結合された温度センサとを有することができる。コントローラは、走査ファイバ・デバイスの走査パターンの特性試験の前後に、較正チャンバの温度を測定し、かつ／または調整するように構成することができる。

走査ファイバ・デバイス１４の特性は、異なる動作モード（たとえば、異なるズーム・レベルなど）で異なって動作し、あるいは、異なる周辺状況条件（たとえば、温度など）で異なって動作する可能性があるので、走査ファイバ・デバイスが較正チャンバ８０内にある時に、選択されたオペレーション・モードおよび／または周辺状況条件の一部またはすべてについて、別々のルックアップ・テーブルまたはアルゴリズムを生成することができる。選択されたオペレーション・モードまたは周辺状況条件だけが、ルックアップ・テーブルの生成に使用される場合に、本発明のコントローラは、他のモードと条件のルックアップ・テーブルを生成するために、生成されたルックアップ・テーブルとアルゴリズムの間で補間するように構成される。

たとえば、１つの構成で、異なるズーム・レベルに関する別々のルックアップ・テーブルがあってもよい。ズームは、一般に、走査の振幅を減らすために駆動アセンブリ４０に送られる最大駆動電圧を下げることによって達成される。しかし、異なる電圧は、光ファイバや照明スポットの単純な振幅変化と異なる位置差を与える。したがって、異なるズーム・レベルに関する異なるルックアップ・テーブルを有することが望ましい。メモリが、多数のルックアップ・テーブルまたはアルゴリズムで過負荷になることがなくなるように、ズーム機能を特定のズーム・レベルに制限することができる。所定の間隔をおかれたズーム・レベルについて所定の個数のルックアップ・テーブルを設け、所定のズーム・レベルの間のすべての特徴付けされていないズーム・レベルは、間隔をおかれたズーム・テーブルの間で補間することによって、コントローラによってルックアップ・テーブルを生成させるようにすることができる。

さらに、異なる予想される周辺状況条件に関する、駆動信号の異なる第１の部分と第２の部分があってもよい。たとえば、システム１０内のメモリに、さまざまな異なる温度または温度範囲に関するルックアップ・テーブルまたはアルゴリズムを含める。そのような実施形態では、走査ファイバ・デバイス１４に、温度センサ（図示せず）を含めることができ、この温度センサは、光ファイバ５０の遠位チップ５６に近接する温度を測定するように構成され、かつ、温度信号をコントローラに送るように構成され、その結果、コントローラは、どのルックアップ・テーブルまたはアルゴリズムを使用すべきかを知ることができる。ズーム・テーブルに似て、複数の温度または温度範囲に関するルックアップ・テーブルだけを生成することも望ましい。したがって、この複数の温度に関するルックアップ・テーブルを補間して、残りの温度または温度範囲に関するルックアップ・テーブルを生成することができる。

走査ファイバ・デバイス１４を用いてターゲット・エリア３６のイメージを収集するために、ターゲット・エリア３６上で照明スポット４２を形成するように、光が、光源２８から導波路３８を介して送られ、光ファイバの遠位端５６から投影される。電圧駆動信号（理想的な信号または再マッピングされた駆動信号のいずれか）の第１の部分２７は、電源を介して送られ、その結果、圧電駆動アセンブリ４０が、光ファイバを実質的にその共振周波数で振動させ、ターゲット・エリア３６上で２次元螺旋走査パターンで照明スポットを走査する。ターゲットからの後方散乱された光は、検出アセンブリ４４によって順次収集され、その収集時刻が、螺旋走査パターン内のその時点と同期化される。走査パターンのすべての点での照明スポットの既知の位置に基づいて、順次収集された光を、その後、一時に１ピクセルずつターゲット・エリアのイメージを構築するために、走査パターンのその特定の時の照明スポットの位置に対応するピクセル位置に置くことができる。照明スポットがその外側直径に達したならば、駆動信号の第２の部分２９が送られて、蓄えられたエネルギを光ファイバから除去し、光ファイバをそのゼロ位置に戻す。

ここで図１１を参照すると、本発明は、キット３００をも達成する。キット３００には、走査ファイバ・デバイス（ＳＦＤ）１４（内視鏡など）、使用上の注意（ＩＦＵ）３０２、少なくとも１つのパッケージ３０４を含めることができる。任意選択として、キット３００に、コンピュータ可読媒体（ＣＲＭ）３０６を含めることができ、このコンピュータ可読媒体（ＣＲＭ）３０６は、ＳＦＤ １４に一体化され（不揮発性メモリ３９など）、あるいはＳＦＤとは別々である（たとえば、ＣＤ、ＤＶＤ、フロッピー（登録商標）・ディスクなど）。

走査ファイバ・デバイス１４は、全般的に上で説明したとおりであり、使用上の注意（ＩＦＵ）３０２は、上で説明した方法のいずれかを示す。パッケージ３０４は、パウチ、トレイ、箱、チューブ、または類似物を含む、任意の従来のデバイス・パッケージングとすることができる。ＩＦＵ ３０２は、通常は、別々の紙に印刷されるが、全体的にまたは部分的にパッケージ３０４の一部に印刷することもできる。

走査ファイバ・デバイスに、メモリ３９を含めることができ、このメモリ３９は、ターゲット・エリア上で光ファイバを走査するための第１の部分と、蓄えられたエネルギを光ファイバからすばやく除去するための第２の部分とを含む変更された駆動信号をもたらすルックアップ・テーブルおよび／または走査ファイバ・デバイスに関する他のパラメトリック情報を含む。代替案では、別々のコンピュータ可読媒体３０６に、駆動信号に関するカスタマイズされたルックアップ・テーブルもしくはアルゴリズム、および／または走査ファイバ・デバイスのパラメトリック・データを含めることができる。

本明細書で説明した実施例および実施形態が、例示のみを目的とすることと、それに鑑みたさまざまな修正または変更が、当業者に提案され、本願の趣旨と範囲さらに添付の特許請求の範囲に含まれなければならないことを理解されたい。たとえば、駆動信号の第１の部分２６と第２の部分２８は、単一の信号の異なる部分として図示され、説明されたが、代替実施形態では、第１の部分２６と第２の部分２８を、２つの別々の信号から形成することができる。さらに、上の説明は、イメージ収集に焦点を合わせているが、上のシステムと方法は、イメージ表示に同等に適用可能である。最後に、本発明のほとんどの実施形態は、イメージから穴を除去することを選ぶが、蓄えられたエネルギのすべてを走査要素から除去はせず、イメージに穴を残すことが望ましい場合がある。その結果、エネルギの、すべてではないが大部分を、走査要素から除去することができ、走査要素は、その開始点／最初の点に「実質的に」戻るだけになる。多数の異なる組合せが、可能であり、そのような組合せは、本発明の一部と考えられる。

本発明によって達成される例示的な２次元走査パターンを示す図である。 図１の走査パターンを生成するのに使用することができる１つの例示的なｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号を示す図である。 共振周波数のＱ係数を示す図である。 中央に穴を有するターゲット・エリアのイメージを示す図である。 走査要素を２次元螺旋パターンで走査し、走査要素をその開始位置に戻すために走査要素からエネルギを除去する、ｙ軸駆動信号包絡線の一例を示す図である。 駆動信号の第１の部分でのｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号との間の９０°オフセットを示す図である。 駆動信号の第２の部分を形成する、反転されたｙ軸駆動信号とｚ軸駆動信号（図６と比較して）を示す図である。 本発明によって達成されるｙ軸駆動信号包絡線のもう１つの例を示す図である。 本発明によって達成される走査ビーム・システムを概略的に示す図である。 本発明によって達成される単純化された走査ファイバ・システムを示す図である。 本発明によって達成されるキットを概略的に示す図である。

Claims (33)

1. 走査要素を含む走査ビーム・デバイスを駆動する方法であって、
   前記走査要素を第１位置にするステップと、
   ターゲット上で走査パターンで照明スポットを走査するために、駆動信号の第１の部分を用いて前記走査要素を駆動するステップと、
   前記走査要素に前記第１位置に実質的に戻らせるために、蓄えられたエネルギを前記走査要素から高速に除去するために前記駆動信号の第２の部分を用いて前記走査要素を駆動するステップと
   を含み、
   前記駆動信号の前記第２の部分を用いて前記走査要素を駆動することは、前記蓄えられたエネルギの実質的にすべてが前記走査要素から除去されるまで、前記信号の前記第２の部分と前記照明スポットの位置が実質的に同位相になるようにするために前記信号の前記第２の部分の周波数を調整することを含み、
   前記駆動信号の前記第２の部分は、少なくとも一定の振幅を有する部分を含む方法。
2. 前記走査パターンは、２次元走査パターンである請求項１に記載の方法。
3. 前記２次元走査パターンは、螺旋走査パターンを含む請求項２に記載の方法。
4. 前記走査パターンは、１次元走査パターンである請求項１に記載の方法。
5. 前記第１位置は、前記走査要素の行程のほぼ中央にある請求項１に記載の方法。
6. 前記駆動信号の前記第１の部分と前記駆動信号の前記第２の部分は、それぞれ、振幅変調された正弦波を含む請求項１に記載の方法。
7. 前記駆動信号の前記第２の部分の少なくとも一部は、前記駆動信号の前記第１の部分の対応する部分と異なる位相を有する請求項１に記載の方法。
8. 前記信号の前記第２の部分の少なくとも一部は、前記信号の前記第１の部分の対応する部分から約１８０゜位相差を有する請求項７に記載の方法。
9. 前記駆動信号の前記第１の部分は、第１軸内で前記照明スポットを駆動する信号と、前記第１軸と直交する第２軸内で前記照明スポットを駆動する信号とを含み、前記第２軸内で前記照明スポットを駆動する前記信号は、前記第１軸内で前記照明スポットを駆動する前記信号から約９０°位相シフトされ、
   前記信号の前記第２の部分は、前記第１軸内で前記照明スポットを駆動する信号と前記第２軸内で前記照明スポットを駆動する信号とを含み、前記駆動信号の前記第２の部分内の前記信号の両方は、前記第１の部分内の対応する信号から約１８０°シフトされる請求項７に記載の方法。
10. 前記駆動信号の前記第１の部分と前記第２の部分は、前記走査要素の共振周波数の振幅値の半値以上の振幅値を有する帯域幅の周波数である請求項７に記載の方法。
11. 前記駆動信号の前記第１の部分は、前記走査パターン中の前記照明スポットの位置と約９０°位相外れであり、前記駆動信号の前記第２の部分は、前記照明スポットの位置と同位相である請求項１に記載の方法。
12. 前記駆動信号の前記第２の部分を用いて前記走査要素を駆動することは、前記蓄えられたエネルギの実質的にすべてが前記走査要素から除去されるまで、前記駆動信号の前記第２の部分と前記照明スポットの位置が実質的に同位相になるようにするために前記駆動信号の前記第２の部分の位相を継続的に調整することを含む請求項１１に記載の方法。
13. 前記駆動信号の前記第２の部分は、前記照明スポットを前記第１位置に戻す信号を決めるためにフィードバック制御ループを使用することによって生成される請求項１２に記載の方法。
14. 前記駆動信号の前記第２の部分は、一定の振幅、線形または非線形に減少する振幅、線形または非線形に増加する振幅、ゼロ振幅、および／または指数関数的に減少もしくは増加する振幅を有する部分を含む請求項１に記載の方法。
15. 前記駆動信号の前記第１の部分と前記第２の部分は電圧信号であり、前記駆動信号の前記第２の部分は、前記駆動信号の前記第１の部分の電圧より高い電圧を含む請求項１に記載の方法。
16. 前記走査要素は、片持支持された光ファイバを含む請求項１に記載の方法。
17. 前記走査要素は、鏡を含む請求項１に記載の方法。
18. 前記走査ビーム・デバイスは、内視鏡である請求項１に記載の方法。
19. 駆動アセンブリに結合された走査要素を含む走査ビーム・デバイスと、
    前記走査ビーム・デバイスの前記駆動アセンブリに結合可能であり、前記走査要素を駆動するために前記駆動アセンブリに駆動信号を送るように適合されたベース・ステーションと
    を含み、
    前記駆動信号は、前記走査要素から発する照明スポットを走査パターンの開始位置から走査するように構成された第１の部分と、前記走査要素を前記開始位置に戻すために、蓄えられたエネルギを前記走査要素から高速に除去するように構成された第２の部分とを含み、
    前記ベース・ステーションは、前記蓄えられたエネルギの実質的にすべてが前記走査要素から除去されるまで、前記信号の前記第２の部分と前記照明スポットの位置が実質的に同位相になるようにするために前記信号の前記第２の部分の周波数を調整するように構成され、
    前記駆動信号の前記第２の部分は、少なくとも一定の振幅を有する部分を含む走査ビーム・システム。
20. 前記走査パターンは、２次元走査パターンである請求項１９に記載の走査ビーム・システム。
21. 前記２次元走査パターンは、螺旋走査パターンである請求項２０に記載の走査ビーム・システム。
22. 前記走査パターンは、１次元走査パターンである請求項１９に記載の走査ビーム・システム。
23. 前記走査ビーム・デバイスは内視鏡である請求項１９に記載の走査ビーム・システム。
24. 前記走査要素は光ファイバである請求項１９に記載の走査ビーム・システム。
25. 前記走査要素は鏡である請求項１９に記載の走査ビーム・システム。
26. 前記駆動信号の前記第１の部分は、振幅変調された正弦波を含む請求項１９に記載の走査ビーム・システム。
27. 前記駆動信号の前記第１の部分は、前記走査パターン中の前記照明スポットの位置と約９０°位相外れであり、前記駆動信号の前記第２の部分は、前記照明スポットの位置と同位相である請求項１９に記載の走査ビーム・システム。
28. 前記駆動信号の前記第１の部分と前記第２の部分は、前記走査要素の共振周波数の振幅値の半値以上の振幅値を有する帯域幅の周波数である請求項１９に記載のシステム。
29. 前記駆動信号の前記第２の部分の少なくとも一部は、前記駆動信号の前記第１の部分の対応する部分と異なる位相を有する請求項１９に記載のシステム。
30. 前記信号の前記第２の部分の少なくとも一部は、前記信号の前記第１の部分の対応する部分から約１８０°位相差を有する請求項２９に記載のシステム。
31. 前記駆動信号の前記第１の部分は、第１軸内で前記照明スポットを駆動する信号と、前記第１軸と直交する第２軸内で前記照明スポットを駆動する信号とを含み、前記第２軸内で前記照明スポットを駆動する前記信号は、前記第１軸内で前記照明スポットを駆動する前記信号から約９０°位相シフトされ、
    前記信号の前記第２の部分は、前記第１軸内で前記照明スポットを駆動する信号と前記第２軸内で前記照明スポットを駆動する信号とを含み、前記駆動信号の前記第２の部分内の前記信号の両方は、前記第１の部分内の対応する信号から約１８０°シフトされる請求項２９に記載のシステム。
32. 前記ベース・ステーションは、前記蓄えられたエネルギの実質的にすべてが前記走査要素から除去されるまで、前記駆動信号の前記第２の部分と前記照明スポットの位置が実質的に同位相になるように、前記信号の前記第２の部分の位相を調整するように構成される請求項１９に記載のシステム。
33. 前記ベース・ステーションは、前記走査要素が動くのを止める前記駆動信号の前記第２の部分の周波数と振幅を決めるように構成されたフィードバック制御ループを組み込む請求項１９に記載のシステム。

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