JP5290080B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
そこで、2つの電極基板が接触しないように積極的に遠ざけて配置する方法も考えられるが、その場合は、上述したような問題は発生しなくなるものの、逆に、2枚の電極間の距離が、一方の電極基板の全移動範囲内で正確に常に一定に維持するような機構にすることは容易ではないので、2枚の電極間の容量結合が理想的な状態で無くなるため、位置検出センサの出力精度が劣化してしまうという問題が生じる。ひいては、その位置検出センサの出力を用いて算出されるレンズ位置の精度が悪くなってしまう。
本発明の一態様によれば、互いに所定の距離を離して配置された2つの電極を有する静電容量型の位置検出センサを用いて、移動可能な撮像光学系の位置を検出する内視鏡装置であって、前記静電容量型の位置検出センサの出力値に基づき、前記撮像光学系の位置を算出する位置算出部と、前記位置算出部により算出された前記撮像光学系の位置の値を、前記静電容量型の位置検出センサとは別の位置測定装置により測定された前記撮像光学系の位置を示す値、あるいは前記撮像光学系を移動させるアクチュエータへの駆動指示値を位置算出部出力相当値に換算した値、を用いて補正する補正処理を行う位置補正部と、前記静電容量型の位置検出センサの前記2つの電極の出力に基づいて生成された2つのベクトル信号の一方のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部と、前記ゼロクロス検出部のゼロクロス検出タイミングに応じて、前記2つのベクトル信号の他方の最大値を検出するピーク検出部と、検出された前記最大値に基づいて、前記2つのベクトル信号の他方のベクトル信号の振幅を調整する振幅調整部と、を有する内視鏡装置を提供することができる。
(第1の実施の形態)
まず図1に基づき、本実施の形態に係わる内視鏡システムの構成を説明する。図1は、本実施の形態に係わる内視鏡システムの構成を示す構成図である。
スイッチ64は、CPU41及びゼロ検出部62からの切り替え信号に基づいて、ドライバ61への出力を切り替える回路である。
増幅器71と72は、それぞれ、ベクトル生成回路20からのベクトル信号であるA相信号とB相信号を、後段の回路で処理可能な振幅レベルに増幅する回路である。ADC73は、増幅器71と72からのアナログ信号を、それぞれデジタル信号に変換する回路である。
リニアリティ補正部75は、算出された位置を、正しい位置に補正するための回路であり、位置算出部74により算出されたレンズ32の位置を、後述する別の位置測定装置により測定されたレンズ32の位置を示す値に補正する補正処理を行う位置補正部である。よって、図6に示すように、位置算出部74の後段にリニアリティ補正演算部75が設けられている。
なお、静電型エンコーダ10を交流駆動する場合には、同期検波回路が必要となるが、ここでは説明は省略する。
図6に示すように、レンズ位置検出回路50の位置算出部74において算出されたレンズ32の現在位置は、CPU41にも出力され、CPU41でモニタ可能となっている。そして、その後段のリニアリティ補正部75において歪み特性が補正された現在位置信号は、アクチュエータ駆動回路49に入力される。
よって、l=f−1(s) ・・・式(2)
以上のようにして得られた実特性Rから理想的な線形特性Iの位置を求めるためのデータが生成されて、リニアリティ補正部75内のルックアップテーブル75aに記憶される。
図9に示す補正前のレンズ位置(すなわち位置算出部74の算出したレンズ位置算出値)sと、補正後のレンズ位置(すなわち実レンズ位置)s1は、アドレス値、及びデータ値を変位に換算したものである。ここでは、いずれもアドレス値幅を0〜255、変位を0〜2mmのスケーリングとした。
以上のように、本実施の形態によれば、静電型エンコーダをレンズ位置検出手段として用いる内視鏡装置において、大型化や挿入部先端機構の複雑化を防ぎながら、精度の高いレンズ位置決めが可能な内視鏡装置を実現することができる。
また、外部の非接触変位計を使わず、アクチュエータヘの駆動指示値を位置算出部出力相当値に換算した値を基準にキャリブレーションを行っても良い。その場合は、キャリブレーションを実施した時から後に発生するアクチュエータの特性変化のみを吸収する制御となる。さらに、その場合には外部の調整用のPCを使わず装置内部のCPU41を使って処理を行うことが可能となる。
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態は、静電型エンコーダにおいて出力される各ベクトル信号の振幅を一定に保つようにして、より位置検出誤差の低減を図るものである。そのために、第2の実施の形態における内視鏡システムの構成は、第1の実施の形態とは、レンズ位置検出回路の構成だけが、異なる。従って、第1の実施の形態と同じ構成については、同じ符号を用いて説明を省略し、異なる構成を主に説明する。
さらに、移動子12の位置に応じて、ピークを検出するようにしてもよい。例えば、移動範囲を複数に分割して、分割された範囲毎に、ピークを検出し、その分割範囲毎に異なるゲインを設定できるようにしてもよい。
さらになお、ゲイン制御の他に、入力信号のオフセット調整機能を併せて行う機能を有するようにしても良い。
(第3の実施の形態)
第2の実施の形態では、AGCのゲイン設定等の処理がキャリブレーション時に行われているが、第3の実施の形態は、通常動作時に逐次、具体的にはゼロクロスが発生する度に、最大振幅保持値を更新するようにして、振幅誤差による位置検出誤差の低減を図っている。第3の実施の形態における内視鏡システムの構成は、第1及び第2の実施の形態とは、レンズ位置検出回路の構成だけが、異なる。従って、第1及び第2の実施の形態と同じ構成については、同じ符号を用いて説明を省略し、異なる構成を主に説明する。
レンズ位置検出回路50Bは、ベクトル生成回路20、増幅器71,72及びリニアリティ補正部75は、第1及び第2の実施の形態と同じであるが、ADC73A、2値化回路112,ピーク検出部71A、ゼロクロス検出部113、除算部114及び位置算出部74Aを有する。
ベクトル信号のA相信号(図12(A))は、ADC73Aでデジタル信号に変換され、A相信号に対して位相が90度ずれたB相信号(図12(B))は、ゼロクロス点を基準としてコンパレ一夕により2値化される(図12(C))。
更に、2値化された信号Bdの立ち上がりと立下りタイミング信号である検出信号Bz(図12(D))が、ゼロクロス検出部113で生成される。A相信号は、ピーク検出部71Aに入力されており、ピーク検出部71Aは、タイミング信号Bzが入力された時の信号レベルの絶対値を検出、保持するようになっている(図12(E))。図12(E)に示すように、0度から180度の間は、ピーク値A0が保持されて出力され、180度から360度の間は、ピーク値A1が保持されて出力されている。
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態は、移動子12が、一位相(一周期)の範囲でしか移動しないような場合に、ベクトル信号に波形歪みがあっても、精度の高いレンズ位置決めが可能な内視鏡装置を実現するものである。
キャリブレーションモード時には、除算部114の出力は、CPU41へ供給される。そして、位置算出/リニアリティ補正部121は、位置算出とリニアリティ補正の機能を一つの回路で実現する回路である。通常動作時、位置算出/リニアリティ補正部121は、除算部114の出力データを入力して、位置算出を行い、アクチュエータ駆動回路49にレンズ32の現在位置を出力する。
なお、ルックアップテーブル121aと121bに基づいて、各アドレスAにおける補正前のベクトルVAと、その補正前のベクトルVAに対応する補正後アドレスデータA1と、補正後アドレスデータA1に対応する補正後のレンズ位置(すなわち実レンズ位置)s1とに補正する。
さらになお、上述した例では、位置算出とリニアリティ補正の2つの処理を行うためにルックアップテーブルを用いているが、そのようなルックアップテーブルを用いずに、変換式を求めてその変換式により2つの処理を行うようにしてもよい。
Claims (6)
- 互いに所定の距離を離して配置された2つの電極を有する静電容量型の位置検出センサを用いて、移動可能な撮像光学系の位置を検出する内視鏡装置であって、
前記静電容量型の位置検出センサの出力値に基づき、前記撮像光学系の位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部により算出された前記撮像光学系の位置の値を、前記静電容量型の位置検出センサとは別の位置測定装置により測定された前記撮像光学系の位置を示す値、あるいは前記撮像光学系を移動させるアクチュエータへの駆動指示値を位置算出部出力相当値に換算した値、を用いて補正する補正処理を行う位置補正部と、
前記静電容量型の位置検出センサの前記2つの電極の出力に基づいて生成された2つのベクトル信号の少なくとも1つのベクトル信号の最大値を検出するピーク検出部と、
検出された前記最大値に基づいて、前記少なくとも1つのベクトル信号の振幅を調整する振幅調整部と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。 - 前記振幅調整部は、前記最大値に応じたゲインに基づいて前記少なくとも1つのベクトル信号を増幅する増幅器を有することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡装置。
- 互いに所定の距離を離して配置された2つの電極を有する静電容量型の位置検出センサを用いて、移動可能な撮像光学系の位置を検出する内視鏡装置であって、
前記静電容量型の位置検出センサの出力値に基づき、前記撮像光学系の位置を算出する位置算出部と、
前記位置算出部により算出された前記撮像光学系の位置の値を、前記静電容量型の位置検出センサとは別の位置測定装置により測定された前記撮像光学系の位置を示す値、あるいは前記撮像光学系を移動させるアクチュエータへの駆動指示値を位置算出部出力相当値に換算した値、を用いて補正する補正処理を行う位置補正部と、
前記静電容量型の位置検出センサの前記2つの電極の出力に基づいて生成された2つのベクトル信号の一方のゼロクロスを検出するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部のゼロクロス検出タイミングに応じて、前記2つのベクトル信号の他方の最大値を検出するピーク検出部と、
検出された前記最大値に基づいて、前記2つのベクトル信号の他方のベクトル信号の振幅を調整する振幅調整部と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。 - 前記振幅調整部は、検出された前記最大値により前記他方のベクトル信号の前記振幅を除算する除算部を有することを特徴とする請求項3に記載の内視鏡装置。
- 前記位置補正部は、前記静電容量型の位置検出センサの各出力値に対応する、前記別の位置測定装置により測定された値、あるいは前記駆動指示値を位置算出部出力相当値に換算した値を保持する補正テーブルデータにより、前記補正処理を行うことを特徴とする請求項1又は3に記載の内視鏡装置。
- 前記位置補正部は、前記静電容量型の位置検出センサの各出力値を、前記別の位置測定装置により測定された値、あるいは前記駆動指示値を位置算出部出力相当値に換算した値に変換する演算により、前記補正処理を行うことを特徴とする請求項1又は3に記載の内視鏡装置。
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