JP5800702B2

JP5800702B2 - 内視鏡システム

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Publication number: JP5800702B2
Application number: JP2011280128A
Authority: JP
Inventors: 小川　敦司; 敦司小川; 正一天野; 藤澤　豊; 豊藤澤; 公幸矢吹
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2031-12-21
Also published as: JP2013128663A

Description

本発明は、内視鏡システムに関し、特に、対物光学系を移動させるための形状記憶素子を備えたアクチュエータを有する内視鏡システムに関する。

従来より、内視鏡システムは、医療分野及び工業分野において広く用いられている。被写体は、内視鏡挿入部の先端部に設けられた撮像素子により撮像され、被写体像がモニタ装置に表示される。術者等は、そのモニタに映し出された被写体の画像を見て、観察を行うことができる。撮像素子と観察光学系が、内視鏡挿入部の先端部に内蔵されている。

近年、被写体像のフォーカシング機能のために、観察光学系のレンズ枠を光軸方向に移動させる機構を挿入部内に有している内視鏡装置であって、そのレンズ枠を移動させるアクチュエータとして、形状記憶合金を用いるものが提案されている。

形状記憶合金ワイヤは、ワイヤに流れる電流を制御することによって伸縮する。例えば、形状記憶合金ワイヤは、電流が流れることにより発熱し、高温状態になると縮み、電流が流れないと、放熱することにより伸びる。

その提案では、形状記憶合金のこのような特性を利用して、観察光学系のフォーカシング制御が行われる。

また、形状記憶合金を用いたアクチュエータに関しては、例えば特開２０１０−４８１２０号公報に開示されているように、形状記憶合金ワイヤに電流を流したときにおける最大抵抗値と最小抵抗値を記憶して、形状記憶合金ワイヤに流れる抵抗値に基づく抵抗制御を行うアクチュエータシステムが提案されている。

そのアクチュエータシステムでは、アクチュエータシステムの起動時に、アクチュエータの移動範囲における最小抵抗値を検出してキャリブレーションを行い、そのキャリブレーションの補正値を用いて、抵抗制御が行われる。

特開２０１０−４８１２０号公報

しかし、そのようなアクチュエータを用いて内視鏡のフォーカシング制御を行う場合、対物光学系の遠点フォーカス位置、近点フォーカス位置等の制御ポイントとなる力量変化ポイントにおける正確な抵抗値が必要となるが、例えば、キャリブレーション時に、単にアクチュエータに一定値電流を印加して各力量変化ポイントにおける抵抗値を検出するようにしても、抵抗値の変化が小さいため、各力量変換ポイントを精度良く特定し難いという問題がある。

また、上記の特開２０１０−４８１２０号公報には、キャリブレーション時におけるアクチュエータの力量変換ポイントを精度良く特定するための手段は開示されていない。

本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、キャリブレーション時におけるアクチュエータの力量変換ポイントを精度良く特定することができる内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、被写体を撮像する撮像素子と対物光学系を備えた内視鏡システムであって、形状記憶素子を有し、前記対物光学系を第１及び第２のフォーカス位置へ移動させるための移動部材を駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部と、前記移動部材の位置を検出するために前記形状記憶素子の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、前記対物光学系の動作指示を入力する指示入力部と、前記指示入力部に入力された指示と、前記抵抗値検出部により検出された抵抗値に対応する前記移動部材の位置に基づいて、前記アクチュエータ駆動部への駆動信号を出力する制御部と、前記制御部に接続された記憶部と、を備えた内視鏡システムにおいて、前記制御部は、キャリブレーションが指示された時、所定の開始電流値から所定の最大電流値まで所定の割合で時間経過と共に単調増加する電流を前記アクチュエータへ供給するための前記駆動信号を、前記アクチュエータ駆動部へ出力すると共に、前記抵抗値検出部により検出された前記形状記憶素子の抵抗値と前記単調増加後に検出された前記形状記憶素子の抵抗値との差分の前記時間経過における差の絶対値が所定の閾値以上となった抵抗値を、前記対物光学系の前記第１又は前記第２のフォーカス位置を示す抵抗値として前記記憶部に記憶することを特徴とする内視鏡システムを提供することができる。

本発明によれば、キャリブレーション時におけるアクチュエータの力量変換ポイントを精度良く特定することができる内視鏡システムを実現することができる。

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。本実施の形態に係わる、挿入部７の先端部１２における対物光学系のアクチュエータの構成を説明するための図である。本実施の形態に係わる、SMAワイヤ２１の伸縮を制御する制御回路の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係わる検出回路５３の構成を示す回路図である。本実施の形態に係わるノイズ除去回路６４の回路図である。本実施の形態に係わるキャリブレーション処理の流れの例を示すフローチャートである。本実施の形態に係わる、抵抗値検出レンジ決定処理（Ｓ２）の流れの例を示すフローチャートである。本実施の形態に係わる、時間経過に沿った、キャリブレーション処理時のSMAワイヤ２１へ供給する電流値Iと、SMAワイヤ２１の検出抵抗値Rdetectの変化を示すグラフである。本実施の形態に係わる加熱電流決定処理（Ｓ４）の流れの例を示すフローチャートである。本実施の形態に係わる、加熱期間における、時間経過に沿った加熱電流I(t)の変化を示す図である。本発明の実施の形態に係わる抵抗値判定処理（Ｓ５）の処理の流れの例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係わる、遠点端検出を説明するための図である。本発明の実施の形態に係わる、近点端検出を説明するための図である。本発明の実施の形態に係わる、キャリブレーション端検出を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（全体構成）
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。本実施の形態の電子内視鏡システム（以下、単に内視鏡システムという）１は、被写体を撮像する撮像素子と対物光学系を備えた内視鏡システムである。内視鏡システム１は、電子内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、光源装置３と、ビデオプロセッサ（以下、プロセッサという）５と、カラーモニタ（以下、モニタという）６と、が電気的に接続されて構成されている。

内視鏡２は、挿入部７と、この挿入部７が延設された操作部８とを有し、操作部８から延出するユニバーサルコード９が、スコープコネクタ１０を介して光源装置３に接続されている。また、スコープコネクタ１０には、スコープケーブル４の一端部の電気コネクタが着脱自在に接続されている。そして、このスコープケーブル４の他端部の電気コネクタは、プロセッサ５に接続されている。

挿入部７は、先端から順に、先端部１２と、湾曲部１３と、可撓管部７ａと、が連設されて構成されている。先端部１２の先端面には、先端開口部、観察窓、２つの照明窓、観察窓洗浄口、及び観察物洗浄口が配設されている。

挿入部７の先端部１２の観察窓の背面側には、先端部１２に内蔵される撮像装置が配設されている。撮像装置は、被写体を撮像する撮像素子と、対物光学系とを有する。また、２つの照明窓の背面側には、光源装置３からの照明光を伝送する、先端部１２からユニバーサルコード９の内部に挿通する、図示しないライトガイドバンドルが設けられている。

操作部８は、下部側の側部に配設される鉗子口１１ｂと、中途部のグリップ部１８と、上部側に設けられた２つの湾曲操作部１４と、送気送水制御部１５と、吸引制御部１６と、複数のスイッチ１７ａから構成された主に撮像機能を操作するスイッチ部１７と、から構成されている。
複数のスイッチ１７ａの中には、フォーカス機能のための１つあるいは２つのスイッチがあり、対物光学系を移動する指示を入力するための指示入力部を構成する。
（先端部におけるアクチュエータの構成）
図２は、挿入部７の先端部１２における対物光学系のアクチュエータの構成を説明するための図である。図２に示すアクチュエータ２０は、挿入部７の先端側に設けられ、形状記憶素子を有し対物光学系を挿入部７内で移動させるための移動部材を駆動するアクチュエータである。
図２に示すように、アクチュエータ２０の駆動用の形状記憶素子である形状記憶合金（Shape Memory Alloys。以下、SMAと略す）のワイヤ２１は、直径が数十μｍ（マイクロメートル）で、可撓性を有するチューブ２２内に挿通されている。SMAワイヤ２１の基端部は、挿入部７内の固定部材２３に固定されている。

一方、観察光学系のレンズ群の中の１つの対物光学系であるレンズ２４は、レンズ枠２５に固定されている。レンズ２４は、レンズ枠２５の移動に伴い移動する。第１のコイルバネ２６が、バネ固定部材２７とレンズ枠２５の間に配置されており、バネ固定部材２７は、挿入部７の先端部１２の図示しない先端硬質部材に固定されている。本構造により、レンズ枠２５は、弾性部材であるコイルバネ２６により、挿入部７の基端側に押圧されている。

ワイヤ２１の先端部は、カシメ部材２８により、ステンレス（SUS）製のワイヤ２９の一端に接続されている。ワイヤ２９の他端は、レンズ枠２５に向かって進退すなわち移動する移動部材３０に接着され固定されている。すなわち、SMAワイヤ２１は、ワイヤ２９を介して移動部材３０に接続されている。SMAワイヤ２１を移動部材３０に直接接続しないのは、挿入部７の先端部1２に設けられている撮像素子（図示せず）がSMAワイヤ２１の発熱の影響を受けないようにするためである。

パイプ３１の一端は、移動部材３０の基端部に接続され固定されている。パイプ３１の他端は、パイプ３２の先端側内部に挿通されて、パイプ３２内に挿通されている第２のコイルバネ３３の先端部に接触している。パイプ３２は、図示しない先端硬質部材に対して固定されている。パイプ３１は、パイプ３２内において、軸方向に沿って摺動可能に挿通されている。レンズ枠２５に当接する移動部材３０は、弾性部材であるコイルバネ３３により、先端側へ押圧されている。コイルバネ３３のバネ力量は、コイルバネ２６のバネ力量よりも大きい。コイルバネ２６と３３は、共に圧縮された状態で、それぞれバネ固定部材２７とパイプ３２内に設けられる。

パイプ３４の基端部が、チューブ２２の先端部に挿通されて固定されている。パイプ３４の先端部が、パイプ３２の基端側において、内部に挿通されて固定されている。パイプ３４の先端部は、パイプ３２内においてコイルバネ３３の基端部に当接している。

ワイヤ２９は、パイプ２２，３１，３２，３４及びコイルバネ３３の内側空間内に挿通され、カシメ部材２８を介して接続されたSMAワイヤ２１も、パイプ２２内に挿通されている。SMAワイヤ２１には、図示しない２本のケーブルが接続され、そのケーブルを介して電流が流せるようになっている。
また、先端硬質部材内には、レンズ２４の動作を規制するレンズストッパー３５が固定されて設けられている。レンズストッパー３５は、移動部材３０が基端側に移動したときにレンズ枠２５と突き当たって、レンズ枠２５が所定のレンズ位置を超えて動かないようにするための部材である。

図２において、状態SS1は、SMAワイヤ２１に電流が流れていないときの状態を示す。SMAワイヤ２１は、チューブ２２内で、図２において点線で示すように、いくらかの弛みを持ちながら、伸びた状態にある。パイプ３１がコイルバネ３３のバネ力量により先端側に押圧されている。コイルバネ３３の伸びようとするバネ力量は、コイルバネ２６の伸びようとするバネ力量よりも大きいので、パイプ３１は、移動部材３０を先端側に押圧する。そのとき、移動部材３０がレンズ枠２５を先端側に押圧するため、レンズ枠２５はバネ固定部材２７に当接し、先端方向に向かってバネ固定部材２７を押圧している状態にある。バネ固定部材２７は、レンズ２４の動作を規制する部材である。状態SS1では、移動部材３０の先端が、第１の位置P1に位置している。移動部材３０の先端が第１の位置P1にあるとき、レンズ枠２５に固定されたレンズ２４の位置は、対物光学系の遠点フォーカス位置である。

状態SS1においてSMAワイヤ２１に電流を流すと、SMAワイヤ２１は発熱し、収縮を開始する。SMAワイヤ２１の収縮につれて、図２において実線で示すように、ワイヤ２１の弛み分がとれ、ワイヤ２９を基端側へ引っ張る力が次第に大きくなり、その引っ張る力とコイルバネ２６のバネ力量の和が、コイルバネ３３の伸びようとするバネ力量よりも大きくなると、ワイヤ２１に連結されたワイヤ２９が基端側に移動する。

ワイヤ２９の移動の途中で、レンズ枠２５が、レンズストッパー３５に当接すると、図２において状態SS2として示すように、レンズ２４の基端側への移動は停止する。状態SS2では、移動部材３０の先端が、第２の位置P2に位置している。移動部材３０が第２の位置P2にあるとき、レンズ枠２５に固定されたレンズ２４の位置は、対物光学系の近点フォーカス位置である。

レンズ枠２５がレンズストッパー３５に当接した後も、ワイヤ２１に電流を流し続けると、SMAワイヤ２１はさらに発熱して収縮する。SMAワイヤ２１の収縮により、ワイヤ２９が基端側に移動するため、移動部材３０も基端側に移動する。移動部材３０は、パイプ３２の先端部に当接して、停止する（状態SS3）。状態SS3では、移動部材３０の先端が、第３の位置P3に位置している。移動部材３０が第２の位置P2から第３の位置P3に移動しても、レンズ枠２５の移動は、レンズストッパー３５により阻止されているので、レンズ枠２５に固定されたレンズ２４の位置は、近点フォーカス位置のままである。状態SS3では、レンズ枠２５は、コイルバネ２６により基端方向に向かってレンズストッパー３５に押圧された状態で静止した状態にある。第３の位置P3が、キャリブレーション端の位置である。

移動部材３０がパイプ３２の先端部に当接して停止した後、SMAワイヤ２１に電流を流し続けても、SMAワイヤ２１は、ワイヤ２９が伸びないため、収縮することが出来ない（状態SS3）。

従って、SMAワイヤ２１への電流を制御することにより、移動部材３０の先端は、第１の位置P1から第３の位置P3の差の範囲で移動可能である。しかし、上述したように、レンズ枠２５の稼動範囲（すなわちレンズ２４の稼動範囲）は、第１の位置P1と第２の位置P2の間である。

内視鏡２の使用時は、SMAワイヤ２１の抵抗値に基づいてSMAワイヤ２１への電流供給を制御することによって、レンズ２４の位置の制御が行われる。非加熱時、アクチュエータ２０の状態は、状態SS1である。状態SS1のとき、非加熱時のSMAワイヤ２１の長さは、最大長L1であり、そのときの抵抗値は、最大抵抗値Rmaxである。加熱時でかつアクチュエータ２０の状態が状態SS3のとき、SMAワイヤ２１の長さは、最小長L3であり、そのときの抵抗値は、最小抵抗値Rminである。状態SS2のとき、SMAワイヤ２１の長さは、L2であり、そのときの抵抗値は、（Rmin+α１）である。したがって、レンズ２４は、最大抵抗値Rmaxと抵抗値（Rmin＋α１）の範囲で移動する。

また、内視鏡２の挿入部７の先端側には、湾曲部１３がある。よって、チューブ２２は、湾曲部１３の湾曲動作の影響を受けて湾曲する。SMAワイヤ２１とワイヤ２９には、上述したように縮もうとするテンションがかかっているため、常に直線状になろうとする。SMAワイヤ２１とワイヤ２９は、細いため、チューブ２２及びパイプ３１，３２，３４内で軸に直交する方向に移動可能である。よって、チューブ２２が湾曲したときに、SMAワイヤ２１とワイヤ２９の湾曲形状は、チューブ２２の湾曲形状と同様とならない。そのため、移動部材３０の先端が第３の位置P3にあるとき、チューブ２２が湾曲すると、そのチューブ２２の曲率半径とワイヤ２１と２９の曲率半径の差（以下、曲率半径差という）に起因して、移動部材３０が先端側に押し出される現象が発生し得る。

そのため、移動部材３０が湾曲動作に起因して先端側に押し出されるように移動しても、移動部材３０がレンズ枠２５を動かさないようにするためのクリアランス領域Lcが、予め設けられている。クリアランス領域Lcは、位置P2とP3間である。クリアランス領域Lcは、曲率半径差に起因する移動部材３０の移動量以上に設定される。

状態SS3においてSMAワイヤ２１へ供給する電流値を下げると、移動部材の先端３０は、位置P2に向かって移動する。SMAワイヤ２１への供給電流の電流値をさらに下げる、あるいはその供給電流を０にすると、移動部材３０の先端は、位置P2を越えて位置P1まで移動して戻る。その結果、レンズ２４は、遠点フォーカス位置になる。

従って、位置P1と位置P2の範囲は、レンズ稼動範囲すなわちレンズ稼働領域Lmであり、位置P2と位置P3の範囲は、クリアランス範囲すなわちクリアランス領域Lcである。
（制御回路）
図３は、SMAワイヤ２１の伸縮を制御する制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路４１は、プロセッサ５に含まれる。図３は、プロセッサ５内のSMAワイヤ２１の伸縮を制御する制御回路のみを示している。制御回路４１は、制御部としての中央処理装置（以下、CPUという）５１と、アクチュエータ駆動部としての出力制御回路５２と、抵抗値検出部としての検出回路５３と、切替回路５４とを含む。切替回路に、SMAワイヤ２１が接続されている。出力制御回路５２は、アクチュエータ２０を駆動するアクチュエータ駆動部を構成する。検出回路５３は、移動部材３０の位置を検出するためのSMAワイヤ２１の抵抗値を検出する抵抗値検出部を構成する。切替回路５４は、アクチュエータ駆動部である出力制御回路５２と、抵抗値検出部である検出回路５３とを、アクチュエータ２０へ選択的に接続する接続切替部を構成する。

制御部としてのCPU５１は、ユーザによる操作部８のスイッチ１７ａへの操作に応じて、図示しない制御プログラムに基づき、上記アクチュエータ２０の駆動制御を実行する。すなわち、CPU５１は、指示入力部であるスイッチ１７ａに入力された指示と、抵抗値検出部である検出回路５３により検出された抵抗値に対応する移動部材３０の位置に基づいて、アクチュエータ駆動部である出力制御回路５２への駆動信号を出力する制御部を構成する。

また、制御部としてのCPU５１は、ユーザによるプロセッサ５に対する所定の操作に応じて、図示しないメモリに記憶されたキャリブレーションプログラムに基づき、後述する内視鏡システム１のアクチュエータ２０のキャリブレーションを実行する。

CPU５１は、出力制御回路５２に駆動信号Drを供給し、出力制御回路５２は、受信した駆動信号Drに基づく電流信号を切替回路５４に出力する。また、CPU５１は、加熱制御期間と抵抗値検出期間とからなる基本制御期間を繰り返すことにより、SMAワイヤ２１への供給電流の制御を行う。すなわち、CPU５１は、加熱制御期間T1と抵抗値検出期間T2を繰り返すように、切替回路５４に切替信号Swを供給する。よって、切替回路５４は、加熱制御期間T1では、出力制御回路５２からの電流信号をSMAワイヤ２１に出力し、抵抗値検出期間T2では、所定の抵抗検出用電流をSMAワイヤ２１に供給し、SMAワイヤ２１の両端で生じる電圧降下値からSMAワイヤ２１の抵抗値を検出するように、切り替わる。

例えば、基本制御期間は、１２ミリ秒であり、そのうち最初の１０ミリ秒が加熱制御期間T1であり、続く２ミリ秒が抵抗値検出期間T2である。よって、SMAワイヤ２１への電流の供給あるいは停止は、間欠的に、加熱制御期間T1の間だけ行われ、SMAワイヤ２１の抵抗値の検出すなわち測定も、間欠的に、抵抗値検出期間T2に行われる。
なお、基本制御期間、加熱制御期間T1及び抵抗値検出期間T2は、それぞれ、ここに例示した値に限定されず、例えば、６ミリ秒、５ミリ秒、１ミリ秒の値でもよい。

従って、内視鏡２の使用時、CPU５１は、ユーザによる操作部８の所定のスイッチの操作に応じて、レンズ２４を近点フォーカス位置に駆動するときは、加熱制御期間T1にSMAワイヤ２１に所定の駆動用電流を供給し、抵抗値検出期間T2に所定の検出用電流をSMAワイヤ２１に供給してSMAワイヤ２１の抵抗値を検出する。検出回路５３は、検出された抵抗値のデジタル信号DsをCPU５１に供給する。

また、操作部８の所定のスイッチによりレンズ２４の遠点フォーカス位置へ移動が指示されると、CPU５１は、加熱制御期間T1にSMAワイヤ２１に所定の駆動電流を供給せず、抵抗値検出期間T2に所定の抵抗検出用電圧をSMAワイヤ２１に供給してSMAワイヤ２１の抵抗値を検出する。加熱用の電流が供給されないため、SMAワイヤ２１は収縮することが出来ず、レンズ２４は、遠点フォーカス位置になる。

従って、CPU５１は、レンズ２４が遠点フォーカス位置にあるのか、近点フォーカス位置にあるのかを、抵抗値検出期間T2のおいて得られた検出抵抗値に基づいて判定して、そのレンズ位置に応じてSMAワイヤ２１の加熱制御をしてフォーカス制御を行うことができる。

術中、術者は、必要に応じて、この近点フォーカス位置と遠点フォーカスを切り替えながら被写体内の内視鏡画像を見て、体腔内の検査などを行う。プロセッサ５のCPU５１は、観察モードが近点観察モードであるかあるいは遠点観察であるかに応じて、測光方式、測光エリア、画像処理パラメータ、光源装置３のモード等を変更する。

例えば、測光方式は、近点観察モードではピーク測光方式で、遠点観察モードでは平均測光方式となるように、かつ測光エリアも、近点観察モードでは画面の中央部で、遠点観察モードでは画面全体となるように、CPU５１は、測光方式と測光エリアを変更するように制御する。

また、近点観察モードでは、内視鏡画像がハレーション気味になるため、光源装置３における調光における検波方式及び応答性に関する処理パラメータを、遠点観察モード時とは異なるように、CPU５１は処理パラメータを調整する。

さらに、輪郭強調、構造強調などの画像強調処理における強調すべき周波数帯域及び強調レベルが近点観察モードと遠点観察モードでは異なるように、CPU５１は、周波数帯域パラメータなどを調整する。

さらに、近年は、近点観察モードでは、病変部の詳細観察を実施するために、狭帯域光などの特殊光観察も併せて行われることがある。そこで、プロセッサ５は、近点観察モードでは、特殊光観察用の照明光への切替が自動的に行われるように、ユーザにより設定が可能となっている。よって、CPU５１は、その設定内容に応じて、光源装置３の照明光の切替制御を行う。

さらにまた、電子ズームの倍率を、近点観察モードでは２倍とし、遠点観察モードでは１倍とするように、CPU５１は、電子ズームの倍率を近点観察モードと遠点観察モードでは異なるように、自動設定する。

ユーザは、モニタ６に設定画面のためのメニュー設定画面を表示することによって、近点観察モードと遠点観察モードにおけるこのような各種パラメータの変更のための設定を行うことができる。

上述したように、近点観察のための近点フォーカス位置へのレンズ２４の駆動及び遠点観察のための遠点フォーカス位置へのレンズ２４の駆動のためには、CPU５１は、レンズ２４が近点フォーカス位置にあるのか遠点フォーカス位置にあるのかを正確に検出しなければならない。そのために、CPU５１は、キャリブレーションにおいて、近点フォーカス位置におけるSMAワイヤ２１の抵抗値と、遠点フォーカス位置におけるSMAワイヤ２１の抵抗値を検出し、その検出した各抵抗値を内視鏡２のメモリ２ａに格納する。メモリ２ａは、不揮発性のメモリであり、例えば操作部７内に配置されている。

CPU５１は、内視鏡２の使用時に、メモリ２ａに格納されたこれらの抵抗値のデータを読み出して、それらの抵抗値のデータを用いて、アクチュエータシステム２０の制御を行う。従って、メモリ２ａは、制御部であるCPU５１に接続された記憶部を構成する。なお、メモリ２ａには、内視鏡２の種類を示す識別情報も格納されており、内視鏡２がプロセッサ５に接続されると、プロセッサ５のCPU５１は、接続された内視鏡２の識別情報を読み出して取得することができる。

図４は、検出回路５３の構成を示す回路図である。検出回路５３は、デジタルアナログ変換器（以下、DAコンバータという）６１と、アナログデジタル変換器（以下、ADコンバータという）６２と、演算増幅器６３と、ノイズ除去回路６４と、抵抗器６５，６６，６７とを有する。

DAコンバータ６１は、CPU５１からのデジタル信号Asを入力して、アナログ信号に変換して、演算増幅器６３の非反転入力端子へ出力する。ADコンバータ６２は、演算増幅器６３の出力端子の出力電圧をデジタル信号Dsに変換して、CPU５１へ出力する。

演算増幅器６３の反転入力端子と出力端子間には、抵抗器６５が接続され、反転入力端子には、抵抗器６６が接続されている。
ノイズ除去回路６４は、SMAワイヤ２１と抵抗器６７の接続点C1の電圧を入力として、出力は、抵抗器６６に接続されている。

図５は、ノイズ除去回路６４の回路図である。図５に示すように、ノイズ除去回路６４は、抵抗器６８とコンデンサ６９とから構成されたローパスフィルタ７０と、反転入力端子と出力端子が接続された演算増幅器から構成されたボルテージフォロワ回路７１とを有する。

ノイズ除去回路６４は、電気メスなどの外乱ノイズを発生する機器と共に内視鏡２が使用される場合にその外乱ノイズによる制御回路４１の誤動作を防止するためにノイズ信号を除去するための回路である。電気メスなどは高周波電流を用いるため、高周波ノイズが検出回路５３の検出結果に影響を与える虞がある。そのようなノイズにより、検出されるSMAワイヤ２１の検出抵抗値が誤った値となって検出回路４１で検出されると、アクチュエータ２０が正しく制御されない。

ノイズ除去回路６４は、演算増幅器６３の入力側に設けられている。ノイズ除去回路６４は、ローパスフィルタ７０を有し、ローパスフィルタ７０は、電気メスなどによるノイズ周波数より十分低いカットオフ周波数を有する。ローパスフィルタ７０の出力は、インピーダンス変換手段としてのボルテージフォロワ回路７１を介して演算増幅器６３に供給される。
このようなノイズ除去回路６４により、電気メスなどの機器からのノイズがあっても、アクチュエータ２０の適切な制御を実現することができる。
（キャリブレーション）
次に、アクチュエータ２０の制御のための内視鏡２のキャリブレーションについて説明する。キャリブレーションは、工場出荷時に行われる。なお、このキャリブレーションは、工場出荷後にユーザが使用を開始する前に行うようにしてもよい。
キャリブレーションでは、SMAワイヤ２１の抵抗値を検出するための検出レンジ、SMAワイヤ２１へ流す最大電流値、等の決定処理と、近点フォーカス位置の抵抗値、遠点フォーカス位置等の制御ポイントとなる力量変化ポイントにおけるSMAワイヤ２１の抵抗値の決定処理とが、行われる。

図６は、キャリブレーション処理の流れの例を示すフローチャートである。キャリブレーションを行う内視鏡２をプロセッサ５に接続し、ユーザが所定の指示入力をプロセッサ５に対して行うと、CPU５１は、キャリブレーション処理を実行する。

CPU５１は、まず初期設定を行う（Ｓ１）。初期設定では、時間サイクルに関する変数ｔを０に、ｔサイクル目の加熱電流I(t)の電流値を０に、遠点端検出完了フラグ（FARfin）を０に、近点端検出完了フラグ（NEARfin）を０に、キャリブレーション端検出完了フラグ（CALfin）を０に設定する。

次に、抵抗値検出レンジ決定処理が実行される（Ｓ２）。SMAワイヤ２１には個体差があるため、Ｓ２の処理においてSMAワイヤ２１の抵抗値の検出レンジDRが決定される。さらに、決定された検出レンジDRに基づいて最大電流値Imaxも決定される。抵抗値検出レンジ決定処理（Ｓ２）が実行されている間は、CPU５１は、SMAワイヤ２１に加熱電流を流さずに、抵抗値検出用電流を流すように、切替回路５４を制御する。よって、抵抗値検出レンジ決定処理（Ｓ２）の期間は、SMAワイヤ２１を加熱しない非加熱期間である。

図７は、抵抗値検出レンジ決定処理（Ｓ２）の流れの例を示すフローチャートである。CPU５１は、まず、DAコンバータ６１の分解能に応じた設定値DAsetの最上位ビット（MSB）の値を、変数iにセットする（Ｓ１１）。設定値DAsetは、DAコンバータ６１へ入力されるデジタル信号Asの値である。DAコンバータ６１の入力が「１５」から「０」までの１６ビットであれば、設定値DAsetの最上位ビット（MSB）は、例えば１５である。

次に、CPU５１は、設定値DAsetの全てのビットに、０を代入し（Ｓ１２）、i番目のビットに１を代入する（Ｓ１３）。最初は、例えば、１６ビットの最上位ビットだけに、１が代入される。

図４に示すように、DAコンバータ６１は入力されたデジタル信号Asとしての設定値DAsetに応じた電圧を出力し、演算増幅器６３は、その入力された電圧と、SMAワイヤ２１の検出抵抗値との差に応じた出力電圧を出力する。ADコンバータ６２は、その演算増幅器６３の出力電圧に応じたデジタル信号DsをCPU５１へ出力する。

CPU５１は、デジタル信号Ds に基づくSMAワイヤ２１の検出抵抗値Rdetectと、設定値DAsetに対応する設定抵抗値Rsetとを比較し（Ｓ１４）、検出抵抗値Rdetectが設定抵抗値Rset以下の場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、変数iをビットシフトし、次の検出サイクルの抵抗検出を行う（Ｓ１５）。検出抵抗値Rdetectが設定抵抗値Rsetを超える場合（Ｓ１４：ＮＯ）、０を設定値DAsetのi番目のビットに０を代入し（Ｓ１６）、処理は、Ｓ１５へ移行する。

Ｓ１５の後、変数iが０未満になったか否かを判定し（Ｓ１７）、変数iが０未満でないとき（Ｓ１７：ＮＯ）、処理は、Ｓ１３へ戻る。変数iが０未満であるとき（Ｓ１７：ＹＥＳ）、処理は、終了し、その終了した時の設定値DAset [i〜0]の値が、最大抵抗値Rmaxとなる。そして、その最大抵抗値Rmaxに基づいて検出レンジDRを決定する（Ｓ１８）。

以上のように、抵抗値検出レンジ決定処理（Ｓ２）では、CPU５１は、設定値DAset [i〜0]の最上位ビットから２分探索により求めて、最大抵抗値Rmaxを決定し、検出レンジDRを決定する。検出レンジDRは、最大抵抗値Rmaxを基準に所定の幅を有するように決定される。

図８は、時間経過に沿った、キャリブレーション処理時のSMAワイヤ２１へ供給する電流値Iと、SMAワイヤ２１の検出抵抗値Rdetectの変化を示すグラフである。図８に示すように、DAコンバータ６１へ供給する設定抵抗値Rsetの値が２分探索するように変更されるので、検出抵抗値Rdetectは、最大抵抗値Rmaxに収束するように変化して、最終的に、検出抵抗値Rdetectが最大抵抗値Rmaxに一致あるいは略一致する。

次に、最大電流値Imaxの決定について説明する。
アクチュエータ２０は、SMAワイヤ２１の発熱量を制御することによって制御されるが、内視鏡２のフォーカス制御に用いられるSMAワイヤ２１の線径は極めて小さいので、SMAワイヤ２１の線径のバラツキは、SMAワイヤ２１の発熱量のバラツキに大きく影響する。そのようなSMAワイヤ２１に大きな電流が流れてSMAワイヤ２１が過大に加熱されると、SMAワイヤ２１に対してかかる負荷が大きくなり、SMAワイヤ２１自体の耐久性、いわゆるライフ耐性、の劣化を招く。

そこで、ここでは、線径に個体差を有するSMAワイヤ２１毎に、SMAワイヤ２１に流す電流の最大値が設定され、制御回路４１は、SMAワイヤ２１にその最大電流値Imax以上の電流を流さないように、制御する。最大電流値Imaxは、内視鏡２の使用時においてSMAワイヤ２１へ供給する加熱電流だけでなく、キャリブレーション時においてSMAワイヤ２１へ供給する加熱電流に関係する。
キャリブレーション時に、最大電流値Imaxを、SMAワイヤ２１の最大抵抗値Rmaxから次のようにして決定する（Ｓ１８）。

図４の検出回路５３の演算増幅器６３の増幅率をAとし、演算増幅器６３の非反転入力端子に入力される入力電圧をV_＋とし、抵抗器６７の抵抗値をＲとし、SMAワイヤ２１に印加される電圧をVとしたとき、伸びきった状態のSMAワイヤ２１の抵抗値Rsmaは、演算増幅器６３の出力電圧V_ｏｕｔから、次の式（１）により求められる。

Rsma＝V×A×R／（A×V_＋−V_ｏｕｔ）−R ・・・式（１）
そして、SMAワイヤ２１の電気抵抗率をρとし、SMAワイヤ２１の長さをLとし、SMAワイヤ２１の断面積をSとしたとき、SMAワイヤの断面積Sは、次の式（２）から求められる。

S＝ρ×L／Rsma ・・・式（２）
SMAワイヤ２１の電気抵抗率ρと長さLは、予め判っており、伸びきった状態のSMAワイヤ２１の抵抗値Rsmaが最大抵抗値Rmaxであるので、SMAワイヤの断面積Sは、上記の式（２）から求められる、すなわち推定される。
SMAワイヤの断面積S（あるいは断面積Sから算出される線径）が推定して得られれば、その推定された断面積S（あるいは断面積Sから算出される線径）に応じた最大電流値Imaxを決定することができる。

以上のように、SMAワイヤ２１の最大抵抗値Rmaxが決定されて、CPU５１は、その最大抵抗値Rmaxに基づいて、抵抗値の検出レンジDRと最大電流値Imaxを決定することができる。すなわち、CPU５１は、SMAワイヤ２１の線径情報に基づいて、アクチュエータ２０のSMAワイヤ２１へ供給する電流信号である駆動信号の最大電流値Imaxを決定する。

図６に戻り、CPU５１は、時間サイクルに関する変数ｔを０に設定し（Ｓ３）、加熱電流決定処理を実行する（Ｓ４）。
図９は、加熱電流決定処理（Ｓ４）の流れの例を示すフローチャートである。加熱電流決定処理（Ｓ４）では、CPU５１は、所定の初期電流値I(0)から徐々に加熱電流I(t)を増加させるように、SMAワイヤ２１へ流す加熱電流I(t)の電流値を決定する。決定した電流値に対応する駆動信号Drは、基本制御期間の加熱制御期間T1の間、出力制御回路５２へ出力される。

加熱電流決定処理（Ｓ４）において、CPU５１は、まず加熱電流I(t)の電流値が、最大電流値Imax以上であるか否かを判定する（Ｓ２１）。時間サイクルt(0)の前は、SMAワイヤ２１へ流す電流Iの電流値は、抵抗検出レンジ決定処理（Ｓ２）で使用した検出用電流値であるので、加熱電流決定処理（Ｓ４）に入った直後の電流Iの電流値は、最大電流値Imax未満である。よって、Ｓ２１では、電流Iの電流値は最大電流値Imax未満と判定され（Ｓ２１：ＹＥＳ）、時間サイクルｔが０でないか否かが判定される（Ｓ２２）。

加熱電流決定処理（Ｓ４）の最初の時間サイクルでは、時間サイクルｔが０（すなわち時間サイクルt0であるので（Ｓ２２：ＮＯ）、CPU５１は、加熱電流I(t)に、予め設定されている初期電流値I(0)を代入する（Ｓ２３）。

初期電流値I(0)は、内視鏡毎に決められて、メモリ２ａに予め記憶されている。これは、SMAワイヤ２１の長さ等は、内視鏡２の種類によって異なる場合があるので、SMAワイヤ２１の長さ等に応じた初期電流値I(0)が、メモリ２ａに予め設定されて記憶されている。よって、CPU５１は、接続された内視鏡２のメモリ２ａから初期電流値I(0)を読み出して、Ｓ２３の処理を行うことができる。
なお、初期電流値I(0)は、内視鏡２の種類を示す識別情報に基づいて、CPU５１が決定してもよい。内視鏡２の種類毎の初期電流値I(0)の情報を図示しないメモリに予め記憶しておき、CPU５１は、接続された内視鏡２の識別情報（例えば、メモリ２ａに格納されている）に基づいて、そのメモリの初期電流値I(0)の情報を参照して、初期電流値I(0)を決定するようにしてもよい。

さらになお、初期電流値I(0)は、上記の抵抗検出レンジ決定処理（Ｓ２）で決定した最大電流値Imaxに基づいて決定してもよい。初期電流値I(0)は、最大電流値Imaxよりも低い値である。

Ｓ２３の処理の結果、CPU５１は、最初の時間サイクルt0においては、初期電流値I(0)に応じた駆動信号Drを出力制御回路５２へ出力する。
時間サイクルｔが進むと、時間サイクルｔは０でないので（Ｓ２２：ＹＥＳ）、CPU５１は、SMAワイヤ２１へ供給する加熱電流I(t)の電流値を、前回の時間サイクル（t-1）の加熱電流I(t-1)に所定の増加量ΔIだけ加えた電流値をするように、加熱電流I(t-1)に所定の増加量ΔIだけ加えた電流を、加熱電流I(t)に代入する（Ｓ２４）。

Ｓ２４の処理の結果、CPU５１は、時間サイクルtが進むにつれて、加熱電流I(t)の電流値は、単調増加して、その単調増加した加熱電流I(t)に応じた駆動信号Drを出力制御回路５２へ出力する。

また、加熱電流I(t)が最大電流値Imax以上になると（Ｓ２１：ＮＯ）、加熱電流I(t)に最大電流値ImaxＩ（ｔ）を代入する（Ｓ２５）。よって、図８に示すように、加熱期間に入ると、SMAワイヤ２１には、単調増加する加熱電流I(t)が供給される。Ｓ２４により、加熱電流I(t)は、時間サイクルｔが１つ進む毎に、電流値が所定の増加量ΔIだけ増えるが、Ｓ２５により、加熱電流I(t)の電流値は最大電流値Imaxを超えない。従って、加熱電流I(t)の電流値が最大電流値Imaxを超えないように、加熱電流I(t)の出力は制御される。

図１０は、加熱期間における、時間経過に沿った加熱電流I(t)の変化を示す図である。図１０に示すように、時間サイクルｔが進むにつれて、加熱制御期間T1における加熱電流I(t)は、段階的に増加する。よって、制御部であるCPU５１は、所定の開始電流値である初期電流値I(0)から所定の最大電流値Imaxｍまで、所定の割合で単調増加する電流値の電流をアクチュエータ２０のSMAワイヤ２１へ供給する駆動信号Drを、出力制御回路５２へ出力する。

以上のように、抵抗検出レンジ決定処理（Ｓ２）の期間が過ぎると、加熱電流決定処理（Ｓ４）と抵抗値判定処理（Ｓ５）が、基本制御期間単位で繰り返し実行されて、加熱期間となる。加熱期間では、加熱電流決定処理（Ｓ４）によって決定された電流値によるSMAワイヤ２１の加熱が、基本制御期間の加熱制御期間T1に行われ、抵抗値判定処理（Ｓ５）によるSMAワイヤ２１の抵抗値の検出が、基本制御期間の抵抗値検出期間T2に行われる。

図６に戻り、加熱電流決定処理（Ｓ４）の後に、抵抗値判定処理（Ｓ５）が実行される。図１１は、抵抗値判定処理（Ｓ５）の処理の流れの例を示すフローチャートである。CPU５１は、まず、遠点端検出完了フラグ（FARfin）が１であるか否かを判定する（Ｓ３１）。初期設定（Ｓ１）において遠点端検出完了フラグ（FARfin）が０に設定されており、遠点端が検出されるまで遠点端検出完了フラグ（FARfin）は０である（Ｓ３１：ＮＯ）。よってCPU５１は、検出抵抗値R(t)に基づいて、次の式（３）を満たすが否かを判定する（Ｓ３２）。

|（R(t-1)-R(t)）-(R(t-2)-R(t-1))| ＞ α ・・・式（３）
この式（３）は、遠点端検出のための式である。なお、検出抵抗値R(t)が３個得られるまでは、Ｓ３２の判定がＮＯとなるように、所定の値が検出抵抗値R(t-2)とR(t-1)に代入される。

ここで、加熱期間における検出抵抗値の変化を説明する。上述したように、SMAワイヤ２１は、最初チューブ２２内では弛んでいる状態にある。図８において、位置P0は、SMAワイヤ２１がチューブ２２内で弛んでいる状態のタイミングに対応する。SMAワイヤ２１に単調増加の加熱電流I(t)が流れ始めると、まず、SMAワイヤ２１は発熱し始めて収縮を開始し、チューブ２２内の弛みが無くなるまで収縮する。図８において、範囲R1は、SMAワイヤ２１のチューブ２２内での弛みが取れている期間に相当する。

位置P 0以降、SMAワイヤ２１には、単調増加の所定の加熱電流I(t)が流し続けられているので、SMAワイヤ２１の温度は上昇し続け、収縮力が大きくなる。単調増加する加熱電流I(t)をSMAワイヤ２１に流すことによって、検出抵抗値Rdetectの変化における変曲点を検出し易くなっている。

位置P 0以降、位置P 1で、コイルバネ２６と３３が動き始める。位置P 1は、コイルバネ２６のバネ力量とSMAワイヤ２１の収縮力の和がコイルバネ３３のバネ力量よりも大きくなり、コイルバネ２６と３３が動き始めるタイミングである。すなわち、位置P 1で、コイルバネ２６は、伸長し始め、コイルバネ３３は、収縮し始める。よって、図８に示すように、位置P 1以降は、SMAワイヤ２１は短くなっていくので、検出抵抗値Rdetectは大きく低下し始める。

図１２は、遠点端検出を説明するための図である。図１２に示すように、位置P 1の前後では、検出抵抗値Rdetectの傾きが変化する。位置P1は、遠点フォーカス位置に対応する力量変化ポイントである。

従って、上記式（３）により、検出抵抗値の差分（R(t-1)-R(t)）と検出抵抗値の差分（R(t-2)-R(t-1)）の差の絶対値が所定の閾値αよりも大きいとき（Ｓ３２：ＹＥＳ）、すなわち、検出抵抗値の二次微分の絶対値が所定の値より大きいとき、検出抵抗値Rdetectの傾きの変曲点が存在すると判定することができる。よって、そのときの検出抵抗値R(t-1)を、遠点端抵抗値（Far端抵抗値）とし、かつ遠点端検出完了フラグ（FARfin）に１を代入する（Ｓ３３）。また、検出抵抗値の差（R(t-1)-R(t)）と検出抵抗値の差（R(t-2)-R(t-1)）の差が所定の閾値αよりも大きくないとき（Ｓ３２：ＮＯ）、処理は、そのまま終了する。

遠点端抵抗値が検出された後の時間サイクルでは、遠点端検出完了フラグ（FARfin）が１となるので（Ｓ３１：ＹＥＳ）、CPU５１は、近点端検出完了フラグ（NEARfin）が１であるか否かを判定する（Ｓ３４）。初期設定（Ｓ１）において近点端検出完了フラグ（NEARfin）が０に設定されており、近点端が検出されるまで近点端検出完了フラグ（NEARfin）は０である（Ｓ３４：ＮＯ）。よって、CPU５１は、検出抵抗値R(t)に基づいて、次の式（４）を満たすが否かを判定する（Ｓ３５）。

|（R(t-2)-R(t-1)）-(R(t-1)-R(t))| ＞ β ・・・式（４）
この式（４）は、近点端検出のための式である。
位置P1以降、SMAワイヤ２１は、収縮していく。その後、レンズ枠２５がレンズストッパー３５に当接し、コイルバネ２６の伸長は停止する。コイルバネ３３のバネ力量よりも、SMAワイヤ２１の収縮力が大きくなったときに、コイルバネ３３のみの収縮が始まる。

レンズ枠２５がレンズストッパー３５に当接した後は、SMAワイヤ２１の収縮は、コイルバネ２６の伸長力を受けられないため、コイルバネ３３の収縮は、わずかの期間、一旦止まるので、検出抵抗値Rdetectの低下も一旦止まる。その後、再度、コイルバネ３３の収縮が開始される。
位置P2は、コイルバネ２６が動かなくなったタイミングである。正確には、位置P2は、コイルバネ２６の動きが停止し、SMAワイヤ２１の収縮が一旦停止したタイミングである。

図１３は、近点端検出を説明するための図である。図１３に示すように、位置P 2の前後では、検出抵抗値Rdetectの傾きが変化する。位置P2は、近点フォーカス位置に対応する力量変化ポイントである。

従って、上記式（４）により、検出抵抗値の差分（R(t-2)-R(t-1)）と検出抵抗値の差分（R(t-1)-R(t)）の差の絶対値が所定の閾値βよりも大きいとき（Ｓ３５：ＹＥＳ）、すなわち、検出抵抗値の二次微分の絶対値が所定の値より大きいとき、検出抵抗値Rdetectの傾きの変曲点が存在すると判定することができる。よって、そのときの検出抵抗値R(t-1)を、近点端抵抗値（Near端抵抗値）とし、かつ近点端検出完了フラグ（NEARfin）に１を代入する（Ｓ３６）。また、検出抵抗値の差（R(t-2)-R(t-1)）と検出抵抗値の差（R(t-1)-R(t)）の差が所定の閾値βよりも大きくないとき（Ｓ３５：ＮＯ）、処理は、そのまま終了する。

近点端抵抗値が検出された後の時間サイクルでは、近点端検出完了フラグ（NEARfin）と１となるので（Ｓ３４：ＹＥＳ）、CPU５１は、連続する最新の所定数の（ここでは５個の）検出抵抗値Rdetectと最新の検出抵抗値Rdetectとの差が、所定の閾値γ内にあるいか否かが判定される（Ｓ３７からＳ４１）。

図１０に示したように、SMAワイヤ２１に単調増加の加熱電流I(t)が流れるので、SMAワイヤ２１は、収縮を続けるが、移動部材３０はパイプ３２の先端部に当接して、SMAワイヤ２１の収縮が停止する。

図８において、位置P3は、コイルバネ３３の動きが停止するタイミングである。位置P3以降も、SMAワイヤ２１には加熱電流I(t)が流し続けられる。
始めに、Ｓ３７では、５個の連続する最新の検出抵抗値Rdetectにおいて、最も古い５個前の検出抵抗値R(t-5)と４個前の検出抵抗値R(t-4)との差が、所定の閾値γよりも小さいか判定される。検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t-4)との差が所定の閾値γ以上であると（Ｓ３７：ＮＯ）、処理は、終了する。

検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t-4)との差が所定の閾値γ未満であると（Ｓ３７：ＹＥＳ）、５個前の検出抵抗値R(t-5)と３個前の検出抵抗値R(t-3)との差が、所定の閾値γよりも小さいか判定される（Ｓ３８）。検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t-3)との差が所定の閾値γ以上であると（Ｓ３８：ＮＯ）、処理は、終了する。

検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t-3)との差が所定の閾値γ未満であると（Ｓ３８：ＹＥＳ）、５個前の検出抵抗値R(t-5)と２個前の検出抵抗値R(t-2)との差が、所定の閾値γよりも小さいか判定される（Ｓ３９）。検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t-2)との差が所定の閾値γ以上であると（Ｓ３９：ＮＯ）、処理は、終了する。

検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t-2)との差が所定の閾値γ未満であると（Ｓ３９：ＹＥＳ）、５個前の検出抵抗値R(t-5)と１個前の検出抵抗値R(t-1)との差が、所定の閾値γよりも小さいか判定される（Ｓ４０）。検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t-1)との差が所定の閾値γ以上であると（Ｓ４０：ＮＯ）、処理は、終了する。

検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t-1)との差が所定の閾値γ未満であると（Ｓ４０：ＹＥＳ）、５個前の検出抵抗値R(t-5)と最新の検出抵抗値R(t)との差が、所定の閾値γよりも小さいか判定される（Ｓ４１）。検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t)との差が所定の閾値γ以上であると（Ｓ４１：ＮＯ）、処理は、終了する。

検出抵抗値R(t-5)と検出抵抗値R(t)との差が所定の閾値γ未満であると（Ｓ４１：ＹＥＳ）、移動部材３０がパイプ３２の先端部に当接して停止し、その結果、SMAワイヤ２１の収縮も停止した状態であるとし、そのときの検出抵抗値R(t)をキャリブレーション端抵抗値（Cal端抵抗値）とし、かつキャリブレーション端検出完了フラグ（CALfin）に１を代入する（Ｓ４２）。

図１４は、キャリブレーション端検出を説明するための図である。図１４に示すように、位置P 3以降、検出抵抗値Rdetectは変化しない。位置P3は、キャリブレーション端に対応する力量変化ポイントである。
なお、位置P3以降の検出抵抗値Rdetectが所定の時間、所定の範囲内にあって、変化しないことの判定は、以上のようなＳ３７からＳ４１のような判定方法以外でもよい。

従って、Ｓ３７〜Ｓ４１の判定により、５個の検出抵抗値に所定値以上の変化がないとき（Ｓ３７〜Ｓ４１：ＹＥＳ）、SMAワイヤ２１の状態がキャリブレーション端の状態にあると判定することができる。

以上のようにして、抵抗値判定処理（Ｓ５）において、遠点端抵抗値（Far端抵抗値）と近点端抵抗値（Near端抵抗値）とキャリブレーション端抵抗値（Cal端抵抗値）とが決定される。

図６に戻り、キャリブレーションが終了か否かが判定される（Ｓ６）。その判定は、キャリブレーション端検出完了フラグ（CALfin）が１であるか否か、あるいはキャリブレーションの開始から時間が所定の時間を経過したか否かによって、行われる。

キャリブレーション端検出完了フラグ（CALfin）が１であれば、図１０に示すように遠点端抵抗値（Far端抵抗値）と近点端抵抗値（Near端抵抗値）とキャリブレーション端抵抗値（Cal端抵抗値）の３つの抵抗値が決定されたので、処理は終了する。また、キャリブレーションの時間が、所定の時間以上掛かっている場合は、何らかの異常が発生しているとして、制御ポイントの３つの抵抗値が決定されない場合にも、キャリブレーションは終了する。なお、この所定の時間は、SMAワイヤ２１のバラツキを考慮して予め設定される時間であり、SMAワイヤ２１のライフ耐性を損なわない時間である。

キャリブレーションが終了でないと判定された場合（Ｓ６：ＮＯ）、CPU５１は、時間サイクルを１つだけインクリメントして（Ｓ７）、処理は、Ｓ４へ戻る。
CPU５１は、キャリブレーションの加熱期間が終了すると、加熱電流I(t)を０にセットする（Ｓ８）。そして、CPU５１は、最大抵抗値Rmaxである遠点端抵抗値（Far端抵抗値）、近点端抵抗値（Near端抵抗値）及び最小抵抗値Rminであるキャリブレーション端抵抗値（Cal端抵抗値）の３つの抵抗値と、最大電流値Imaxとを、メモリ２ａに格納する格納処理を実行し（Ｓ９）、処理を終了する。

以上のように、制御部であるCPU５１は、キャリブレーションが指示された時、所定の開始電流値である初期電流値I(0)から所定の最大電流値Imaxまで所定の割合で単調増加する電流をアクチュエータ２０のSMAワイヤ２１へ供給するための駆動信号Drを、出力制御回路５２へ出力すると共に、検出回路５３により検出されたSMAワイヤ２１の抵抗値の二次微分値の絶対値が所定の閾値以上となった抵抗値をメモリ２ａに記憶する。
そして、CPU５１は、検出回路５３により検出されたSMAワイヤ２１の抵抗値が、所定の時間、所定の変動の範囲内にあるとき、検出回路５３により検出されたSMAワイヤ２１の抵抗値を不揮発性のメモリ２ａに記憶する。
その結果、内視鏡２が使用されるとき、CPU５１は、メモリ２ａに記憶されたこれらの制御ポイントのSMAワイヤ２１の抵抗値に基づいて、アクチュエータ２０の制御を適切に行うことができる。

なお、以上の例では、キャリブレーション時に、加熱期間である制御ポイント抵抗値判定期間内に、遠点端抵抗値（Far端抵抗値）と近点端抵抗値（Near端抵抗値）を検出しているが、キャリブレーション時には、位置P1からP3までの期間の検出抵抗値RdetectをRAM等のメモリにログすなわち記録しておき、キャリブレーション後に、記録された検出抵抗値Rdetectのデータに基づいて、上記の式（３）と式（４）を用いて、遠点端抵抗値（Far端抵抗値）と近点端抵抗値（Near端抵抗値）を判定するようにしてもよい。

以上のように、上述した実施の形態の内視鏡システムによれば、キャリブレーション時におけるアクチュエータの力量変換ポイントを精度良く特定することができる。よって、少なくとも精度の良い遠点端抵抗値（Far端抵抗値）と近点端抵抗値（Near端抵抗値）が得られているので、SMAを有するアクチュエータを用いた内視鏡のフォーカシング制御を精度良く行うことができる。

また、上述した内視鏡システムによれば、力量変化ポイントが得られるので、上述したキャリブレーション処理の結果は、内視鏡システムにおけるアクチュエータのレスポンス評価等にも利用することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１内視鏡システム、２内視鏡、３光源装置、５ビデオプロセッサ、６カラーモニタ、７挿入部、７ａ可撓管部、８操作部、９ユニバーサルコード、１０スコープコネクタ、１１ｂ鉗子口、１２先端部、１３湾曲部、１４湾曲操作部、１５送気送水制御部、１６吸引制御部、１７スイッチ部、１７ａスイッチ、１８グリップ部、２０アクチュエータ、２１ SMAワイヤ、２２チューブ、２３固定部材、２４レンズ、２５レンズ枠、２６、３３コイルバネ、２７バネ固定部材、２８カシメ部材、２９ワイヤ、３０移動部材、３１、３２、３４パイプ、３５レンズストッパー、５１中央処理装置（CPU）、５２出力制御回路、５３検出回路、５４切替回路、６３演算増幅器、６４ノイズ除去回路、７０ローパスフィルタ、７１ボルテージフォロワ回路。

Claims

被写体を撮像する撮像素子と対物光学系を備えた内視鏡システムであって、
形状記憶素子を有し、前記対物光学系を第１及び第２のフォーカス位置へ移動させるための移動部材を駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動部と、
前記移動部材の位置を検出するために前記形状記憶素子の抵抗値を検出する抵抗値検出部と、
前記対物光学系の動作指示を入力する指示入力部と、
前記指示入力部に入力された指示と、前記抵抗値検出部により検出された抵抗値に対応する前記移動部材の位置に基づいて、前記アクチュエータ駆動部への駆動信号を出力する制御部と、
前記制御部に接続された記憶部と、を備えた内視鏡システムにおいて、
前記制御部は、キャリブレーションが指示された時、所定の開始電流値から所定の最大電流値まで所定の割合で時間経過と共に単調増加する電流を前記アクチュエータへ供給するための前記駆動信号を、前記アクチュエータ駆動部へ出力すると共に、前記抵抗値検出部により検出された前記形状記憶素子の抵抗値と前記単調増加後に検出された前記形状記憶素子の抵抗値との差分の前記時間経過における差の絶対値が所定の閾値以上となった抵抗値を、前記対物光学系の前記第１又は前記第２のフォーカス位置を示す抵抗値として前記記憶部に記憶することを特徴とする内視鏡システム。
前記第１のフォーカス位置は、前記対物光学系の遠点フォーカス位置であり、
前記第２のフォーカス位置は、前記対物光学系の近点フォーカス位置であり、
前記制御部は、前記時間経過における差の絶対値が前記所定の閾値以上となった抵抗値で、かつ前記差が大きくなったときの抵抗値を、前記遠点フォーカス位置である前記第１のフォーカス位置を示す抵抗値として、さらに、前記時間経過における差の絶対値が前記所定の閾値以上となった抵抗値で、かつ前記差が小さくなったときの抵抗値を、前記近点フォーカス位置である前記第２のフォーカス位置を示す抵抗値として、前記記憶部に記憶することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
前記制御部は、前記抵抗値検出部により検出された前記形状記憶素子の抵抗値が、所定の時間、所定の変動の範囲内にあるとき、前記抵抗値検出部により検出された前記形状記憶素子の抵抗値を、前記形状記憶素子の収縮が停止した状態時の抵抗値として前記記憶部に記憶する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡システム。
前記制御部は、前記形状記憶素子の線径情報に基づいて、前記所定の最大電流値を決定することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の内視鏡システム。
前記アクチュエータ駆動部と前記抵抗値検出部とを、前記アクチュエータへ選択的に接続する接続切替部をさらに備え、
前記制御部は、前記キャリブレーションが指示された時、前記駆動信号を出力する前に、前記アクチュエータへ電流を印加せずに、前記抵抗値検出部により検出した前記形状記憶素子の抵抗値に基づき、前記所定の最大電流値を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の内視鏡システム。