JPWO2014041847A1

JPWO2014041847A1 - 内視鏡システム

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Publication number: JPWO2014041847A1
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Inventors: 真広吉野; 佳也沖田; 満祐伊藤
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Abstract

内視鏡システムは、光源から発せられた照明光を伝送して出射する光伝送部と、所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように光伝送部を揺動させる駆動部と、所定の走査パターンの所定の部分に光伝送部が揺動される所定の期間内に出射された照明光を受光可能な受光部と、受光部により受光された照明光の強度に応じた信号を出力する光検出部と、光検出部から出力される信号における信号レベルの変動を検出し、当該検出した信号レベルの変動パターンが所定の変動パターンに該当するか否かを判定する判定部と、所定の期間内の信号レベルの変動パターンが所定の変動パターンに該当しない場合に、光源から導光部へ供給される照明光の光量を減少させる制御部と、を有する。

Description

本発明は、内視鏡システムに関し、特に、被写体を走査して画像を取得する内視鏡システムに関するものである。

医療分野の内視鏡においては、被検者の負担を軽減するために、当該被検者の体腔内に挿入される挿入部を細径化するための種々の技術が提案されている。そして、このような技術の一例として、前述の挿入部に相当する部分に固体撮像素子を有しない光走査型内視鏡、及び、当該光走査型内視鏡を具備して構成されたシステムが知られている。

具体的には、前述の光走査型内視鏡を具備するシステムは、例えば、光源部から発せられた照明光を導光する照明用ファイバの先端部を揺動させることにより被写体を予め設定された走査パターンで走査し、当該被写体からの戻り光を照明用ファイバの周囲に配置された受光用ファイバで受光し、当該受光用ファイバで受光された戻り光を各色成分毎に分離して得た信号を用いて当該被写体の画像を生成するように構成されている。

そして、前述のような構成を具備するシステムとしては、例えば、日本国特開２０１１−１９７０６号公報の医療用観察システムが従来知られている。

具体的には、日本国特開２０１１−１９７０６号公報によれば、前述の光走査型内視鏡に略相当する走査型医療用プローブが患者の体外にある場合に、レーザー光源から前記走査型医療用プローブへ出射されるレーザー光の光量を制限することができるように構成された医療用観察システムが開示されている。

しかし、日本国特開２０１１−１９７０６号公報に開示された構成によれば、走査型医療用プローブから出射されるレーザー光の出射状態の良否を判別することができない。その結果、日本国特開２０１１−１９７０６号公報に開示された構成によれば、例えば、実際には走査型医療用プローブが体外に配置されているにも係らず、当該走査型医療用プローブが体腔内に配置されていると検出してしまうような誤検出が生じた場合において、人体に対して悪影響を及ぼす光量を具備するレーザー光が出射されてしまうおそれがある、という課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、被写体の走査の際に用いられる照明光が人体に対して悪影響を及ぼす危険性を低減することが可能な内視鏡システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様の内視鏡システムは、光源から発せられた照明光を伝送して光出射面から出射するように構成された光伝送部と、所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように前記光伝送部の前記光出射面を含む端部を揺動させることが可能な駆動部と、前記所定の走査パターンの所定の部分に前記光伝送部の前記端部が揺動される所定の期間内に前記光伝送部から出射された照明光を受光できるように構成された受光部と、前記受光部により受光された照明光を検出し、当該検出した照明光の強度に応じた信号を出力するように構成された光検出部と、前記光検出部から出力される信号における信号レベルの変動を前記所定の期間内及び前記所定の期間外において検出し、当該検出した前記所定の期間内の信号レベルの変動パターンが所定の変動パターンに該当するか否かを判定するように構成された判定部と、前記所定の期間内の信号レベルの変動パターンが前記所定の変動パターンに該当しないとの判定結果が得られた場合において、前記光源から前記導光部へ供給される照明光の光量を０または所定値まで減少させるための制御を行うように構成された制御部と、を有する。

本発明の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。内視鏡の先端部の内部構成の一例を示す模式図。被写体の表面に設定される仮想的なＸＹ平面の一例を示す図。図２のＩＶ−ＩＶ線断面図。内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第１の駆動信号の信号波形の一例を示す図。内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される第２の駆動信号の信号波形の一例を示す図。図３のような仮想的なＸＹ平面に時系列で照明光が照射される際に描かれる、第１の渦巻状の軌跡を表す図。図３のような仮想的なＸＹ平面に時系列で照明光が照射される際に描かれる、第２の渦巻状の軌跡を表す図。本発明の実施例に係る内視鏡システムにより行われる処理等の一例を示すフローチャート。正常に照明光が出射されている場合に検出される信号レベルの変動パターンの一例を示す図。照明光の出射状態が異常である場合に検出される信号レベルの変動パターンの一例を示す図。照明光の出射状態が異常である場合に検出される信号レベルの変動パターンの、図９とは異なる例を示す図。内視鏡の先端部の内部構成の、図２とは異なる例を示す模式図。内視鏡の先端部の内部構成の、図２及び図１２とは異なる例を示す模式図。内視鏡の先端部の内部構成の、図２、図１２及び図１３とは異なる例を示す模式図。内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の、図５及び図６とは異なる例を示す図。図３のような仮想的なＸＹ平面に時系列で照明光が照射される際に描かれる、ラスタ状の軌跡を表す図。内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の、図５、図６及び図１５とは異なる例を示す図。図３のような仮想的なＸＹ平面に時系列で照明光が照射される際に描かれる、リサージュ状の軌跡を表す図。内視鏡の先端部の内部構成の、図２、図１２、図１３及び図１４とは異なる例を示す模式図。照明用ファイバから出射される戻り光を検出するための構成の一例を示す図。正常に照明光が出射されている場合に検出される信号レベルの変動パターンの、図９とは異なる例を示す図。

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。

（第１の実施例）
図１から図１３は、本発明の第１の実施例に係るものである。図１は、本発明の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図である。

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可能な走査型の内視鏡２と、内視鏡２に接続される本体装置３と、本体装置３に接続されるモニタ４と、を有して構成されている。

内視鏡２は、細長の円筒形状及び可撓性を備えて形成された挿入部１１を有して構成されている。なお、挿入部１１の基端部には、内視鏡２を本体装置３に着脱自在に接続するための図示しないコネクタ等が設けられている。

図２は、内視鏡の先端部の内部構成の一例を示す模式図である。図２に模式的に示すように、挿入部１１の先端部１１Ａには、本体装置３から供給される照明光を伝送する光伝送部としての機能を具備する照明用ファイバ１２の光出射側の端部と、被写体からの戻り光及び後述の導光板１６を経て入射される照明光を受光して本体装置３へ導く受光用ファイバ１３の光入射側の端部と、照明用ファイバ１２から出射される照明光を集光して出射するように構成された対物光学系１４と、本体装置３から出力される駆動信号に基づいて照明用ファイバ１２の光出射側の端部を揺動させることが可能なアクチュエータ１５と、が設けられている。また、照明用ファイバ１２、対物光学系１４及びアクチュエータ１５の各部は、可撓性を有するシース５１に収容されている。さらに、シース５１の内部には、複数の受光用ファイバ１３が円環状に埋設されている。

対物光学系１４は、照明用ファイバ１２からの照明光が入射されるレンズ１４ａと、レンズ１４ａを経た照明光を出射するレンズ１４ｂと、を有して構成されている。また、レンズ１４ａ及びレンズ１４ｂは、正の屈折力をそれぞれ具備して形成されている。

ここで、以降においては、挿入部１１の長手方向の軸に相当する挿入軸（または対物光学系１４の光軸）に対して垂直な仮想の平面として、図３に示すようなＸＹ平面を被写体の表面に設定する場合を例に挙げつつ説明を進める。図３は、被写体の表面に設定される仮想的なＸＹ平面の一例を示す図である。

具体的には、図３のＸＹ平面上の点ＳＡは、紙面手前側から奥側に相当する方向に挿入部１１の挿入軸が存在するものとして仮想的に設定した場合における、当該挿入軸と紙面との交点を示している。また、図３のＸＹ平面におけるＸ軸方向は、紙面左側から右側に向かう方向として設定されている。また、図３のＸＹ平面におけるＹ軸方向は、紙面下側から上側に向かう方向として設定されている。また、図３のＸＹ平面を構成するＸ軸及びＹ軸は、点ＳＡにおいて交差している。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図４に示すように、照明用ファイバ１２とアクチュエータ１５との間には、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４に示すように、四角柱として形成されており、Ｘ軸方向に対して垂直な側面４２ａ及び４２ｃと、Ｙ軸方向に対して垂直な側面４２ｂ及び４２ｄとを有する。また、フェルール４１の略中心には、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、角柱である限りにおいては、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１５は、図４に示すように、側面４２ａに沿って配置されたアクチュエータ１５ａと、側面４２ｂに沿って配置されたアクチュエータ１５ｂと、側面４２ｃに沿って配置されたアクチュエータ１５ｃと、側面４２ｄに沿って配置されたアクチュエータ１５ｄと、を有している。

アクチュエータ１５ａ及び１５ｃは、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）により形成されており、ドライバユニット２２のＤ／Ａ変換器３４ａから出力される第１の駆動信号に応じて駆動するように構成されている。

アクチュエータ１５ｂ及び１５ｄは、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）により形成されており、ドライバユニット２２のＤ／Ａ変換器３４ｂから出力される第２の駆動信号に応じて駆動するように構成されている。

挿入部１１の先端部１１Ａの先端面は、図２に模式的に示すように、矢印ＡＲ１に示す方向から見て円形状となるように形成された透明部材である導光板１６により覆われている。

導光板１６は、対物光学系１４の（レンズ１４ｂの）屈折率及び空気の屈折率のうちの少なくとも一方に基づく所定の屈折率分布を具備するように形成されている。具体的には、導光板１６は、例えば、所定の期間内に対物光学系１４を経て内部に侵入した照明光を１回以上（または奇数回）全反射することにより受光用ファイバ１３へ入射させ、前記所定の期間外に照明用ファイバ１２から対物光学系１４を経て出射された照明光を透過させて被写体へ出射し、さらに、前記所定の期間外に被写体に出射された照明光の戻り光を透過させて受光用ファイバ１３に入射させることが可能な所定の屈折率分布を具備するように形成されている。

一方、本体装置３は、光源ユニット２１と、ドライバユニット２２と、検出ユニット２３と、ライトガイド２４と、光減衰器２５と、メモリ２６と、コントローラ２７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、レーザーまたはＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）等のようなレーザー放射をする光源を具備し、コントローラ２７の制御によりオンされた際に、赤色の波長帯域の光（以降、Ｒ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

光源３１ｂは、例えば、レーザーまたはＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）等のようなレーザー放射をする光源を具備し、コントローラ２７の制御によりオンされた際に、緑色の波長帯域の光（以降、Ｇ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

光源３１ｃは、例えば、レーザーまたはＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）等のようなレーザー放射をする光源を具備し、コントローラ２７の制御によりオンされた際に、青色の波長帯域の光（以降、Ｂ光とも称する）を合波器３２へ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、を合波してライトガイド２４へ供給できるように構成されている。

光減衰器２５は、ライトガイド２４から照明用ファイバ１２の光入射側の端部へ出射される照明光の光路上に配置されているとともに、コントローラ２７の制御に応じて減衰量を増減することにより、照明用ファイバ１２に供給される照明光の光量を調整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、信号発生器３３と、デジタルアナログ（以下、Ｄ／Ａという）変換器３４ａ及び３４ｂと、アンプ３５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２７の制御に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＸ軸方向に揺動させる第１の駆動信号として、例えば図５に示すような、所定の波形の信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａに出力するように構成されている。図５は、アクチュエータに供給される第１の駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

また、信号発生器３３は、コントローラ２７の制御に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＹ軸方向に揺動させる第２の駆動信号として、例えば図６に示すような、前述の第１の駆動信号の位相を９０°ずらした波形の信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力するように構成されている。図６は、アクチュエータに供給される第２の駆動信号の信号波形の一例を示す図である。

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の駆動信号をアナログの第１の駆動信号に変換してアンプ３５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の駆動信号をアナログの第２の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力するように構成されている。

アンプ３５は、Ｄ／Ａ変換器３４ａから出力された第１の駆動信号を増幅してアクチュエータ１５ａ及び１５ｃへ出力するように構成されている。また、アンプ３５は、Ｄ／Ａ変換器３４ｂから出力された第２の駆動信号を増幅してアクチュエータ１５ｂ及び１５ｄへ出力するように構成されている。

ここで、図５において例示した第１の駆動信号の振幅値（信号レベル）は、最小値となる時刻Ｔ１を起点として徐々に増加し、時刻Ｔ２において最大値になった後で徐々に減少し、時刻Ｔ３で再び最小値となる。

また、図６において例示した第２の駆動信号の振幅値（信号レベル）は、最小値となる時刻Ｔ１を起点として徐々に増加し、時刻Ｔ２の近辺において最大値になった後で徐々に減少し、時刻Ｔ３で再び最小値となる。

そして、図５に示すような第１の駆動信号がアクチュエータ１５ａ及び１５ｃに供給されるとともに、図６に示すような第２の駆動信号がアクチュエータ１５ｂ及び１５ｄに供給されると、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が点ＳＡを中心とした渦巻状に揺動され、このような揺動に応じて被写体の表面が図７Ａ及び図７Ｂに示すような渦巻状に走査される。図７Ａは、図３のような仮想的なＸＹ平面に時系列で照明光が照射される際に描かれる、第１の渦巻状の軌跡を表す図である。図７Ｂは、図３のような仮想的なＸＹ平面に時系列で照明光が照射される際に描かれる、第２の渦巻状の軌跡を表す図である。

具体的には、時刻Ｔ１においては、被写体の表面の点ＳＡに相当する位置に照明光が照射される。その後、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻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、図７Ａに示すような、点ＳＡから点ＹＭＡＸへ向かう第１の渦巻状の軌跡を描くように変位する。また、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻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、図７Ｂに示すような、点ＹＭＡＸから点ＳＡへ向かう第２の渦巻状の軌跡を描くように変位する。そして、時刻Ｔ３においては、被写体の表面における点ＳＡに照明光が照射される。

但し、本実施例によれば、前述のような所定の屈折率分布を具備する導光板１６が対物光学系１４（レンズ１４ｂ）の光出射面を覆うように配置されていることに起因し、被写体の表面における第１及び第２の渦巻状の軌跡の最外周に相当する部分には照明光が照射されない一方で、被写体の表面における第１及び第２の渦巻状の軌跡の最外周以外に相当する部分には照明光が照射されるようになっている。

具体的には、例えば、図７Ａ及び図７Ｂに示した渦巻状の軌跡においてそれぞれ点線で描かれているような、被写体の表面の点ＹＢの直後から点ＹＭＡＸまでの間に相当する各位置には照明光が照射されない一方で、図７Ａ及び図７Ｂに示した渦巻状の軌跡においてそれぞれ実線で描かれているような、被写体の表面の点ＳＡから点ＹＢまでの間に相当する各位置には照明光が照射される。

すなわち、アクチュエータ１５は、ドライバユニット２２から供給される第１及び第２の駆動信号に基づき、図７Ａ及び図７Ｂに例示したような照明光の照射位置の軌跡に応じた渦巻状の走査パターンにより、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部を揺動させることが可能な構成を具備している。

また、本実施例の導光板１６は、前述の（図７Ａ及び図７Ｂに例示したような照明光の照射位置の軌跡に応じた）渦巻状の走査パターンの最外周に照明用ファイバ１２が揺動される所定の期間ＮＰＡ内に対物光学系１４を経て内部に侵入した照明光を１回以上（または奇数回）全反射することにより受光用ファイバ１３へ入射させ、所定の期間ＮＰＡ外に照明用ファイバ１２から対物光学系１４を経て出射された照明光を透過させて被写体へ出射し、さらに、所定の期間ＮＰＡ外に被写体に出射された照明光の戻り光を透過させて受光用ファイバ１３に入射させることが可能な所定の屈折率分布を具備するように形成されている。

一方、検出ユニット２３は、分波器３６と、検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃと、アナログデジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換器３８ａ、３８ｂ及び３８ｃと、を有して構成されている。

分波器３６は、ダイクロイックミラー等を具備し、受光用ファイバ１３の光出射面から出射された光をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の各色成分毎の光に分離して検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃへ出射するように構成されている。

検出器３７ａは、分波器３６から出力されるＲ光の強度を検出し、当該検出したＲ光の強度に応じたアナログのＲ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ａへ出力するように構成されている。

検出器３７ｂは、分波器３６から出力されるＧ光の強度を検出し、当該検出したＧ光の強度に応じたアナログのＧ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｂへ出力するように構成されている。

検出器３７ｃは、分波器３６から出力されるＢ光の強度を検出し、当該検出したＢ光の強度に応じたアナログのＢ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｃへ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ａは、検出器３７ａから出力されたアナログのＲ信号をデジタルのＲ信号に変換してコントローラ２７へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ｂは、検出器３７ｂから出力されたアナログのＧ信号をデジタルのＧ信号に変換してコントローラ２７へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ｃは、検出器３７ｃから出力されたアナログのＢ信号をデジタルのＢ信号に変換してコントローラ２７へ出力するように構成されている。

メモリ２６には、本体装置３の各部の制御を行うための制御プログラム等が予め格納されているとともに、照明用ファイバ１２から出射される照明光の出射状態の良否を判別する際に利用可能な情報が併せて格納されている。

コントローラ２７は、メモリ２６に格納された制御プログラムを読み出し、当該読み出した制御プログラムに基づいて光源ユニット２１及びドライバユニット２２の制御を行うように構成されている。

コントローラ２７は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までのうち、所定の期間ＮＰＡと重複しない期間内に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号に基づいて１フレーム分の画像を生成し、当該生成した画像をモニタ４に表示させ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２７は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までのうち、所定の期間ＮＰＡと重複しない期間内に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号に基づいて１フレーム分の画像を生成し、当該生成した画像をモニタ４に表示させることができるように構成されている。

さらに、コントローラ２７は、メモリ２６に格納された情報と、所定の期間ＮＰＡ内に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号と、に基づき、照明用ファイバ１２から出射される照明光の出射状態の良否を判別し、さらに、当該判別した結果に応じた制御を光源ユニット２１及び（または）光減衰器２５に対して行うことができるように構成されている。なお、このような判別処理及び制御の詳細については、後程説明する。

すなわち、本実施例においては、所定の期間ＮＰＡ内に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号が、照明用ファイバ１２から出射される照明光の出射状態の良否の判定のみに用いられる。そのため、本実施例においては、図７Ａ及び図７Ｂに示した渦巻状の軌跡においてそれぞれ実線で描かれているような、被写体の表面の点ＳＡから点ＹＢまでの間に相当する各位置から受光用ファイバ１３に入射される戻り光に応じた画像がモニタ４に表示される。

続いて、以上に述べたような構成を具備する内視鏡システム１の動作等について説明する。

内視鏡システム１の各部の電源が投入されると、コントローラ２７は、光源３１ａ、３１ｂ及び光源３１ｃから所定の光量の照明光をそれぞれ出射させる制御を光源ユニット２１に対して行い、第１及び第２の駆動信号をアクチュエータ１５へ出力させる制御をドライバユニット２２に対して行うとともに、光減衰器２５における減衰量を０にするための制御を行う。または、内視鏡システム１の各部の電源が投入されると、コントローラ２７は、光源３１ａ、３１ｂ及び光源３１ｃから最大の光量の照明光をそれぞれ出射させる制御を光源ユニット２１に対して行い、第１及び第２の駆動信号をアクチュエータ１５へ出力させる制御をドライバユニット２２に対して行うとともに、光減衰器２５における減衰量を０以外の所定の減衰量ＤＢにするための制御を行う。そして、このようなコントローラ２７の制御により、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が揺動されるとともに、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の混合光が照明光として照明用ファイバ１２から出射される。

その後、コントローラ２７は、所定の期間ＮＰＡ外に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号に基づいて生成した画像をモニタ４に表示させる一方で、メモリ２６に格納された情報と、所定の期間ＮＰＡ内に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号と、に基づいて以下のような処理を行うことにより、照明用ファイバ１２から出射される照明光の出射状態の良否を判別する。

ここで、照明用ファイバ１２から出射される照明光の出射状態の良否を判別する際に行われる処理の具体例について説明する。図８は、本発明の実施例に係る内視鏡システムにより行われる処理等の一例を示すフローチャートである。

まず、コントローラ２７は、検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号のうちの少なくともいずれか１つの色信号の信号レベルを、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間にかけて順次検出する（図８のステップＳ１）。

次に、判定部としての機能を具備するコントローラ２７は、図８のステップＳ１による信号レベルの検出結果と、メモリ２６に格納された情報と、に基づき、所定の期間ＮＰＡ内の信号レベルの変動が所定のパターンに該当しているか否かに係る判定を行う（図８のステップＳ２）。

具体的には、コントローラ２７は、例えば、図９に示すような信号レベルの変動パターンに係る情報をメモリ２６から読み込んだ後、図８のステップＳ１による信号レベルの検出結果に含まれる所定の期間ＮＰＡ内の信号レベルの変動が、メモリ２６から読み込んだ情報に含まれる信号レベルの変動パターンに該当するか否かを判定する。図９は、正常に照明光が出射されている場合に検出される信号レベルの変動パターンの一例を示す図である。

図９に例示した信号レベルの変動パターンは、（図７Ａ及び図７Ｂに例示したような）渦巻状の走査パターンに沿った軌跡で揺動されつつ照明用ファイバ１２から照明光が出射されている場合に取得されるものであり、所定の期間ＮＰＡ内の信号レベルＳＬ１が所定の期間ＮＰＡ外の信号レベルＳＬ２に比べて常時大きくなるような、矩形波に略相当する変動パターンとして示される。

すなわち、本実施例のメモリ２６には、所定の走査パターンに応じて出射される照明光が正常である場合に取得される信号レベルの変動パターンに係る情報が予め格納されている。

なお、前述の信号レベルＳＬ１は、照明用ファイバ１２から正常に照明光が出射されている場合において、所定の期間ＮＰＡ内に検出される信号レベルを示している。また、前述の信号レベルＳＬ２は、照明用ファイバ１２から正常に照明光が出射されている場合において、所定の期間ＮＰＡ外に検出される信号レベルを示している。

一方、コントローラ２７は、図８のステップＳ２において、図８のステップＳ１による信号レベルの検出結果に含まれる所定の期間ＮＰＡ内の信号レベルの変動が、メモリ２６から読み込んだ情報に含まれる変動パターンに該当するとの判定結果を得た場合には、照明用ファイバ１２から正常に照明光が出射されているものと推定し、照明用ファイバ１２への照明光の供給を実施するための制御を継続しつつ、図８のステップＳ１からの処理を再度行う。

また、コントローラ２７は、図８のステップＳ２において、図８のステップＳ１による信号レベルの検出結果に含まれる所定の期間ＮＰＡ内の信号レベルの変動が、メモリ２６から読み込んだ情報に含まれる変動パターンに該当しないとの判定結果を得た場合には、照明用ファイバ１２から出射される照明光に異常が発生しているものと推定し、光源ユニット２１から照明用ファイバ１２へ供給される照明光の光量を０または所定値まで低下させるための制御を行う（図８のステップＳ３）。

具体的には、コントローラ２７は、図８のステップＳ１による信号レベルの検出結果に含まれる所定の期間ＮＰＡ内の信号レベルの変動が、例えば、図１０または図１１に示すようなパターンである場合において、照明用ファイバ１２から出射される照明光に異常が発生しているものと推定する。図１０は、照明光の出射状態が異常である場合に検出される信号レベルの変動パターンの一例を示す図である。図１１は、照明光の出射状態が異常である場合に検出される信号レベルの変動パターンの、図９とは異なる例を示す図である。

図１０に例示した信号レベルの変動パターンは、例えば、照明用ファイバ１２に折れが発生している場合に取得されるものであり、所定の期間ＮＰＡ内の信号レベル及び所定の期間ＮＰＡ外の信号レベルが一様に０に近づくようなパターンとして示される。

図１１に例示した信号レベルの変動パターンは、例えば、アクチュエータ１５ａ〜１５ｄのうちの少なくともいずれか１つの動作に異常が発生していることに起因し、（図７Ａ及び図７Ｂに例示したような）渦巻状の走査パターンから外れた軌跡で揺動されつつ照明用ファイバ１２から照明光が出射されている場合に取得されるものであり、信号レベルＳＬ１の検出タイミングと信号レベルＳＬ２の検出タイミングとが所定の期間ＮＰＡ内において混在しているようなパターンとして示される。

一方、コントローラ２７は、例えば、光源３１ａ、３１ｂ及び光源３１ｃをオンからオフへ切り替えるような制御を行うことにより、照明用ファイバ１２へ供給される照明光の光量を０まで低下させる。または、コントローラ２７は、例えば、光減衰器２５における照明光の減衰量を０または所定の減衰量ＤＢから増加するような制御を行うことにより、照明用ファイバ１２へ供給される照明光の光量を所定値まで低下させる。

なお、前述の所定値は、アクチュエータ１５による照明用ファイバ１２の揺動が停止している状態で照明光が出射され続けたとしても、人体に対する安全性が確保されるような光量として設定される。具体的には、前述の所定値は、例えば、検出ユニット２３から出力される信号における信号レベルが常時１ｍＷ以下になるような光量として設定される。

以上に述べたような本実施例によれば、図８に示したような一連の処理が内視鏡システム１の動作中に行われることにより、照明用ファイバ１２から出射される照明光に異常が発生した場合において、照明用ファイバ１２へ供給される照明光の光量を、人体に対する安全性が確保されるような光量まで速やかに低下させることができ、その結果、被写体の走査の際に用いられる照明光が人体に対して悪影響を及ぼす危険性を低減することができる。

また、本実施例によれば、モニタ４に表示させる画像の生成に用いられる光（被写体からの戻り光）と、照明用ファイバ１２から出射される照明光の出射状態の良否判定に用いられる光と、の両方を受光用ファイバ１３で受光することができるように構成されている。そのため、本実施例によれば、挿入部１１の径の太さを従来と略同程度に維持しつつ、照明用ファイバ１２から出射される照明光の出射状態の良否判定を行うための構成を実現することができる。

なお、本実施例によれば、導光板１６と同様の条件で（渦巻状の走査パターンの最外周に照明用ファイバ１２が揺動される所定の期間ＮＰＡ内に対物光学系１４を経て内部に侵入した照明光を１回以上全反射することにより受光用ファイバ１３へ入射させることができるという条件を具備して）設定された屈折率分布を具備する限りにおいては、円形状以外の他の形状の導光板を挿入部１１の先端部の先端面に設けて構成してもよい。図１２は、内視鏡の先端部の内部構成の、図２とは異なる例を示す模式図である。図１３は、内視鏡の先端部の内部構成の、図２及び図１２とは異なる例を示す模式図である。

具体的には、例えば図１２に模式的に示すように、挿入部１１の先端部１１Ｂの先端面を、導光板１６と同様の条件で設定された屈折率分布を具備するとともに、矢印ＡＲ２に示す方向から見て円環形状となるように形成された透明部材である導光板１６Ａにより覆ってもよい。または、例えば図１３に模式的に示すように、挿入部１１の先端部１１Ｃの先端面を、導光板１６と同様の条件で設定された屈折率分布を具備するとともに、矢印ＡＲ３に示す方向から見て扇形状となるように形成された透明部材である導光板１６Ｂにより覆ってもよい。

（第２の実施例）
図１４は、本発明の第２の実施例に係るものである。

なお、本実施例においては、第１の実施例と同様の構成等を有する部分に関する詳細な説明を省略するとともに、第１の実施例と異なる構成等を有する部分に関して主に説明を行う。

本実施例の挿入部１１は、第１の実施例において説明した先端部１１Ａ〜１１Ｃの代わりに、図１４に示すような先端部１１Ｄを有して構成されている。図１４は、内視鏡の先端部の内部構成の、図２、図１２及び図１３とは異なる例を示す模式図である。

具体的には、挿入部１１の先端部１１Ｄは、図１４に模式的に示すように、照明用ファイバ１２の光出射側の端部と、受光用ファイバ１３の光入射側の端部と、対物光学系１４と、アクチュエータ１５と、シース５１に収容された反射部材１７及び複数のモニタリング用ファイバ１８と、を有して構成されている。

反射部材１７は、反射ミラー、反射コートまたは金属等により形成されており、前述の（図７Ａ及び図７Ｂに例示したような照明光の照射位置の軌跡に応じた）渦巻状の走査パターンの最外周に照明用ファイバ１２が揺動される所定の期間ＮＰＡ内に照明用ファイバ１２から出射される照明光をモニタリング用ファイバ１８に入射させることが可能な位置に配置されている。

具体的には、反射部材１７は、例えば図１４に模式的に示すように、矢印ＡＲ４に示す方向から見た際に、レンズ１４ａの光入射面の最外部に相当する領域を円環状に覆うように設けられている。

複数のモニタリング用ファイバ１８は、反射部材１７に対向する各位置に光入射面が配置されるように、円環状に並べられた状態で固定されている。

なお、モニタリング用ファイバ１８は、図示しないが、例えば、挿入部１１の基端部近辺において、受光用ファイバ１３と合流するように構成されている。そのため、モニタリング用ファイバ１８により受光された照明光は、受光用ファイバ１３と略同一の経路を経て検出ユニット２３の分波器３６に入射される。

そして、以上に述べたような先端部１１Ｄを有して挿入部１１が構成されている場合においても、図８の一連の処理を略同様に適用することができる。そのため、本実施例によれば、照明用ファイバ１２から出射される照明光に異常が発生した場合において、照明用ファイバ１２へ供給される照明光の光量を、人体に対する安全性が確保されるような光量まで速やかに低下させることができ、その結果、被写体の走査の際に用いられる照明光が人体に対して悪影響を及ぼす危険性を低減することができる。

また、本実施例によれば、モニタ４に表示させる画像の生成に用いられる光（被写体からの戻り光）を受光用ファイバ１３で受光することができるとともに、照明用ファイバ１２から出射される照明光の出射状態の良否判定に用いられる光をモニタリング用ファイバ１８で受光することができるように構成されている。そのため、本実施例によれば、モニタ４に表示させる画像の画質を従来と略同程度に維持しつつ、照明用ファイバ１２から出射される照明光の出射状態の良否判定を行うための構成を実現することができる。

なお、本実施例によれば、反射部材１７及びモニタリング用ファイバ１８をそれぞれ円環状に設けるものに限らず、例えば、アクチュエータ１５ａ〜１５ｄの配置位置に応じたＸ軸方向及びＹ軸方向の４箇所にモニタリング用ファイバ１８を設けるとともに、レンズ１４ａの光入射面におけるモニタリング用ファイバ１８の光入射面に対向する部分のみを反射部材１７で覆うようにしてもよい。

（第３の実施例）
図１５及び図１６は、本発明の第３の実施例に係るものである。

なお、本実施例においては、第１及び第２の実施例と同様の構成等を有する部分に関する詳細な説明を省略するとともに、第１及び第２の実施例と異なる構成等を有する部分に関して主に説明を行う。

本実施例の照明用ファイバ１２は、アクチュエータ１５の動作に応じ、第１の実施例において説明したような渦巻状の走査パターンではなく、ラスタ状の走査パターンで揺動されるように構成されている。図１５は、内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の、図５及び図６とは異なる例を示す図である。図１６は、図３のような仮想的なＸＹ平面に時系列で照明光が照射される際に描かれる、ラスタ状の軌跡を表す図である。

具体的には、本実施例のドライバユニット２２は、例えば、図１５に示すような波形をそれぞれ具備する第１の駆動信号及び第２の駆動信号を生成してアクチュエータ１５に供給することができるように構成されている。

また、本実施例の導光板１６は、ラスタ状の走査パターンの最外部（図１６に示す軌跡の点線部分）に照明用ファイバ１２が揺動される所定の期間ＮＰＢ内に対物光学系１４を経て内部に侵入した照明光を１回以上（または奇数回）全反射することにより受光用ファイバ１３へ入射させ、所定の期間ＮＰＢ外に照明用ファイバ１２から対物光学系１４を経て出射された照明光を透過させて被写体へ出射し、さらに、所定の期間ＮＰＢ外に被写体に出射された照明光の戻り光を透過させて受光用ファイバ１３に入射させることが可能な所定の屈折率分布を具備するように形成されている。

さらに、本実施例のコントローラ２７は、図８のステップＳ１と略同様の処理を行うことにより得られる信号レベルの検出結果と、メモリ２６に格納された情報と、に基づき、所定の期間ＮＰＢ内の信号レベルの変動が所定のパターンに該当しているか否かに係る判定を行うとともに、所定の期間ＮＰＢ内の信号レベルの変動が所定のパターンに該当していない場合に照明用ファイバ１２へ供給される照明光の光量を低下させるための制御を行うことができるように構成されている。

従って、本実施例によれば、照明用ファイバ１２から出射される照明光に異常が発生した場合において、照明用ファイバ１２へ供給される照明光の光量を、人体に対する安全性が確保されるような光量まで速やかに低下させることができ、その結果、被写体の走査の際に用いられる照明光が人体に対して悪影響を及ぼす危険性を低減することができる。

（第４の実施例）
図１７及び図１８は、本発明の第４の実施例に係るものである。

なお、本実施例においては、第１〜第３の実施例と同様の構成等を有する部分に関する詳細な説明を省略するとともに、第１〜第３の実施例と異なる構成等を有する部分に関して主に説明を行う。

本実施例の照明用ファイバ１２は、アクチュエータ１５の動作に応じ、第１の実施例において説明したような渦巻状の走査パターン、及び、第３の実施例において説明したようなラスタ状の走査パターンではなく、リサージュ状の走査パターンで揺動されるように構成されている。図１７は、内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の、図５、図６及び図１５とは異なる例を示す図である。図１８は、図３のような仮想的なＸＹ平面に時系列で照明光が照射される際に描かれる、リサージュ状の軌跡を表す図である。

具体的には、本実施例のドライバユニット２２は、例えば、図１７に示すような波形をそれぞれ具備する第１の駆動信号及び第２の駆動信号を生成してアクチュエータ１５に供給することができるように構成されている。

また、本実施例の導光板１６は、リサージュ状の走査パターンの最外部（図１８に示す軌跡の点線部分）に照明用ファイバ１２が揺動される所定の期間ＮＰＣ内に対物光学系１４を経て内部に侵入した照明光を１回以上（または奇数回）全反射することにより受光用ファイバ１３へ入射させ、所定の期間ＮＰＣ外に照明用ファイバ１２から対物光学系１４を経て出射された照明光を透過させて被写体へ出射し、さらに、所定の期間ＮＰＣ外に被写体に出射された照明光の戻り光を透過させて受光用ファイバ１３に入射させることが可能な所定の屈折率分布を具備するように形成されている。

さらに、本実施例のコントローラ２７は、図８のステップＳ１と略同様の処理を行うことにより得られる信号レベルの検出結果と、メモリ２６に格納された情報と、に基づき、所定の期間ＮＰＣ内の信号レベルの変動が所定のパターンに該当しているか否かに係る判定を行うとともに、所定の期間ＮＰＣ内の信号レベルの変動が所定のパターンに該当していない場合に照明用ファイバ１２へ供給される照明光の光量を低下させるための制御を行うことができるように構成されている。

（第５の実施例）
図１９から図２１は、本発明の第５の実施例に係るものである。

なお、本実施例においては、第１〜第４の実施例と同様の構成等を有する部分に関する詳細な説明を省略するとともに、第１〜第４の実施例と異なる構成等を有する部分に関して主に説明を行う。

本実施例の挿入部１１は、第１及び第２の実施例において説明した先端部１１Ａ〜１１Ｄの代わりに、図１９に示すような先端部１１Ｅを有して構成されている。図１９は、内視鏡の先端部の内部構成の、図２、図１２、図１３及び図１４とは異なる例を示す模式図である。

具体的には、挿入部１１の先端部１１Ｅは、図１９に模式的に示すように、シース５１に収容された照明用ファイバ１２、対物光学系１４及びアクチュエータ１５と、シース５１の内部に円環状に埋設された複数の受光用ファイバ１３と、を有して構成されている。すなわち、挿入部１１の先端部１１Ｅは、第１の実施例の先端部１１Ａから導光板１６を取り除いたものとして構成されている。

一方、本実施例の本体装置３は、照明用ファイバ１２により伝送された照明光が照明用ファイバ１２の光出射面及びレンズ１４ｂの光出射面において反射することにより生じる戻り光を検出できるように構成されている。図２０は、照明用ファイバから出射される戻り光を検出するための構成の一例を示す図である。

具体的には、本実施例の本体装置３は、例えば図２０に示すように、光減衰器２５から照明用ファイバ１２の光入射面までの光路上に設けられた光学部材６１と、光学部材６１を経た戻り光が入射される光検出部６２と、を有して構成されている。

光学部材６１は、例えば、光減衰器２５から出射される照明光の光軸に対して斜めになるように配置されたガラス板等により構成されており、光減衰器２５から照明用ファイバ１２の光入射面へ出射される照明光を透過させることが可能であるともに、照明用ファイバ１２の光入射面から出射される戻り光を光検出部６２側へ反射することが可能な機能を具備している。換言すると、光学部材６１は、光減衰器２５から照明用ファイバ１２の光入射面へ出射される照明光と、照明用ファイバ１２の光入射面から出射される戻り光と、を分離可能な機能を具備している。

光検出部６２は、例えば、フォトダイオード等により構成されており、光学部材６１を経て入射される戻り光の強度に応じた電気信号を生成してコントローラ２７へ出力することが可能な機能を具備している。

本実施例のコントローラ２７は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間内に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号に基づいて１フレーム分の画像を生成し、当該生成した画像をモニタ４に表示させることができるように構成されている。

また、本実施例のコントローラ２７は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間内に検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号に基づいて１フレーム分の画像を生成し、当該生成した画像をモニタ４に表示させることができるように構成されている。

一方、本実施例のコントローラ２７は、光検出部６２から出力される電気信号の信号レベルを、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間にかけて順次検出した後、当該検出した信号レベルの変動が所定のパターンに該当しているか否かに係る判定を行うことができるように構成されている。

具体的には、コントローラ２７は、例えば、図２１に示すような信号レベルの変動パターンに係る情報をメモリ２６から読み込んだ後、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間に光検出部６２から出力された電気信号の信号レベルの変動が、メモリ２６から読み込んだ情報に含まれる信号レベルの変動パターンに該当するか否かを判定する。図２１は、正常に照明光が出射されている場合に検出される信号レベルの変動パターンの、図９とは異なる例を示す図である。

図２１に例示した信号レベルの変動パターンは、渦巻状の走査パターンに沿った軌跡で照明用ファイバ１２が揺動されている場合に、照明用ファイバ１２により伝送された照明光が照明用ファイバ１２の光出射面及びレンズ１４ｂの光出射面において反射することにより生じる戻り光の強度に応じて取得されるものである。

具体的には、図２１に例示した信号レベルの変動パターンは、渦巻状の走査パターンに沿った軌跡で照明用ファイバ１２が揺動されている場合において、光検出部６２に入射される戻り光の強度が最大となる時刻Ｔ１において最大の信号レベルＳＬ３となり、光検出部６２に入射される戻り光の強度が徐々に減少する時刻Ｔ１からＴ２の間に信号レベルが非線形的に減少し、光検出部６２に入射される戻り光の強度が最小となる時刻Ｔ２において最小の信号レベルＳＬ４となり、光検出部６２に入射される戻り光の強度が徐々に増加する時刻Ｔ２からＴ３の間に信号レベルが非線形的に増加し、光検出部６２に入射される戻り光の強度が再び最大となる時刻Ｔ３において最大の信号レベルＳＬ３となるようなパターンとして示される。

そして、コントローラ２７は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間に光検出部６２から出力された電気信号の信号レベルの変動が、メモリ２６から読み込んだ情報に含まれる変動パターンに該当するとの判定結果を得た場合には、照明用ファイバ１２から正常に照明光が出射されているものと推定し、照明用ファイバ１２への照明光の供給を実施するための制御、及び、光検出部６２から出力される電気信号の信号レベルのモニタリングをそれぞれ継続する。

また、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの期間に光検出部６２から出力された電気信号の信号レベルの変動が、メモリ２６から読み込んだ情報に含まれる変動パターンに該当しないとの判定結果を得た場合には、照明用ファイバ１２から出射される照明光に異常が発生しているものと推定し、照明用ファイバ１２へ供給される照明光の光量を低下させるための制御を行う。

なお、本発明は、上述した各実施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、２０１２年９月１３日に日本国に出願された特願２０１２−２０１９６３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、図面に引用されたものとする。

本発明の一態様の内視鏡システムは、光源から発せられた照明光を伝送して光出射面から出射するように構成された光伝送部と、前記光出射面から出射された光の戻り光を受光するように構成された受光部と、前記光出射面から出射された光について、被検体からの戻り光または前記出射された光を少なくとも１回以上全反射させることで前記受光部に入射させることが可能な導光部と、所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように、前記光伝送部の前記光出射面を含む端部を、第１期間において前記被検体に向けて揺動させるとともに、第２期間において前記導光部に向けて揺動させることが可能な駆動部と、前記光伝送部の光出射面から出射された光について、前記第１期間において被検体からの戻り光を画像生成に用いられる信号として検出するとともに、前記第２期間において前記導光部を介して入射した光を出射状態判定に用いられる信号として検出するように構成された光検出部と、前記光検出部において検出した信号レベルの変動パターンが所定の変動パターンに該当するか否かを判定するように構成された判定部と、前記第２期間内の信号レベルの変動パターンが前記所定の変動パターンに該当しないとの判定結果が得られた場合において、前記光源から前記光伝送部へ供給される照明光の光量を０または所定値まで減少させるための制御を行うように構成された制御部と、を有する。

Claims

光源から発せられた照明光を伝送して光出射面から出射するように構成された光伝送部と、
所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように前記光伝送部の前記光出射面を含む端部を揺動させることが可能な駆動部と、
前記所定の走査パターンの所定の部分に前記光伝送部の前記端部が揺動される所定の期間内に前記光伝送部から出射された照明光を受光できるように構成された受光部と、
前記受光部により受光された照明光を検出し、当該検出した照明光の強度に応じた信号を出力するように構成された光検出部と、
前記光検出部から出力される信号における信号レベルの変動を前記所定の期間内及び前記所定の期間外において検出し、当該検出した前記所定の期間内の信号レベルの変動パターンが所定の変動パターンに該当するか否かを判定するように構成された判定部と、
前記所定の期間内の信号レベルの変動パターンが前記所定の変動パターンに該当しないとの判定結果が得られた場合において、前記光源から前記導光部へ供給される照明光の光量を０または所定値まで減少させるための制御を行うように構成された制御部と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
前記所定の走査パターンは、渦巻状の走査パターンであり、かつ、前記所定の期間は、前記渦巻状の走査パターンの最外周に前記光伝送部の前記端部が揺動される期間であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
前記受光部は、前記所定の期間内に前記光伝送部から出射された照明光と、前記所定の期間外に前記光伝送部から被写体へ出射された照明光の戻り光と、をそれぞれ受光するための受光用ファイバを有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
前記受光部は、少なくとも前記受光用ファイバの光入射面を覆うように設けられているとともに、前記所定の期間内に前記光伝送部から出射された照明光を１回以上全反射することにより前記受光用ファイバに入射させることが可能な所定の屈折率分布を具備するように形成された導光板をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
前記受光部は、前記所定の期間内に前記光伝送部から出射された照明光を受光するためのモニタリング用ファイバと、前記所定の期間外に前記光伝送部から被写体へ出射された照明光の戻り光を受光するための受光用ファイバと、を有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
前記受光部は、前記所定の期間内に前記光伝送部から出射された照明光を反射することにより前記モニタリング用ファイバに入射させることが可能な位置に配置された反射部材をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
前記所定の走査パターンは、ラスタ状の走査パターンであり、かつ、前記所定の期間は、前記ラスタ状の走査パターンの最外部に前記光伝送部の前記端部が揺動される期間であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
前記所定の走査パターンは、リサージュ状の走査パターンであり、かつ、前記所定の期間は、前記リサージュ状の走査パターンの最外部に前記光伝送部の前記端部が揺動される期間であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。