JP6731426B2 - 走査型内視鏡システム - Google Patents
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Description
本発明は、走査型内視鏡システムに関し、特に、被写体を光で走査する走査型内視鏡システムに関するものである。
医療分野においては、例えば、日本国特公平２−２８９６７号公報に開示されているような電子式の内視鏡が従来用いられている。具体的には、日本国特公平２−２８９６７号公報には、光源装置から供給される光により照明された被写体をＣＣＤ等の固体撮像素子で撮像するように構成された電子式の内視鏡が開示されている。また、日本国特公平２−２８９６７号公報には、内視鏡の先端カメラ部に設けられた固体撮像素子と、当該固体撮像素子からの信号を映像信号に変換してディスプレイ装置に出力するカメラコントロールユニットと、の間を結ぶケーブル内の配線の断線を検出するための構成が開示されている。
一方、医療分野においては、前述の電子式の内視鏡とは異なる構成を具備する内視鏡として、例えば、被検者の体腔内の被写体をレーザ光で走査して画像を取得するように構成された走査型の内視鏡が近年提案されている。具体的には、走査型の内視鏡は、例えば、光源から発せられたレーザ光を導光する光ファイバに取り付けられたアクチュエータの動作に応じて当該光ファイバの端部を揺動することにより、当該光ファイバの端部を経て出射されるレーザ光の照射位置を変位させて被写体を走査するように構成されている。
ところで、走査型の内視鏡においては、被検者の体腔内に挿入される挿入部に固体撮像素子を設ける必要がないため、当該挿入部を電子式の内視鏡に比べて細径に形成することができる、という利点が存在する。
その一方で、走査型の内視鏡においては、例えば、アクチュエータを駆動させるための駆動信号等の電気信号の伝送に用いられる信号線の不具合が挿入部の細径化に伴って発生し易くなってしまう、という問題点が生じている。また、走査型の内視鏡においては、例えば、信号線の不具合の発生に起因してアクチュエータの動作に異常が発生した際に、光ファイバの端部を経て出射されたレーザ光が極小領域に対して集中的に照射されてしまう場合がある、という問題点が生じている。
しかし、日本国特公平２−２８９６７号公報には、走査型の内視鏡の構成等を考慮しつつ断線を検出するための方法について特に開示等されておらず、すなわち、前述の問題点に応じた課題が依然として存在している。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、光走査用のアクチュエータに接続される信号線における不具合の発生を確実に検出することが可能な走査型内視鏡システムを提供することを目的としている。
本発明の一態様の走査型内視鏡システムは、光源部から供給される照明光を導く光ファイバと、前記光ファイバを経て出射される前記照明光の照射位置を変位させることが可能なアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部を駆動させるための信号として周期性を具備する駆動信号を生成するとともに、前記アクチュエータ部に接続される所定の信号線を介し、当該生成した駆動信号を前記アクチュエータ部へ供給するように構成された駆動信号供給部と、前記駆動信号供給部から供給される前記駆動信号の１周期分の期間のうちの所定のタイミングで前記所定の信号線を流れる電流値に基づく閾値判定を行うことにより、前記所定の信号線における不具合の発生の有無を判定するように構成された判定部と、を有し、前記判定部は、前記電流値が所定の閾値範囲から所定回数連続で逸脱したことを検出した場合に、前記所定の信号線において不具合が発生しているとの判定結果を得る。
また、本発明の他の態様の走査型内視鏡システムは、光源部から供給される照明光を導く光ファイバと、前記光ファイバを経て出射される前記照明光の照射位置を変位させることが可能なアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部を駆動させるための信号として周期性を具備する駆動信号を生成するとともに、前記アクチュエータ部に接続される所定の信号線を介し、当該生成した駆動信号を前記アクチュエータ部へ供給するように構成された駆動信号供給部と、前記駆動信号供給部から供給される前記駆動信号の１周期分の期間のうちの所定のタイミングで前記アクチュエータ部に印加される電圧値に基づく閾値判定を行うことにより、前記所定の信号線における不具合の発生の有無を判定するように構成された判定部と、を有し、前記判定部は、前記電圧値が所定回数連続で所定の閾値を下回ったことを検出した場合に、前記所定の信号線において不具合が発生しているとの判定結果を得る。
また、本発明の他の態様の走査型内視鏡システムは、光源部から供給される照明光を導く光ファイバと、前記光ファイバを経て出射される前記照明光の照射位置を変位させることが可能なアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部を駆動させるための信号として周期性を具備する駆動信号を生成するとともに、前記アクチュエータ部に接続される所定の信号線を介し、当該生成した駆動信号を前記アクチュエータ部へ供給するように構成された駆動信号供給部と、前記駆動信号供給部から供給される前記駆動信号の１周期分の期間のうちの所定のタイミングで前記アクチュエータ部に印加される電圧値に基づく閾値判定を行うことにより、前記所定の信号線における不具合の発生の有無を判定するように構成された判定部と、を有し、前記判定部は、前記電圧値が所定回数連続で所定の閾値を下回ったことを検出した場合に、前記所定の信号線において不具合が発生しているとの判定結果を得る。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
図１から図１３は、本発明の実施例に係るものである。図１は、実施例に係る走査型内視鏡システムの要部の構成を示す図である。
走査型内視鏡システム１は、例えば、図１に示すように、被検者の体腔内に挿入される走査型の内視鏡２と、内視鏡２を接続可能な本体装置３と、本体装置３に接続される表示装置４と、本体装置３に対する情報の入力及び指示を行うことが可能な入力装置５と、を有して構成されている。
内視鏡２は、被検者の体腔内に挿入可能な細長形状を備えて形成された挿入部１１を有して構成されている。
挿入部１１の基端部には、内視鏡２を本体装置３のコネクタ受け部６２に着脱自在に接続するためのコネクタ部６１が設けられている。
コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２の内部には、図示しないが、内視鏡２と本体装置３とを電気的に接続するための電気コネクタ装置が設けられている。また、コネクタ部６１及びコネクタ受け部６２の内部には、図示しないが、内視鏡２と本体装置３とを光学的に接続するための光コネクタ装置が設けられている。
挿入部１１の内部における基端部から先端部にかけての部分には、本体装置３の光源ユニット２１から供給される照明光を導光して出射端部から出射する光ファイバである照明用ファイバ１２と、被写体からの戻り光を受光して本体装置３の検出ユニット２３へ導くための１本以上の光ファイバを具備する受光用ファイバ１３と、がそれぞれ挿通されている。
照明用ファイバ１２の光入射面を含む入射端部は、本体装置３の内部に設けられた合波器３２に配置されている。また、照明用ファイバ１２の光出射面を含む出射端部は、挿入部１１の先端部に設けられたレンズ１４ａの光入射面の近傍に配置されている。
受光用ファイバ１３の光入射面を含む入射端部は、挿入部１１の先端部の先端面における、レンズ１４ｂの光出射面の周囲に固定配置されている。また、受光用ファイバ１３の光出射面を含む出射端部は、本体装置３の内部に設けられた光検出器３７に配置されている。
照明光学系１４は、挿入部１１の先端部に設けられている。また、照明光学系１４は、照明用ファイバ１２の光出射面を経た照明光が入射されるレンズ１４ａと、レンズ１４ａを経た照明光を被写体へ出射するレンズ１４ｂと、を有して構成されている。
挿入部１１の先端部側における照明用ファイバ１２の中途部には、本体装置３のドライバユニット２２から供給される駆動信号に基づいて駆動するアクチュエータ部１５が設けられている。
照明用ファイバ１２及びアクチュエータ部１５は、挿入部１１の長手軸方向に垂直な断面において、例えば、図２に示す位置関係を具備するようにそれぞれ配置されている。図２は、アクチュエータ部の構成を説明するための断面図である。
照明用ファイバ１２とアクチュエータ部１５との間には、図２に示すように、接合部材としてのフェルール４１が配置されている。具体的には、フェルール４１は、例えば、ジルコニア（セラミック）またはニッケル等により形成されている。
フェルール４１は、図２に示すように、四角柱として形成されており、挿入部１１の長手軸方向に直交する第１の軸方向であるＸ軸方向に対して垂直な側面４２ａ及び４２ｃと、挿入部１１の長手軸方向に直交する第２の軸方向であるＹ軸方向に対して垂直な側面４２ｂ及び４２ｄと、を有している。また、フェルール４１の中心には、照明用ファイバ１２が固定配置されている。なお、フェルール４１は、柱形状を具備する限りにおいては、四角柱以外の他の形状として形成されていてもよい。
アクチュエータ部１５は、例えば、図２に示すように、側面４２ａに沿って配置された圧電素子１５ａと、側面４２ｂに沿って配置された圧電素子１５ｂと、側面４２ｃに沿って配置された圧電素子１５ｃと、側面４２ｄに沿って配置された圧電素子１５ｄと、を有している。
圧電素子１５ａ〜１５ｄは、予め個別に設定された分極方向を具備し、本体装置３から供給される駆動信号により印加される駆動電圧に応じてそれぞれ伸縮するように構成されている。
すなわち、アクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃは、本体装置３から供給される駆動信号に応じて振動することにより、照明用ファイバ１２をＸ軸方向に揺動させることが可能なＸ軸用アクチュエータとして構成されている。また、アクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄは、本体装置３から供給される駆動信号に応じて振動することにより、照明用ファイバ１２をＹ軸方向に揺動させることが可能なＹ軸用アクチュエータとして構成されている。
挿入部１１の内部には、内視鏡２毎に固有の情報である内視鏡情報を格納するための不揮発性のメモリ１６が設けられている。そして、メモリ１６に格納された内視鏡情報は、内視鏡２のコネクタ部６１と本体装置３のコネクタ受け部６２とが接続され、かつ、本体装置３の電源がオンされた際に、本体装置３のコントローラ２５により読み出される。
本体装置３は、光源ユニット２１と、ドライバユニット２２と、電流計測部２２ａと、検出ユニット２３と、メモリ２４と、コントローラ２５と、を有して構成されている。
光源ユニット２１は、光源３１ａと、光源３１ｂと、光源３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。
光源３１ａは、例えば、赤色の波長帯域の光（以降、Ｒ光とも称する）を発するレーザ光源を具備して構成されている。また、光源３１ａは、コントローラ２５の制御に応じて発光状態（オン状態）または消光状態（オフ状態）に切り替わるように構成されている。また、光源３１ａは、発光状態において、コントローラ２５の制御に応じた光量のＲ光を出射するように構成されている。
光源３１ｂは、例えば、緑色の波長帯域の光（以降、Ｇ光とも称する）を発するレーザ光源を具備して構成されている。また、光源３１ｂは、コントローラ２５の制御に応じて発光状態（オン状態）または消光状態（オフ状態）に切り替わるように構成されている。また、光源３１ｂは、発光状態において、コントローラ２５の制御に応じた光量のＧ光を出射するように構成されている。
光源３１ｃは、例えば、青色の波長帯域の光（以降、Ｂ光とも称する）を発するレーザ光源を具備して構成されている。また、光源３１ｃは、コントローラ２５の制御に応じて発光状態（オン状態）または消光状態（オフ状態）に切り替わるように構成されている。また、光源３１ｃは、発光状態において、コントローラ２５の制御に応じた光量のＢ光を出射するように構成されている。
合波器３２は、光源３１ａから発せられたＲ光と、光源３１ｂから発せられたＧ光と、光源３１ｃから発せられたＢ光と、を合波して照明用ファイバ１２の光入射面に供給することができるように構成されている。
ドライバユニット２２は、コネクタ部６１とコネクタ受け部６２とが接続された際に、信号線ＬＡ及びＬＢを介してアクチュエータ部１５に電気的に接続されるように構成されている。また、ドライバユニット２２は、コントローラ２５の制御に基づき、アクチュエータ部１５のＸ軸用アクチュエータを駆動させるための信号として周期性を具備する駆動信号ＤＡを生成するとともに、アクチュエータ部１５に接続される信号線ＬＡを介し、当該生成した駆動信号ＤＡを圧電素子１５ａ及び１５ｃへ供給するように構成されている。また、ドライバユニット２２は、コントローラ２５の制御に基づき、アクチュエータ部１５のＹ軸用アクチュエータを駆動させるための信号として周期性を具備する駆動信号ＤＢを生成するとともに、アクチュエータ部１５に接続される信号線ＬＢを介し、当該生成した駆動信号ＤＢを圧電素子１５ｂ及び１５ｄへ供給するように構成されている。すなわち、ドライバユニット２２は、駆動信号供給部としての機能を具備して構成されている。また、ドライバユニット２２は、信号発生器３３と、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂと、アンプ３５ａ及び３５ｂと、を有して構成されている。
信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部をＸ軸方向に揺動させるための第１の駆動制御信号として、例えば、下記数式（１）により示されるような波形を具備する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａに出力するように構成されている。なお、下記数式（１）において、Ｘ（ｔ）は時刻ｔにおける信号レベルを表し、Ａｘは時刻ｔに依存しない振幅値を表し、Ｇ（ｔ）は正弦波ｓｉｎ（２πｆｔ）の変調に用いられる所定の関数を表すものとする。
Ｘ（ｔ）＝Ａｘ×Ｇ（ｔ）×ｓｉｎ（２πｆｔ） ・・・（１）
また、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部をＹ軸方向に揺動させるための第２の駆動制御信号として、例えば、下記数式（２）により示されるような波形を具備する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力するように構成されている。なお、下記数式（２）において、Ｙ（ｔ）は時刻ｔにおける信号レベルを表し、Ａｙは時刻ｔに依存しない振幅値を表し、Ｇ（ｔ）は正弦波ｓｉｎ（２πｆｔ＋φ）の変調に用いられる所定の関数を表し、φは位相を表すものとする。
また、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の出射端部をＹ軸方向に揺動させるための第２の駆動制御信号として、例えば、下記数式（２）により示されるような波形を具備する信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力するように構成されている。なお、下記数式（２）において、Ｙ（ｔ）は時刻ｔにおける信号レベルを表し、Ａｙは時刻ｔに依存しない振幅値を表し、Ｇ（ｔ）は正弦波ｓｉｎ（２πｆｔ＋φ）の変調に用いられる所定の関数を表し、φは位相を表すものとする。
Ｙ（ｔ）＝Ａｙ×Ｇ（ｔ）×ｓｉｎ（２πｆｔ＋φ） ・・・（２）
Ｄ／Ａ変換器３４ａは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第１の駆動制御信号をアナログの電圧信号である駆動信号ＤＡに変換してアンプ３５ａへ出力するように構成されている。
Ｄ／Ａ変換器３４ａは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第１の駆動制御信号をアナログの電圧信号である駆動信号ＤＡに変換してアンプ３５ａへ出力するように構成されている。
Ｄ／Ａ変換器３４ｂは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第２の駆動制御信号をアナログの電圧信号である駆動信号ＤＢに変換してアンプ３５ｂへ出力するように構成されている。
アンプ３５ａは、例えば、信号増幅回路を具備して構成されている。また、アンプ３５ａは、コネクタ部６１とコネクタ受け部６２とが接続された際に、信号線ＬＡを介してアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに電気的に接続されるように構成されている。また、アンプ３５ａは、Ｄ／Ａ変換器３４ａから出力される駆動信号ＤＡを増幅し、当該増幅した駆動信号ＤＡを、信号線ＬＡを介して圧電素子１５ａ及び１５ｃへ出力するように構成されている。
アンプ３５ｂは、例えば、信号増幅回路を具備して構成されている。また、アンプ３５ｂは、コネクタ部６１とコネクタ受け部６２とが接続された際に、信号線ＬＢを介してアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに電気的に接続されるように構成されている。また、アンプ３５ｂは、Ｄ／Ａ変換器３４ｂから出力される駆動信号ＤＢを増幅し、当該増幅した駆動信号ＤＢを、信号線ＬＢを介して圧電素子１５ｂ及び１５ｄへ出力するように構成されている。
ここで、例えば、上記数式（１）及び（２）において、Ａｘ＝Ａｙかつφ＝π／２に設定された場合には、図３の破線で示すような信号波形、すなわち、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間を１周期分の期間とするような信号波形を具備する駆動信号ＤＡに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに印加されるとともに、図３の一点鎖線で示すような信号波形、すなわち、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間を１周期分の期間とするような信号波形を具備する駆動信号ＤＢに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに印加される。図３は、アクチュエータ部に供給される駆動信号の信号波形の一例を示す図である。
また、例えば、図３の破線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＡに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに印加されるとともに、図３の一点鎖線で示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＢに応じた駆動電圧がアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに印加された場合には、照明用ファイバ１２の出射端部が渦巻状に揺動され、このような揺動に応じて被写体の表面が図４及び図５に示すような渦巻状の走査経路で走査される。図４は、中心点Ａから最外点Ｂに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。図５は、最外点Ｂから中心点Ａに至る渦巻状の走査経路の一例を示す図である。
具体的には、まず、時刻Ｔ１においては、被写体の表面における照明光の照射位置の中心点Ａに相当する位置に照明光が照射される。その後、駆動信号ＤＡ及びＤＢの信号レベル（電圧）が時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて増加するに伴い、被写体の表面における照明光の照射位置が中心点Ａを起点として外側へ第１の渦巻状の走査経路を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２に達すると、被写体の表面における照明光の照射位置の最外点Ｂに照明光が照射される。そして、駆動信号ＤＡ及びＤＢの信号レベル（電圧）が時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射位置が最外点Ｂを起点として内側へ第２の渦巻状の走査経路を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ３に達すると、被写体の表面における中心点Ａに照明光が照射される。
すなわち、アクチュエータ部１５は、ドライバユニット２２から供給される駆動信号ＤＡ及びＤＢに基づいて照明用ファイバ１２の出射端部を揺動することにより、当該出射端部を経て被写体へ出射される照明光の照射位置を図４及び図５に示す渦巻状の走査経路に沿って変位させることが可能な構成を具備している。
電流計測部２２ａは、信号線ＬＡを介してアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに供給される駆動信号ＤＡの電流値ＩＡを計測するとともに、当該計測した電流値ＩＡをコントローラ２５へ出力するように構成されている。また、電流計測部２２ａは、信号線ＬＢを介してアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに供給される駆動信号ＤＢの電流値ＩＢを計測するとともに、当該計測した電流値ＩＢをコントローラ２５へ出力するように構成されている。
検出ユニット２３は、内視鏡２の受光用ファイバ１３により受光された戻り光を検出し、当該検出した戻り光の強度に応じた光検出信号を生成して出力するように構成されている。具体的には、検出ユニット２３は、光検出器３７と、Ａ／Ｄ変換器３８と、を有して構成されている。
光検出器３７は、例えば、アバランシェフォトダイオード等を具備し、受光用ファイバ１３の光出射面から出射される光（戻り光）を検出し、当該検出した光の強度に応じたアナログの光検出信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８へ順次出力するように構成されている。
Ａ／Ｄ変換器３８は、光検出器３７から出力されたアナログの光検出信号をデジタルの光検出信号に変換してコントローラ２５へ順次出力するように構成されている。
メモリ２４には、本体装置３の制御の際に用いられる制御情報が格納されている。具体的には、メモリ２４には、本体装置３の制御の際に用いられる制御情報として、例えば、図３の信号波形を特定するための周波数等のパラメータ、及び、表示装置４に表示する観察画像の生成に用いられるマッピングテーブル等の情報が格納されている。なお、前述のマッピングテーブルは、例えば、検出ユニット２３から順次出力される光検出信号の出力タイミングと、当該光検出信号を変換して得られる画素情報の適用先となる画素位置と、の間の対応関係を特定可能な形式で構成されていればよい。
一方、メモリ２４には、後述の判定部２５ｃによる判定に用いられる電流閾値ＴＨＡ及びＴＨＢが格納されている。
コントローラ２５は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路により構成されている。また、コントローラ２５は、図示しない信号線等を介してコネクタ受け部６２におけるコネクタ部６１の接続状態を検出することにより、挿入部１１が本体装置３に電気的に接続されているか否かを検出することができるように構成されている。また、コントローラ２５は、コネクタ部６１とコネクタ受け部６２とが接続され、かつ、本体装置３の電源がオンされた際に、内視鏡情報をメモリ１６から読み込むように構成されている。また、コントローラ２５は、本体装置３の電源がオンされた際に、制御情報と、電流閾値ＴＨＡ及びＴＨＢと、をメモリ２４から読み込むように構成されている。また、コントローラ２５は、光源制御部２５ａと、走査制御部２５ｂと、判定部２５ｃと、画像生成部２５ｄと、を有して構成されている。
光源制御部２５ａは、光源ユニット２１の各光源を個別にオン状態またはオフ状態に切り替えるための動作を行うことができるように構成されている。また、光源制御部２５ａは、光源ユニット２１の各光源から出射されるＲ光、Ｇ光及びＢ光の光量を個別に調整するための動作を行うことができるように構成されている。また、光源制御部２５ａは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、例えば、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光をこの順番で繰り返し出射させるための制御を光源ユニット２１に対して行うように構成されている。また、光源制御部２５ａは、所定の判定結果が判定部２５ｃの判定により得られたことを検出した際に、光源ユニット２１からのＲ光、Ｇ光及びＢ光の供給を停止させる制御を行うように構成されている。
走査制御部２５ｂは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、例えば、図３に示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＡ及びＤＢを生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行うように構成されている。また、走査制御部２５ｂは、所定の判定結果が判定部２５ｃの判定により得られたことを検出した際に、ドライバユニット２２からの駆動信号ＤＡ及びＤＢの供給を停止させる制御を行うように構成されている。
判定部２５ｃは、メモリ２４から読み込んだ電流閾値ＴＨＡ及びＴＨＢと、電流計測部２２ａから出力される電流値ＩＡ及びＩＢと、に基づき、信号線ＬＡ及びＬＢにおける不具合の発生の有無を判定するように構成されている。なお、信号線ＬＡ及びＬＢにおける不具合の発生の有無に係る判定方法の具体例については、後程説明する。
画像生成部２５ｄは、メモリ２４から読み込んだ制御情報に含まれるマッピングテーブルに基づき、例えば、時刻Ｔ１からＴ２までの期間内に検出ユニット２３から順次出力される光検出信号をＲＧＢ成分等の画素情報に変換してマッピングする（配置する）ことにより観察画像を１フレーム分ずつ生成し、当該生成した観察画像を表示装置４へ順次出力するように構成されている。
表示装置４は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等を具備し、本体装置３から出力される観察画像を表示することができるように構成されている。
入力装置５は、例えば、キーボードまたはタッチパネル等を具備して構成されている。なお、入力装置５は、本体装置３とは別体の装置として構成されていてもよく、または、本体装置３と一体化したインターフェースとして構成されていてもよい。
続いて、以上に述べたような構成を具備する走査型内視鏡システム１の動作等について説明する。
術者等のユーザは、走査型内視鏡システム１の各部を接続して電源を投入した後、例えば、入力装置５の走査開始スイッチ（不図示）をオンすることにより、内視鏡２による所望の被写体の走査を開始させるための指示をコントローラ２５に対して行う。
光源制御部２５ａは、入力装置５の走査開始スイッチがオンされた際に、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光をこの順番で繰り返し出射させるための制御を光源ユニット２１に対して行う。
走査制御部２５ｂは、入力装置５の走査開始スイッチがオンされた際に、図３に示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＡ及びＤＢを生成させるための制御をドライバユニット２２に対して行う。そして、このような走査制御部２５ｂの制御に伴い、駆動信号ＤＡが信号線ＬＡを介して圧電素子１５ａ及び１５ｃへ供給され、当該駆動信号ＤＡの供給に伴って信号線ＬＡを流れる電流値ＩＡが電流計測部２２ａにより計測され、当該計測された電流値ＩＡが電流計測部２２ａから判定部２５ｃへ順次出力される。また、前述のような走査制御部２５ｂの制御に伴い、駆動信号ＤＢが信号線ＬＢを介して圧電素子１５ｂ及び１５ｄへ供給され、当該駆動信号ＤＢの供給に伴って信号線ＬＢを流れる電流値ＩＢが電流計測部２２ａにより計測され、当該計測された電流値ＩＢが電流計測部２２ａから判定部２５ｃへ順次出力される。
判定部２５ｃは、電流閾値ＴＨＡ及びＴＨＢと、電流計測部２２ａから出力される電流値ＩＡ及びＩＢと、に基づき、信号線ＬＡ及びＬＢにおける不具合の発生の有無を判定する。
ここで、信号線ＬＡ及びＬＢにおける不具合の発生の有無に係る判定方法の具体例等について説明する。なお、本実施例によれば、信号線ＬＡにおける不具合の発生の有無と、信号線ＬＢにおける不具合の発生の有無と、が個別にかつ共通の判定方法で判定される。そのため、以降においては、信号線ＬＡにおける不具合の発生の有無を判定するための方法に主眼を置いて説明する一方で、信号線ＬＢにおける不具合の発生を判定するための方法については適宜簡略化して説明する。
出願人の実験結果によれば、信号線ＬＡが正常である場合には、時刻Ｔ１からＴ３までの１周期分の期間における電流値ＩＡの時間的な変化が、例えば、図６のような、ＩＡ＝０を中心とするエンベロープ波形として観測されることが確認されている。また、出願人の実験結果によれば、信号線ＬＡが正常である場合には、図６に例示するように、電流値ＩＡが時刻Ｔ２のタイミングで最大電流値ＩＡＮに到達することが確認されている。図６は、アクチュエータ部に接続される信号線に流れる電流値の時間的な変化の一例を説明するための図である。
出願人の実験結果によれば、信号線ＬＡに断線が発生している場合には、時刻Ｔ１からＴ３までの１周期分の期間における電流値ＩＡの時間的な変化が、例えば、図７のような、ＩＡ＝０を中心とするエンベロープ波形として観測されることが確認されている。また、出願人の実験結果によれば、信号線ＬＡに断線が発生している場合には、時刻Ｔ２のタイミングで計測される電流値ＩＡが、正常時の最大電流値ＩＡＮよりも小さな値である最大電流値ＩＡＤに低下する、という現象が確認されている（図７参照）。図７は、アクチュエータ部に接続される信号線に流れる電流値の時間的な変化の一例を説明するための図である。なお、出願人の実験結果によれば、活線状態の（アクチュエータ部１５に対する駆動信号ＤＡ及びＤＢの供給が行われている最中の）信号線ＬＡ及びＬＢが接触した場合においても、図７と略同様のエンベロープ波形が観測されることが確認されている。
出願人の実験結果によれば、信号線ＬＡに短絡が発生している場合には、時刻Ｔ１からＴ３までの１周期分の期間における電流値ＩＡの時間的な変化が、例えば、図８のような、ＩＡ＝０を中心とするエンベロープ波形として観測されることが確認されている。また、出願人の実験結果によれば、信号線ＬＡに短絡が発生している場合には、時刻Ｔ１からＴ３までの１周期分の期間のうちの時刻Ｔ２を含む一定期間中に計測される電流値ＩＡが、正常時の最大電流値ＩＡＮよりも大きな値である最大電流値ＩＡＳに維持される、という現象が確認されている（図８参照）。図８は、アクチュエータ部に接続される信号線に流れる電流値の時間的な変化の一例を説明するための図である。
なお、以上に列挙した各実験結果から得られた知見は、駆動信号ＤＡの供給に伴って信号線ＬＡを流れる電流値ＩＡのみに対して適用されるものに限らず、駆動信号ＤＢの供給に伴って信号線ＬＢを流れる電流値ＩＢに対しても略同様に適用される。
そして、以上に列挙した各実験結果から得られた知見を鑑み、本実施例においては、時刻Ｔ２のタイミングで電流計測部２２ａから出力される電流値ＩＡに相当する電流値ＩＡ２が、最大電流値ＩＡＮより小さな値に設定された電流閾値ＴＨＡ（図６及び図７参照）と、最大電流値ＩＡＮより大きな値に設定された電流閾値ＴＨＢ（図６及び図８参照）と、の間の閾値範囲内に属するか否かに基づき、判定部２５ｃが信号線ＬＡにおける不具合の発生の有無を判定するようにしている。また、本実施例においては、時刻Ｔ２のタイミングで電流計測部２２ａから出力される電流値ＩＢに相当する電流値ＩＢ２が、電流閾値ＴＨＡと電流閾値ＴＨＢとの間の閾値範囲内に属するか否かに基づき、判定部２５ｃが信号線ＬＢにおける不具合の発生の有無を判定するようにしている。
具体的には、判定部２５ｃは、閾値範囲の下限値である電流閾値ＴＨＡを下回る電流値ＩＡ２が電流計測部２２ａからＰ（２≦Ｐ）回連続で出力されたことを検出した場合に、信号線ＬＡにおいて断線が発生している（または信号線ＬＡ及びＬＢが接触している）との判定結果を得る。また、判定部２５ｃは、閾値範囲の上限値である電流閾値ＴＨＢを上回る電流値ＩＡ２が電流計測部２２ａからＰ回連続で出力されたことを検出した場合に、信号線ＬＡにおいて短絡が発生しているとの判定結果を得る。また、判定部２５ｃは、電流閾値ＴＨＡを下回る電流値ＩＡ２が電流計測部２２ａから連続的に出力された回数がＰ回未満であること、または、電流閾値ＴＨＢを上回る電流値ＩＡ２が電流計測部２２ａから連続的に出力された回数がＰ回未満であることのいずれかを検出した場合に、信号線ＬＡにおいて不具合が発生していないとの判定結果を得る。
すなわち、判定部２５ｃは、電流計測部２２ａから出力された電流値ＩＡ２が電流閾値ＴＨＡ以上かつ電流閾値ＴＨＢ以下の閾値範囲からＰ回連続で逸脱したことを検出した場合に、信号線ＬＡにおいて不具合が発生しているとの判定結果を得る。また、判定部２５ｃは、電流計測部２２ａから出力された電流値ＩＡ２が電流閾値ＴＨＡ以上かつ電流閾値ＴＨＢ以下の閾値範囲から連続で逸脱した回数がＰ回に達していないことを検出した場合に、信号線ＬＡにおいて不具合が発生していないとの判定結果を得る。
一方、判定部２５ｃは、電流閾値ＴＨＡを下回る電流値ＩＢ２が電流計測部２２ａからＰ回連続で出力されたことを検出した場合に、信号線ＬＢにおいて断線が発生している（または信号線ＬＡ及びＬＢが接触している）との判定結果を得る。また、判定部２５ｃは、電流閾値ＴＨＢを上回る電流値ＩＢ２が電流計測部２２ａからＰ回連続で出力されたことを検出した場合に、信号線ＬＢにおいて短絡が発生しているとの判定結果を得る。また、判定部２５ｃは、電流閾値ＴＨＡを下回る電流値ＩＢ２が電流計測部２２ａから連続的に出力された回数がＰ回未満であること、または、電流閾値ＴＨＢを上回る電流値ＩＢ２が電流計測部２２ａから連続的に出力された回数がＰ回未満であることのいずれかを検出した場合に、信号線ＬＢにおいて不具合が発生していないとの判定結果を得る。
すなわち、判定部２５ｃは、電流計測部２２ａから出力された電流値ＩＢ２が電流閾値ＴＨＡ以上かつ電流閾値ＴＨＢ以下の閾値範囲からＰ回連続で逸脱したことを検出した場合に、信号線ＬＢにおいて不具合が発生しているとの判定結果を得る。また、判定部２５ｃは、電流計測部２２ａから出力された電流値ＩＢ２が電流閾値ＴＨＡ以上かつ電流閾値ＴＨＢ以下の閾値範囲から連続で逸脱した回数がＰ回に達しなかったことを検出した場合に、信号線ＬＢにおいて不具合が発生していないとの判定結果を得る。
なお、本実施例においては、判定部２５ｃの判定に用いられる電流閾値ＴＨＡが、例えば、最大電流値ＩＡＮと最大電流値ＩＡＤとの中間程度の値に設定されることが望ましい。
また、本実施例においては、判定部２５ｃの判定に用いられる電流閾値ＴＨＢが、例えば、最大電流値ＩＡＮと最大電流値ＩＡＳとの中間程度の値に設定されることが望ましい。
また、本実施例においては、判定部２５ｃの判定に用いられるＰの値が、例えば、挿入部１１に対する外乱等に起因して生じる電流値ＩＡ（またはＩＢ）の瞬間的な変化と、信号線ＬＡ（またはＬＢ）の不具合に起因して生じる電流値ＩＡ（またはＩＢ）の永続的な変化と、を区別可能な値に設定されることが望ましい。具体的には、本実施例においては、Ｐが５程度の値に設定されることが望ましい。
光源制御部２５ａは、信号線ＬＡ及びＬＢのうちの少なくとも一方で不具合が発生しているとの判定結果が判定部２５ｃの判定により得られたことを検出した際に、入力装置５の走査開始スイッチの操作に応じた指示を無効化しつつ、光源ユニット２１からのＲ光、Ｇ光及びＢ光の供給を停止させる制御を行う。一方、光源制御部２５ａは、信号線ＬＡ及びＬＢの両方で不具合が発生してないとの判定結果が判定部２５ｃの判定により得られたことを検出した際には、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光をこの順番で繰り返し出射させるための制御を継続する。
走査制御部２５ｂは、信号線ＬＡ及びＬＢのうちの少なくとも一方で不具合が発生しているとの判定結果が判定部２５ｃの判定により得られたことを検出した際に、入力装置５の走査開始スイッチの操作に応じた指示を無効化しつつ、ドライバユニット２２からの駆動信号ＤＡ及びＤＢの供給を停止させる制御を行う。一方、走査制御部２５ｂは、信号線ＬＡ及びＬＢの両方で不具合が発生してないとの判定結果が判定部２５ｃの判定により得られたことを検出した際には、図３に示すような信号波形を具備する駆動信号ＤＡ及びＤＢを生成させるための制御を継続する。
以上に述べたように、本実施例によれば、時刻Ｔ２のタイミング毎に電流計測部２２ａから出力される電流値ＩＡ２及びＩＢ２に基づき、アクチュエータ部１５に接続される信号線ＬＡ及びＬＢのうちの少なくとも一方における不具合の発生を検出することができる。そのため、本実施例によれば、光走査用のアクチュエータに接続される信号線の不具合の発生を確実に検出することができる。
なお、本実施例によれば、判定部２５ｃが、信号線ＬＡ及びＬＢにおける不具合の発生の有無を、電流計測部２２ａにより計測される電流値ＩＡ及びＩＢに基づいて判定するものに限らず、圧電素子１５ａ〜１５ｄに印加される電圧値に基づいて判定するようにしてもよい。
具体的には、例えば、図９に示すように、フェルール４１がＧＮＤ（接地電位）に接続されている場合に、フェルール４１及び圧電素子１５ａに接続された電圧計ＶＭＡで時刻Ｔ２のタイミング毎に計測される電圧値ＶＡ２と、フェルール４１及び圧電素子１５ｃに接続された電圧計ＶＭＣで時刻Ｔ２のタイミング毎に計測される電圧値ＶＣ２と、のうちの少なくとも一方が所定の（電圧値の）閾値をＰ回連続で下回ったか否かに基づき、判定部２５ｃが信号線ＬＡにおける不具合の発生の有無を判定するようにしてもよい。また、例えば、図９に示すように、フェルール４１がＧＮＤに接続されている場合に、フェルール４１及び圧電素子１５ｂに接続された電圧計ＶＭＢで時刻Ｔ２のタイミング毎に計測される電圧値ＶＢ２と、フェルール４１及び圧電素子１５ｄに接続された電圧計ＶＭＤで時刻Ｔ２のタイミング毎に計測される電圧値ＶＤ２と、のうちの少なくとも一方が所定の（電圧値の）閾値をＰ回連続で下回ったか否かに基づき、判定部２５ｃが信号線ＬＢにおける不具合の発生の有無を判定するようにしてもよい。図９は、アクチュエータ部に接続される信号線における不具合の発生の有無の判定に利用可能な構成の一例を説明するための図である。
そして、前述のような判定部２５ｃの判定によれば、例えば、所定の（電圧値の）閾値を下回る電圧値ＶＡ２が電圧計ＶＭＡからＰ回連続で出力されたことが検出された場合に、信号線ＬＡにおいて断線または短絡等の不具合が発生しているとの判定結果が得られる。また、前述のような判定部２５ｃの判定によれば、例えば、所定の（電圧値の）閾値を下回る電圧値ＶＢ２が電圧計ＶＭＢからＰ回連続で出力されたことが検出された場合に、信号線ＬＢにおいて断線または短絡等の不具合が発生しているとの判定結果が得られる。
また、本実施例によれば、４つの電圧計ＶＭＡ〜ＶＭＤを用いて電圧値ＶＡ〜ＶＤを同時に計測するものに限らず、例えば、１つの電圧計を用いて電圧値ＶＡ〜ＶＤを順番に計測するようにしてもよい。また、本実施例によれば、電圧計ＶＭＡ〜ＶＭＤが内視鏡２または本体装置３のどちらに設けられていてもよい。
また、本実施例によれば、例えば、図１０に示すように、アンプ３５ａ（アンプ３５ｂ）が、信号線ＬＡ（信号線ＬＢ）を介してアクチュエータ部１５に接続されるとともに、Ｄ／Ａ変換器３４ａ（Ｄ／Ａ変換器３４ｂ）から出力される駆動信号ＤＡ（駆動信号ＤＢ）を増幅してアクチュエータ部１５へ供給するオペアンプＯＰを具備して構成されていてもよい。また、アンプ３５ａ（アンプ３５ｂ）がオペアンプＯＰを具備して構成されている場合において、当該オペアンプＯＰに対して電源電圧Ｖｃｃを供給するための電源ラインに接続された電流計ＡＭで計測される電流値、すなわち、当該電源ラインを流れる電流値に基づき、判定部２５ｃが信号線ＬＡ（信号線ＬＢ）における不具合の発生の有無を判定するようにしてもよい。そして、このような判定方法によれば、例えば、判定部２５ｃが電流計ＡＭにより計測された電流値に基づいてオペアンプＯＰに対して大電流が流れたことを検出した際に、信号線ＬＡ（信号線ＬＢ）において短絡が発生しているとの判定結果を得ることができるため、光源ユニット２１からのＲ光、Ｇ光及びＢ光の供給と、ドライバユニット２２からの駆動信号ＤＡ及びＤＢの供給と、を速やかに停止させることができる。図１０は、アクチュエータ部に接続される信号線における不具合の発生の有無の判定に利用可能な構成の一例を説明するための図である。
また、本実施例によれば、例えば、信号線ＬＡ及びＬＢのうちの少なくとも一方で不具合が発生しているとの判定結果が得られた際に、当該判定結果を文字列等でユーザに報知するための動作がコントローラ２５において行われるようにしてもよい。
一方、本実施例の各部の構成を適宜変形することにより、例えば、正弦波等の一定の信号レベルを具備する駆動信号ＤＣをアクチュエータ部１５に供給する際の周波数を下限周波数ｆｓから上限周波数ｆｅまでの所定の範囲内で掃引して得られる、信号線ＬＡを流れる電流値の周波数特性に基づき、判定部２５ｃが内視鏡２における不具合の発生の有無を判定するようにしてもよい。また、このような判定部２５ｃの判定により、内視鏡２で不具合が発生しているとの判定結果が得られた際に、当該判定結果をユーザに報知するための文字列等を表示装置４に表示させる動作がコントローラ２５において行われるようにしてもよい。
そして、前述の変形例に係る構成によれば、例えば、図１１に示すような周波数特性が得られた場合、すなわち、ｆｓ＜ｆａ＜ｆｅを満たす周波数ｆａにおいて最大電流値（ピーク電流値）ＩＡＰが計測されるとともに、当該計測された最大電流値ＩＡＰが電流閾値ＴＨＣより大きくなるような周波数特性が得られた場合に、内視鏡２に不具合が生じていないとの判定結果が得られる。図１１は、アクチュエータ部に接続される信号線に流れる電流値の周波数特性の一例を説明するための図である。
また、前述の変形例に係る構成によれば、例えば、図１２に示すような周波数特性が得られた場合、すなわち、上限周波数ｆｅにおいて最大電流値ＩＡＦが計測されるとともに、当該計測された最大電流値ＩＡＱが電流閾値ＴＨＣより大きくなるような周波数特性が得られた場合に、圧電素子１５ａまたは１５ｃのいずれかに不具合が発生しているとの判定結果が得られる。図１２は、アクチュエータ部に接続される信号線に流れる電流値の周波数特性の一例を説明するための図である。
また、前述の変形例に係る構成によれば、例えば、図１３に示すような周波数特性が得られた場合、すなわち、ｆｓ＜ｆｂ＜ｆｅを満たす周波数ｆｂにおいて最大電流値ＩＡＲが計測されるとともに、当該計測された最大電流値ＩＡＲが電流閾値ＴＨＣ以下になるような周波数特性が得られた場合に、信号線ＬＡまたはＧＮＤの配線のいずれかに不具合が発生しているとの判定結果が得られる。図１３は、アクチュエータ部に接続される信号線に流れる電流値の周波数特性の一例を説明するための図である。
なお、以上に述べた変形例の一部を適宜変更することにより、判定部２５ｃが信号線ＬＢを流れる電流値の周波数特性に基づいて内視鏡２における不具合の発生の有無を判定するようにしてもよい。
本発明は、上述した実施例及び変形例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
本出願は、２０１６年２月１２日に日本国に出願された特願２０１６−０２４８４３号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。
Claims (9)
- 光源部から供給される照明光を導く光ファイバと、
前記光ファイバを経て出射される前記照明光の照射位置を変位させることが可能なアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部を駆動させるための信号として周期性を具備する駆動信号を生成するとともに、前記アクチュエータ部に接続される所定の信号線を介し、当該生成した駆動信号を前記アクチュエータ部へ供給するように構成された駆動信号供給部と、
前記駆動信号供給部から供給される前記駆動信号の１周期分の期間のうちの所定のタイミングで前記所定の信号線を流れる電流値に基づく閾値判定を行うことにより、前記所定の信号線における不具合の発生の有無を判定するように構成された判定部と、
を有し、
前記判定部は、前記電流値が所定の閾値範囲から所定回数連続で逸脱したことを検出した場合に、前記所定の信号線において不具合が発生しているとの判定結果を得る
ことを特徴とする走査型内視鏡システム。 - 前記判定部は、前記電流値が前記所定回数連続で前記所定の閾値範囲の下限値を下回ったことを検出した場合に、前記所定の信号線において断線が発生しているとの判定結果を得る
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。 - 前記判定部は、前記電流値が前記所定回数連続で前記所定の閾値範囲の上限値を上回ったことを検出した場合に、前記所定の信号線において短絡が発生しているとの判定結果を得る
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。 - 前記駆動信号供給部は、前記所定の信号線を介して前記アクチュエータ部に接続されるとともに、前記駆動信号を増幅して前記アクチュエータ部へ供給するオペアンプを具備して構成されており、
前記判定部は、前記オペアンプに対して電源電圧を供給するための電源ラインに流れる電流値に基づき、前記所定の信号線における不具合の発生の有無を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。 - 前記所定の信号線における不具合が発生しているとの判定結果が前記判定部により得られた場合に、前記光源部からの前記照明光の供給を停止させる制御が行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。 - 前記所定の信号線における不具合が発生しているとの判定結果が前記判定部により得られた場合に、当該判定結果を報知するための動作が行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡システム。 - 光源部から供給される照明光を導く光ファイバと、
前記光ファイバを経て出射される前記照明光の照射位置を変位させることが可能なアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部を駆動させるための信号として周期性を具備する駆動信号を生成するとともに、前記アクチュエータ部に接続される所定の信号線を介し、当該生成した駆動信号を前記アクチュエータ部へ供給するように構成された駆動信号供給部と、
前記駆動信号供給部から供給される前記駆動信号の１周期分の期間のうちの所定のタイミングで前記アクチュエータ部に印加される電圧値に基づく閾値判定を行うことにより、前記所定の信号線における不具合の発生の有無を判定するように構成された判定部と、
を有し、
前記判定部は、前記電圧値が所定回数連続で所定の閾値を下回ったことを検出した場合に、前記所定の信号線において不具合が発生しているとの判定結果を得る
ことを特徴とする走査型内視鏡システム。 - 前記所定の信号線における不具合が発生しているとの判定結果が前記判定部により得られた場合に、前記光源部からの前記照明光の供給を停止させる制御が行われる
ことを特徴とする請求項７に記載の走査型内視鏡システム。 - 前記所定の信号線における不具合が発生しているとの判定結果が前記判定部により得られた場合に、当該判定結果を報知するための動作が行われる
ことを特徴とする請求項７に記載の走査型内視鏡システム。
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