JPWO2016170560A1 - 光走査装置の走査特性測定方法及びそれに用いる走査特性測定用チャート - Google Patents

Abstract

アクチュエータの走査特性を測定可能な光走査装置の走査特性測定方法を提供する。アクチュエータ１０３の非駆動状態において、光走査装置１００の先端部１００ａと走査特性測定用チャート１１とを近づけて照明光を照射するステップと、先端部１００ａ及び走査特性測定用チャート１１の相対姿勢を維持したまま、両者を所定距離離間させるステップと、走査特性測定用チャート１１上での照明光による走査領域が所望の形状となるようにアクチュエータ１０３の駆動信号を調整するステップと、を含み、走査特性測定用チャート１１への照明光の照射位置に基づいて偏角及び／又は視野角の走査特性を測定する。

Description

本発明は、光走査装置の走査特性測定方法及びそれに用いる走査特性測定用チャートに関するものである。

光走査装置として、例えば光ファイバの射出端部をアクチュエータにより２次元方向に振動させて、光ファイバからの照明光により照明光学系を経て被観察物（被照射部）を螺旋状に走査し、被観察物からの散乱光等の信号光を検出して画像を生成する走査型内視鏡が知られている。このような走査型内視鏡においては、被観察物上での走査位置と生成する画像の画素位置とを正確に合わせる必要がある。

その一つの方法として、例えば特許文献１には、走査型内視鏡の走査軌跡を光位置検出器（ＰＳＤ：Position Sensitive Detector）を用いて検出し、その走査軌跡が所定の基準走査軌跡となるように、アクチュエータに印加する駆動電圧をキャリブレーションする方法が開示されている。具体的には、特許文献１のキャリブレーション方法では、走査軌跡の振幅が最大となるように駆動電圧の周波数を設定し、走査軌跡が略真円となるように２次元方向の駆動電圧の位相差を設定し、走査軌跡の大きさ及び形状が所定範囲内となるように２次元方向の駆動電圧の最大振幅を設定している。

特開２０１４−１４７４６２号公報

ところで、走査型内視鏡においては、大きな視野角（例えば、９０°）が要求される。しかし、走査型内視鏡は、アクチュエータや照明光学系の組立誤差等によって、光ファイバの非振動状態（非走査状態）において光ファイバの中心軸と照明光学系の光軸とが一致しない場合がある。この場合、内視鏡から射出される照明光は、挿入先端部の延在方向である基準射出方向に対して傾くことになる。この傾き（偏角）が大きいと、アクチュエータにより照明光を２次元走査しても、所望の視野角が得られない場合がある。そのため、例えば内視鏡の製造検査では、アクチュエータの偏角や視野角等の走査特性を測定することが望まれる。また、偏角は、経時変化等によっても変化することから、適宜のタイミングで走査特性を測定することが望まれる。

しかしながら、特許文献１に開示の技術は、光ファイバの非振動状態における照射位置を中心とする基準走査軌跡が得られるように、アクチュエータの駆動電圧をキャリブレーションするもので、偏角や視野角等の走査特性の測定については何ら言及されていない。なお、このような走査特性は、走査型内視鏡に限らず、例えば光ファイバの射出端部をアクチュエータにより２次元方向に振動させて、光ファイバからのレーザ光により対物レンズを経て試料を走査するレーザ走査型顕微鏡等においても重要な要素である。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、アクチュエータの走査特性を測定可能な光走査装置の走査特性測定方法及びそれに用いる走査特性測定用チャートを提供することにある。

上記目的を達成する本発明に係る光走査装置の走査特性測定方法の一態様は、
アクチュエータを駆動して照明光を２次元方向に走査する光走査装置の走査特性測定方法であって、
前記アクチュエータの非駆動状態において、前記照明光を射出する前記光走査装置の先端部と走査特性測定用チャートとを近づけて、前記走査特性測定用チャートに前記照明光を照射する第１のステップと、
前記第１のステップにおける前記先端部及び前記走査特性測定用チャートの相対姿勢を維持したまま、前記先端部と前記走査特性測定用チャートとを所定距離離間させる第２のステップと、
前記走査特性測定用チャート上での前記照明光による走査領域が所望の形状となるように前記アクチュエータの駆動信号を調整する第３のステップと、を含み、
前記走査特性測定用チャートへの前記照明光の照射位置に基づいて偏角及び／又は視野角の走査特性を測定する、ものである。

前記走査特性測定方法において、
前記照明光は光ファイバから射出されるものであり、
前記アクチュエータは、前記光ファイバの射出端部を、該射出端部の延在方向に対して互いに直交するｘ方向及びｙ方向に振動させて前記照明光を２次元方向に走査し、
前記第３のステップは、前記アクチュエータを前記ｘ方向に駆動するＸ駆動信号及び前記ｙ方向に駆動するＹ駆動信号の周波数、振幅及び位相差を調整する、とよい。

前記走査特性測定方法において、
前記走査特性測定用チャートは、同心状の視野角指標パターンを有し、
前記第３のステップは、前記照明光の走査軌跡が所望の前記視野角指標パターンに内接するように前記Ｘ駆動信号及び前記Ｙ駆動信号を調整する、とよい。

前記走査特性測定方法において、
前記第１のステップの後、前記第２のステップに先立って前記照明光の輝点を前記視野角指標パターンの略中心に位置させ、
前記第２のステップの後に、前記走査特性測定用チャート上に位置する前記照明光の輝点と前記視野角指標パターンとに基づいて前記偏角を測定する、とよい。

前記走査特性測定方法において、
前記視野角指標パターンに基づいて前記視野角を測定する、とよい。

前記走査特性測定方法において、
前記第３のステップの後に、前記走査特性測定用チャートの前記視野角指標パターンの中心に前記照明光による走査領域の中心を略一致させて走査する第４のステップを含み、
前記第４のステップにおいて、前記視野角指標パターンに基づいて前記視野角を測定する、とよい。

前記走査特性測定方法において、
前記走査特性測定用チャートは、座標位置を示す座標指標パターンを有し、
前記第１のステップにおける前記光走査装置の前記先端部と前記走査特性測定用チャートとの距離をＬ₁、前記走査特性測定用チャート上での前記照明光の輝点の座標位置を（ｘ₁、ｙ₁）とし、
前記第２のステップにおける前記光走査装置の前記先端部と前記走査特性測定用チャートとの距離をＬ₂、前記走査特性測定用チャート上での前記照明光の輝点の座標位置を（ｘ₂、ｙ₂）とするとき、前記偏角を下式に基づいて測定する、とよい。

前記走査特性測定方法において、
前記走査特性測定用チャートを撮像装置により撮像して表示部に表示してもよい。

前記走査特性測定方法において、
前記走査特性測定用チャートを撮像装置により撮像して、該撮像装置から得られる画像情報に基づいて演算部により前記走査特性を自動的に算出してもよい。

前記走査特性測定方法において、
前記光走査装置は走査型内視鏡とすることができる。

さらに、上記目的を達成する本発明に係る走査特性測定用チャートの一態様は、
アクチュエータを駆動して照明光を２次元方向に走査する光走査装置の走査特性測定方法に使用される走査特性測定用チャートであって、
同心状に形成された視野角指標パターンを備える、ものである。

前記走査特性測定用チャートにおいて、
前記視野角指標パターンは同心円状に形成されている、とよい。

本発明によれば、アクチュエータの走査特性を測定可能な光走査装置の走査特性測定方法及びそれに用いる走査特性測定用チャートを提供することが可能となる。

第１実施の形態に係る走査特性測定装置の要部の構成を示すブロック図である。 図１の走査特性測定用チャートの拡大平面図である。 図１の走査型内視鏡の挿入先端部の部分拡大断面図である。 図１の走査特性測定装置による走査特性測定動作の要部の処理を示すフローチャートである。 図４のステップＳ４０２の説明図である。 図４のステップＳ４０３の説明図である。 図４のステップＳ４０５の説明図である。 図４のステップＳ４０７の説明図である。 図４のステップＳ４０８の説明図である。 図４のステップＳ４０９の説明図である。 第２実施の形態に係る走査特性測定装置で使用される走査特性測定用チャートの平面図である。 図１１の走査特性測定用チャートによる偏角測定方法の一例を説明するための図である。 第３実施の形態に係る走査特性測定装置の要部の構成を示すブロック図である。 図１１の走査特性測定用チャートによる偏角測定方法の他の例を説明するための図である。 走査特性測定用チャートの変形例を示す概略平面図である。 走査特性測定用チャートの他の変形例を示す概略平面図である。 走査特性測定方法の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態に係る走査特性測定装置の要部の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る走査特性測定装置は、走査型内視鏡（スコープ）１００の走査特性を測定するものである。走査特性測定装置は、測定装置本体１０と、走査特性測定用チャート１１と、Ｚステージ１２と、ＸＹステージ１３とを備える。また、測定装置本体１０には、必要に応じて、ディスプレイ等の表示部１４や、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力部１５が接続される。

走査型内視鏡１００は、コネクタ等を介して測定装置本体１０に着脱自在に接続される。また、走査型内視鏡１００の挿入先端部１００ａは、Ｚステージ１２に保持されて、Ｚステージ１２により挿入先端部１００ａの延在方向（ｚ方向）に移動可能に配置される。

走査特性測定用チャート１１は、例えば略正方形の平板部材からなり、ｚ方向と直交する面とほぼ平行にＸＹステージ１３に保持されて、ＸＹステージ１３によりｚ方向に対して互いに直交するｘ方向及びｙ方向に移動可能に配置される。走査特性測定用チャート１１には、図２に拡大平面図を示すように、例えば正方形の略中心を中心として同心円状に複数の視野角指標パターン１１ａが形成されている。図２には、視野角３０°、５０°、７０°、９０°、１１０°の視野角指標パターン１１ａが太線で示され、太線間の５°ピッチの視野角指標パターン１１ａが細線で示されている。また、図２には、視野角指標パターン１１ａの中心を通るｘ方向及びｙ方向に相当する直線１１ｂと、これらの直線１１ｂに対して４５°傾斜した対角線１１ｃとが形成されている。

Ｚステージ１２及びＸＹステージ１３は、手動で操作してもよいし、測定装置本体１０により自動的に動作させてもよい。

走査型内視鏡１００は、その内部に測定装置本体１０に結合される基端部から挿入先端部１００ａまで延在して照明用光ファイバ１０１及び受光用光ファイバ１０２（図３参照）が配設されている。照明用光ファイバ１０１は、走査型内視鏡１００の測定装置本体１０への接続状態において、測定装置本体１０からの照明光が入射可能となる。

走査型内視鏡１００の挿入先端部には、図３に部分拡大断面図を示すように、アクチュエータ１０３及び照明光学系１０４が実装されている。アクチュエータ１０３は、照明用光ファイバ１０１の射出端部１０１ａを貫通させて保持するファイバホルダであるフェルール１０５を備える。照明用光ファイバ１０１は、フェルール１０５に接着固定される。フェルール１０５は、照明用光ファイバ１０１の射出端面１０１ｂとは反対側の端部が支持部１０６に結合されて、支持部１０６に揺動可能に片持ち支持される。照明用光ファイバ１０１は、支持部１０６を貫通して延在される。

フェルール１０５は、例えばニッケル等の金属からなる。フェルール１０５は、外形が四角柱状、円柱状等の任意の形状に形成可能である。フェルール１０５には、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ対向して圧電素子１０７ｘ及び１０７ｙが装着される。図３では、圧電素子１０７ｘについては１個のみを示している。圧電素子１０７ｘ及び１０７ｙは、ｚ方向に長い矩形状からなる。圧電素子１０７ｘ及び１０７ｙは、厚さ方向の両面に形成された電極を有し、対向する電極を介して厚さ方向に電圧が印加されるとｚ方向に伸縮可能に構成される。

圧電素子１０７ｘ及び１０７ｙのフェルール１０５に接着される電極面とは反対側の電極面には、それぞれ対応する配線ケーブル１０８が接続される。同様に、圧電素子１０７ｘ及び１０７ｙの共通電極となるフェルール１０５には、対応する配線ケーブル１０８が接続される。ｘ方向の２個の圧電素子１０７ｘには、測定装置本体１０から対応する配線ケーブル１０８を介して同相の交流のＸ駆動信号が印加される。同様に、ｙ方向に対向する２個の圧電素子１０７ｙには、測定装置本体１０から対応する配線ケーブル１０８を介して同相の交流のＹ駆動信号が印加される。

これにより、２個の圧電素子１０７ｘは、一方が伸張すると他方が縮小して、フェルール１０５がｘ方向に湾曲して振動する。同様に、２個の圧電素子１０７ｙは、一方が伸張すると他方が縮小して、フェルール１０５がｙ方向に湾曲して振動する。その結果、フェルール１０５は、ｘ方向及びｙ方向の振動が合成されて照明用光ファイバ１０１の射出端部１０１ａと一体に変位する。したがって、測定装置本体１０から照明用光ファイバ１０１に照明光を入射させると、射出端面１０１ｂから射出される照明光は２次元方向に偏向される。

受光用光ファイバ１０２は、走査型内視鏡１００の外周部にバンドル状に配置される。受光用光ファイバ１０２の入射端部１０２ａ側には、図示しないが検出用レンズが配置されていても良い。受光用光ファイバ１０２は、走査型内視鏡１００が内視鏡観察を行う観察装置本体に接続された状態で、照明用光ファイバ１０１からの照明光の照射によって被観察物（被照射物）から発生する反射光や蛍光等の信号光を取り込んで観察装置本体に導光する。

照明光学系１０４は、図３では２枚の投影用レンズ１０４ａ、１０４ｂで構成されている場合を例示している。投影用レンズ１０４ａ、１０４ｂは、照明用光ファイバ１０１の射出端面１０１ｂから射出される照明光を所定の焦点位置に集光させるように構成される。なお、照明光学系１０４は２枚の投影用レンズ１０４ａ、１０４ｂに限られず、１枚や３枚以上のレンズにより構成されてもよい。

また、走査型内視鏡１００は、図１に示すように、記憶部１０９をさらに備える。記憶部１０９には、当該走査型内視鏡１００のＩＤ情報が格納される。また、記憶部１０９には、必要に応じて後述する駆動信号情報や走査特性情報等が記憶される。記憶部１０９に格納された情報は、走査型内視鏡１００を用いて内視鏡観察を行う場合に、必要に応じて走査型内視鏡１００の観察装置本体への接続状態において観察装置本体により読み取られる。

一方、図１において、測定装置本体１０は、装置全体の動作を制御する制御部１６と、光源部１７と、駆動制御部１８と、記憶部１９とを備える。

光源部１７は、例えば、レーザダイオード、ＤＰＳＳレーザ（半導体励起個体レーザ）等の光源を備える。光源部１７は、走査型内視鏡１００でカラー画像の内視鏡観察を行う場合と同様に、青、緑、赤の各色のレーザ光を発生する複数のレーザで構成してもよいし、走査特性測定用の単一のレーザで構成してもよい。光源部１７から射出される光は、走査型内視鏡１００の照明用光ファイバ１０１に入射される。

駆動制御部１８は、走査型内視鏡１００のアクチュエータ１０３に、配線ケーブル１０８を介して駆動信号を供給する。記憶部１９は、測定装置本体１０の制御プログラム等を格納する。また、記憶部１９は、ワークメモリとして機能してもよい。記憶部１９は、測定装置本体１０の内部メモリであってもよいし、測定装置本体１０に着脱可能な可搬型の記憶媒体（メモリカード等）であってもよい。

図４は、本実施の形態に係る走査特性測定装置による走査型内視鏡１００の走査特性測定動作の要部の処理を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、測定対象の走査型内視鏡１００は、照明光を螺旋状に走査するものとする。測定準備として、測定対象の走査型内視鏡１００の基端部を測定装置本体１０に接続し、挿入先端部１００ａをＺステージ１２に保持する。また、走査特性測定用チャート１１をＸＹステージ１３に保持する。

この状態で、Ｚステージ１２により挿入先端部１００ａをｚ方向に移動させて走査特性測定用チャート１１に近づける（ステップＳ４０１）。好ましくは、挿入先端部１００ａを走査特性測定用チャート１１に近接させて照明光学系１０４の近傍に位置させる。なお、アクチュエータ１０３は非駆動状態とする。そして、制御部１６により光源部１７を駆動するとともに、ＸＹステージ１３により走査特性測定用チャート１１をｚｙ平面内で移動させて、図５に概略図を示すように、挿入先端部１００ａから走査特性測定用チャート１１に照射される照明光の輝点ＳＰを同心円状の視野角指標パターン１１ａの中心に位置させる（ステップＳ４０２）。

次に、挿入先端部１００ａ及び走査特性測定用チャート１１の相対姿勢を維持したまま、Ｚステージ１２により挿入先端部１００ａをｚ方向に移動させて、図６に概略図を示すように、挿入先端部１００ａを走査特性測定用チャート１１から所定距離Ｌ離間させる（ステップＳ４０３）。所定距離Ｌは、例えば測定対象の走査型内視鏡１００による内視鏡観察時における挿入先端部１００ａの先端から被観察物までの距離で、例えば１０ｍｍとする。この状態で、測定者において、走査特性測定用チャート１１上に位置する照明光の輝点ＳＰと視野角指標パターン１１ａとに基づいて偏角を測定する（ステップＳ４０４）。なお、照明光は、挿入先端部１００ａの移動中に照射を継続してもよいし、移動中は照射を停止して移動後に照射を再開してもよい。図６の場合、輝点ＳＰは視野角５０°の視野角指標パターン１１ａに接しているので、偏角は半分の２５°となる。

その後、光源部１７を駆動した状態で、制御部１６により駆動制御部１８を駆動して、図３に示したアクチュエータ１０３の圧電素子１０７ｘ又は１０７ｙに印加するＸ駆動信号又はＹ駆動信号の最大電圧を上限電圧Ｖmaxに設定する（ステップＳ４０５）。ここでは、説明の便宜上、先ずＸ駆動信号の最大電圧を上限電圧Ｖmaxに設定するものとする。この設定処理においては、制御部１６は、Ｘ駆動信号の電圧を０ボルトから上限電圧Ｖmaxまで徐々に増加させて、走査特性測定用チャート１１を照明光により直線状に走査する。なお、Ｙ駆動信号の電圧は０ボルト、すなわちＹ駆動信号はオフとする。

この際、上限電圧Ｖmax以下で、走査特性測定用チャート１１に形成される走査軌跡が、所望の視野角、例えば視野角９０°の視野角指標パターン１１ａを超える場合、制御部１６はＸ駆動信号の周波数を大きく又は小さくする。つまり、Ｘ駆動信号の周波数を、アクチュエータ１０３を含む可動部の共振周波数からずらす。これにより、図７に示すように、走査特性測定用チャート１１に形成される照明光の走査軌跡ＳＬを、所望の視野角の視野角指標パターン１１ａに内接させる。なお、図７において、走査軌跡ＳＬの方向が、走査特性測定用チャート１１のｘ方向に対してずれているのは、挿入先端部１００ａをＺステージ１２に保持する際に、挿入先端部１００ａがｚ軸周りに回動したためで、走査特性の測定には何ら問題ない。

次に、Ｘ駆動信号の最大電圧を上限電圧Ｖmaxに固定して、走査軌跡ＳＬが所望の視野角の視野角指標パターン１１ａに内接するように、制御部１６によりＸ駆動信号の周波数を調整して設定する（ステップＳ４０６）。

その後、Ｘ駆動信号をオフとして、Ｙ駆動信号の最大電圧を設定する（ステップＳ４０７）。この設定処理においては、制御部１６は、Ｙ駆動信号の周波数をステップＳ４０６で設定されたＸ駆動信号の周波数と同じ周波数として、電圧を０ボルトから徐々に増加させる。そして、図８に示すように、走査特性測定用チャート１１に形成される照明光の走査軌跡ＳＬを所望の視野角の視野角指標パターン１１ａに内接させ、そのときの電圧をＹ駆動信号の最大電圧として設定する（ステップＳ４０７）。

なお、ステップＳ４０７において、Ｙ駆動信号の最大電圧が上限電圧Ｖmaxを超える場合は、Ｘ駆動信号とＹ駆動信号との設定処理を逆に実行する。すなわち、ステップＳ４０５〜Ｓ４０７による設定をリセットして、ステップＳ４０５においてＹ駆動信号の最大電圧を上限電圧Ｖmaxに設定し、ステップＳ４０６においてＹ駆動信号の周波数を設定し、ステップＳ４０７においてＸ駆動信号の最大電圧を設定する。

次に、Ｘ駆動信号及びＹ駆動信号の位相、すなわち両者の位相差を設定する（ステップＳ４０８）。この設定処理においては、先ず制御部１６は、アクチュエータ１０３の圧電素子１０７ｘ及び１０７ｙに、位相差が９０°で電圧が徐々に増大して減少するＸ駆動信号及びＹ駆動信号を印加する。これにより、走査特性測定用チャート１１は、照明光によって螺旋状に走査されて、図９に示すような走査領域Ａが形成される。ここで、走査領域Ａが所望の真円度（例えば、９０％以上）でない場合は、所望の真円度が得られるまで、位相差を９０°から例えば１°ずつ変化させるように、制御部１６によりＸ駆動信号又はＹ駆動信号の位相を調整する。これにより、所望の視野角の視野角指標パターン１１ａに内接し、所望の真円度が得られる位相差を決定する。なお、真円度は、楕円の（短軸半径／長軸半径）で定義される。

その後、ＸＹステージ１３により走査特性測定用チャート１１をｘｙ平面内で移動させて、図１０に示すように、走査特性測定用チャート１１の視野角指標パターン１１ａの中心に走査領域Ａの中心を略一致させる（ステップＳ４０９）。この状態で、測定者において、走査特性測定用チャート１１に形成される走査領域Ａと視野角指標パターン１１ａとに基づいて視野角を測定する（ステップＳ４１０）。図１０の場合、視野角は、略７５°となる。

図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ４０１は第１のステップに対応し、ステップＳ４０３は第２のステップに対応し、ステップＳ４０５〜Ｓ４０８は第３のステップに対応し、ステップＳ４０９は第４のステップに対応する。なお、図５、図６及び図１０において、走査特性測定用チャート１１は、図面を明瞭とするため、視野角指標パターン１１ａの一部や対角線１１ｃが省略されている。

以上により、アクチュエータ１０３の適正駆動状態すなわちＸ駆動信号及びＹ駆動信号の最大電圧が上限電圧Ｖmaxを超えず、かつ所望の形状の走査領域Ａが得られる駆動状態での走査型内視鏡１００の走査特性を測定することができる。これにより、測定された偏角や視野角が製品仕様を満たさない場合は、例えば不良品と判定することが可能となる。

また、測定された偏角や視野角の走査特性情報、Ｘ駆動信号及びＹ駆動信号の最大電圧、周波数及び位相差の駆動信号情報は、記憶部１９に格納し、走査型内視鏡１００が良品と判定された場合に、それらの情報を制御部１６により記憶部１９から当該走査型内視鏡１００の記憶部１０９に転送して格納することもできる。このようにすれば、走査型内視鏡１００を観察装置本体に接続して実際に内視鏡観察を行う場合に、記憶部１０９から走査特性情報及び駆動信号情報を読み出すことにより、偏角や視野角を表示部に表示して使用者に報知することが可能になるとともに、観察装置本体により走査型内視鏡１００のアクチュエータ１０３を適正駆動状態で駆動することが可能となる。

なお、図１に示す構成において、走査型内視鏡１００の挿入先端部１００ａはｚ方向に延在させてＸＹステージによりｘ方向及びｙ方向に移動可能に保持し、走査特性測定用チャート１１はＺステージによりｚ方向に移動可能に保持してもよい。また、挿入先端部１００ａ及び走査特性測定用チャート１１は、一方を固定し、他方をＸＹＺステージにより３軸方向に移動可能に保持してもよい。

（第２実施の形態）
図１１は、第２実施の形態に係る走査特性測定装置で使用される走査特性測定用チャートの平面図である。図１１に示す走査特性測定用チャート１１は、同心円状の複数の視野角指標パターン１１ａの他に、座標位置を示す格子状の座標指標パターン１１ｄを有している。

図１１の走査特性測定用チャート１１を用いれば、図１に示した走査特性測定装置において走査型内視鏡１００の偏角を、例えば次のようにして測定することができる。先ず、図４のステップＳ４０１により挿入先端部１００ａと走査特性測定用チャート１１とを近づけ、その状態で走査特性測定用チャート１１に照明光を照射する。なお、本実施の形態の場合、挿入先端部１００ａ及び走査特性測定用チャート１１は、必ずしも近接させる必要はない。そして、図１２に示すように、そのときの挿入先端部１００ａと走査特性測定用チャート１１との距離をＬ₁、走査特性測定用チャート１１上での照明光の輝点ＳＰの座標位置を（ｘ₁、ｙ₁）とする。

次に、図４のステップＳ４０３により挿入先端部１００ａ及び走査特性測定用チャート１１の相対姿勢を維持したまま、挿入先端部１００ａを走査特性測定用チャート１１から離間させる。そして、図１２に示すように、そのときの挿入先端部１００ａと走査特性測定用チャート１１との距離をＬ₂、走査特性測定用チャート１１上での照明光の輝点ＳＰの座標位置を（ｘ₂、ｙ₂）とする。

以上の操作から、走査型内視鏡１００の偏角θは、下式に基づいて測定することができる。

図１１の走査特性測定用チャート１１を用いれば、偏角θを測定するに際して、図４のステップＳ４０２における照明光の輝点ＳＰを同心円状の視野角指標パターン１１ａの中心に位置させる操作を省略することができる。従って、偏角測定操作が簡便になる。もちろん、偏角の測定に際して、照明光の輝点ＳＰを同心円状の視野角指標パターン１１ａの中心に位置させてもよい。また、視野角は、図４で説明したと同様にして測定することができる。

（第３実施の形態）
図１３は、第３実施の形態に係る走査特性測定装置の要部の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る走査特性測定装置は、図１に示した構成において、測定装置本体１０が演算部２０を有する。また、走査特性測定用チャート１１は、カメラ（撮像装置）３０に取り付けられる。カメラ３０は、ＸＹテーブル１３により走査特性測定用チャート１１と一体にｘ方向及びｙ方向に移動可能に配置される。カメラ３０は、走査特性測定用チャート１１を撮像して、その画像情報を測定装置本体１０の演算部２０に入力する。なお、走査特性測定用チャート１１は、視野角指標パターン１１ａ及び照明光の輝点がカメラ３０により撮像可能に構成される。その他の構成は、図１に示した走査特性測定装置と同様であるので、以下異なる点について説明する。

本実施の形態では、図４のステップＳ４０１及びＳ４０２を実行した後、図５に示した輝点ＳＰを有する走査特性測定用チャート１１の像をカメラ３０で撮像して、その画像情報を演算部２０に供給する。演算部２０では、入力された画像情報に基づいて走査特性測定用チャート１１上での輝点ＳＰの座標位置を演算して、その結果を記憶部１９に格納する。

次に、図４のステップＳ４０３を実行した後、図６に示した輝点ＳＰを有する走査特性測定用チャート１１の像をカメラ３０で撮像して、その画像情報を演算部２０に供給する。演算部２０は、上記と同様に、入力された画像情報に基づいて走査特性測定用チャート１１上での輝点ＳＰの座標位置を演算して、その結果を記憶部１９に格納する。そして、演算部２０は、記憶部１９に格納された２つの座標位置及び移動距離Ｌに基づいて偏角を演算する。なお、偏角は、第２実施の形態と同様に、挿入先端部１００ａと走査特性測定用チャート１１との距離Ｌ₁、Ｌ₂を用いる数式に基づいて演算してもよい。演算部２０で演算された偏角は、表示部１４に表示され、必要に応じて走査型内視鏡１００の記憶部１０９に格納される。

その後、図４のステップＳ４０５〜Ｓ４０９を実行した後、図１０に示した照明光による操作領域Ａを有する走査特性測定用チャート１１の像をカメラ３０で撮像して、その画像情報を演算部２０に供給する。演算部２０では、入力された画像情報に基づいて視野角を演算して、その結果を記憶部１９に格納する。演算部２０で演算された視野角は、表示部１４に表示され、必要に応じて走査型内視鏡１００の記憶部１０９に格納される。なお、記憶部１９には、ステップＳ４０５〜Ｓ４０８の実行によって得られる駆動信号情報が格納されて、必要に応じて走査型内視鏡１００の記憶部１０９に転送される。

本実施の形態によると、走査型内視鏡１００の偏角及び視野角を画像情報に基づく演算処理によって自動的に算出するので、偏角及び視野角を高精度で測定することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、第３実施の形態において、測定装置本体１０の演算部２０を省略し、カメラ３０で撮像された画像を制御部１６で処理して表示部１４に表示させるようにしてもよい。この場合、カメラ３０で撮像された画像を表示部１４に拡大して表示することが可能となるので、偏角及び視野角の測定精度を向上することが可能となる。また、測定装置本体１０の機能は、走査型内視鏡１００が使用される際に接続される観察装置本体に持たせることもできる。このようにすれば、走査型内視鏡１００の使用に先立って、使用者は偏角及び視野角を把握することができるとともに、駆動信号を適正にキャリブレーションすることができる。

また、走査特性は、偏角及び視野角の双方を測定する場合に限らず、いずれか一方のみの測定でもよい。また、偏角は、図４のステップＳ４０８によって形成される図９に示した走査領域Ａの中心と視野角指標パターン１１ａの中心との距離、及び、挿入先端部１００ａと走査特性測定用チャート１１との離間距離Ｌを用いて算出することもできる。

また、図１１に示した座標指標パターン１１ｄを有する走査特性測定用チャート１１を用いる場合、図１４に示すようにして偏角θを測定することができる。すなわち、図１４に示すように、挿入先端部１００ａと走査特性測定用チャート１１とを距離Ｌ離間させ、アクチュエータ１０３を非駆動状態として、挿入先端部１００ａを、ｚ軸を中心に回転させて走査特性測定用チャート１１に円状の走査軌跡ＳＬを形成する。なお、座標指標パターン１１ｄの中心（原点）は、好ましくは、挿入先端部１００ａとの近接状態において、挿入先端部１００ａから射出される照明光の輝点と一致させる。そして、座標指標パターン１１ｄの原点から最も遠い円状の走査軌跡ＳＬの座標位置（ｘ₁、ｙ₁）と、距離Ｌとに基づいて偏角θを測定する。

また、走査特性測定用チャート１１は、図２や図１１に示した構成のものに限らず、図１５に概略平面図を示すような視野角指標パターン１１ａのみを有するものでもよいし、図１６に概略平面図を示すような視野角指標パターン１１ａ及び座標指標パターン１１ｄの他に対角線１１ｃを有するものでもよい。また、測定対象の走査型内視鏡１００は、螺旋走査するものに限らず、ラスタ走査やリサージュ走査するものでも、同様にして偏角及び視野角を測定することができる。この場合は、特に図１６に示したような走査特性測定用チャート１１を使用するのが好ましい。また、走査特性測定用チャート１１の視野角指標パターン１１ａは、同心円状に限らず、走査の態様に応じて同心状の矩形や楕円形等の任意の形状とすることもできる。

また、図４の説明では、走査型内視鏡１００の挿入先端部１００ａをｚ方向に延在させてＺステージ１２に保持したが、これに限らない。例えば図１７に誇張して示すように、アクチュエータ１０３の非駆動時に挿入先端部１００ａから射出される照明光の射出方向（光軸方向）が、走査特性測定用チャート１１の視野角指標パターン１１ａの中心を通るｚ方向となるように、挿入先端部１００ａを保持してもよい。この場合、偏角は、例えば走査特性測定用チャート１１の法線方向に対する挿入先端部１００ａの傾きとして測定することができる。また、視野角は、図４のステップＳ４０５〜Ｓ４１０を実行して測定することができる。なお、この場合、真円度の良好な走査領域が得られるので、ステップＳ４０９の処理は省略してもよいが、図１７の状態に調整しても、走査状態において走査領域の中心が視野角指標パターン１１ａの中心からずれる場合があるので、ステップＳ４０９の処理を行うのが好ましい。なお、図１７は挿入先端部１００ａを走査特性測定用チャート１１から距離Ｌ離間させた状態を示している。

また、走査型内視鏡１００のアクチュエータ１０３は、圧電式に限らず、コイル及び永久磁石を用いる電磁式やＭＥＭＳミラー等の他の公知の駆動方式でもよい。さらに、本発明は、走査型内視鏡の走査特性の測定に限らず、走査型顕微鏡の走査特性の測定にも適用可能である。

１０ 測定装置本体
１１ 走査特性測定用チャート
１１ａ 視野角指標パターン
１１ｄ 座標指標パターン
１２ Ｚステージ
１３ ＸＹステージ
１４ 表示部
１６ 制御部
１７ 光源部
１８ 駆動制御部
１９ 記憶部
２０ 演算部
３０ カメラ
１００ 走査型内視鏡
１００ａ 挿入先端部
１０１ 照明用光ファイバ
１０１ａ 射出端部
１０３ アクチュエータ
１０４ 照明光学系
１０７ｘ、１０７ｙ 圧電素子
１０８ 配線ケーブル
１０９ 記憶部

Claims (12)

1. アクチュエータを駆動して照明光を２次元方向に走査する光走査装置の走査特性測定方法であって、
   前記アクチュエータの非駆動状態において、前記照明光を射出する前記光走査装置の先端部と走査特性測定用チャートとを近づけて、前記走査特性測定用チャートに前記照明光を照射する第１のステップと、
   前記第１のステップにおける前記先端部及び前記走査特性測定用チャートの相対姿勢を維持したまま、前記先端部と前記走査特性測定用チャートとを所定距離離間させる第２のステップと、
   前記走査特性測定用チャート上での前記照明光による走査領域が所望の形状となるように前記アクチュエータの駆動信号を調整する第３のステップと、を含み、
   前記走査特性測定用チャートへの前記照明光の照射位置に基づいて偏角及び／又は視野角の走査特性を測定する、光走査装置の走査特性測定方法。
2. 請求項１に記載の光走査装置の走査特性測定方法において、
   前記照明光は光ファイバから射出されるものであり、
   前記アクチュエータは、前記光ファイバの射出端部を、該射出端部の延在方向に対して互いに直交するｘ方向及びｙ方向に振動させて前記照明光を２次元方向に走査し、
   前記第３のステップは、前記アクチュエータを前記ｘ方向に駆動するＸ駆動信号及び前記ｙ方向に駆動するＹ駆動信号の周波数、振幅及び位相差を調整する、ことを特徴とする光走査装置の走査特性測定方法。
3. 請求項２に記載の光走査装置の走査特性測定方法において、
   前記走査特性測定用チャートは、同心状の視野角指標パターンを有し、
   前記第３のステップは、前記照明光の走査軌跡が所望の前記視野角指標パターンに内接するように前記Ｘ駆動信号及び前記Ｙ駆動信号を調整する、ことを特徴とする光走査装置の走査特性測定方法。
4. 請求項３に記載の光走査装置の走査特性測定方法において、
   前記第１のステップの後、前記第２のステップに先立って前記照明光の輝点を前記視野角指標パターンの略中心に位置させ、
   前記第２のステップの後に、前記走査特性測定用チャート上に位置する前記照明光の輝点と前記視野角指標パターンとに基づいて前記偏角を測定する、ことを特徴とする光走査装置の走査特性測定方法。
5. 請求項３に記載の光走査装置の走査特性測定方法において、
   前記視野角指標パターンに基づいて前記視野角を測定する、ことを特徴とする光走査装置の走査特性測定方法。
6. 請求項５に記載の光走査装置の走査特性測定方法において、
   前記第３のステップの後に、前記走査特性測定用チャートの前記視野角指標パターンの中心に前記照明光による走査領域の中心を略一致させて走査する第４のステップを含み、
   前記第４のステップにおいて、前記視野角指標パターンに基づいて前記視野角を測定する、ことを特徴とする光走査装置の走査特性測定方法。
7. 請求項１又は２に記載の光走査装置の走査特性測定方法において、
   前記走査特性測定用チャートは、座標位置を示す座標指標パターンを有し、
   前記第１のステップにおける前記光走査装置の前記先端部と前記走査特性測定用チャートとの距離をＬ₁、前記走査特性測定用チャート上での前記照明光の輝点の座標位置を（ｘ₁、ｙ₁）とし、
   前記第２のステップにおける前記光走査装置の前記先端部と前記走査特性測定用チャートとの距離をＬ₂、前記走査特性測定用チャート上での前記照明光の輝点の座標位置を（ｘ₂、ｙ₂）とするとき、前記偏角を下式に基づいて測定する、ことを特徴とする光走査装置の走査特性測定方法。
   

   
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置の走査特性測定方法において、
   前記走査特性測定用チャートを撮像装置により撮像して表示部に表示する、ことを特徴とする光走査装置の走査特性測定方法。
9. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置の走査特性測定方法において、
   前記走査特性測定用チャートを撮像装置により撮像して、該撮像装置から得られる画像情報に基づいて演算部により前記走査特性を自動的に算出する、ことを特徴とする光走査装置の走査特性測定方法。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置の走査特性測定方法において、
    前記光走査装置は走査型内視鏡である、ことを特徴とする光走査装置の走査特性測定方法。
11. アクチュエータを駆動して照明光を２次元方向に走査する光走査装置の走査特性測定方法に使用される走査特性測定用チャートであって、
    同心状に形成された視野角指標パターンを備える、走査特性測定用チャート。
12. 請求項１１に記載の走査特性測定用チャートにおいて、
    前記視野角指標パターンは同心円状に形成されている、ことを特徴とする走査特性測定用チャート。

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