JPWO2017006599A1

JPWO2017006599A1 - 走査型内視鏡システム

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Publication number: JPWO2017006599A1
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Inventors: 聡一郎小鹿
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Publication date: 2018-04-19
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Abstract

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光して端部から出射する光ファイバと、光ファイバの端部を揺動することにより、光ファイバを経て出射される照明光の照射位置を変位させるアクチュエータ部と、アクチュエータ部を駆動させるための駆動信号を生成して供給する駆動信号生成部と、駆動信号生成部からアクチュエータ部へ供給される駆動信号の電流値を電流計測値として計測する電流計測部と、電流計測値が漸次変化して第１の閾値に達したことを検出した際に、駆動信号の振幅値を第１の振幅値から第２の振幅値に切り替えるための制御を行うとともに、電流計測値の検出用の閾値を第１の閾値から第２の閾値に切り替える制御部と、を有する。

Description

本発明は、走査型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走査型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走査型内視鏡が知られている。

具体的には、走査型内視鏡を具備するシステムは、例えば、光源から発せられた照明光を照明用の光ファイバにより伝送し、当該照明用の光ファイバの先端部を揺動させるためのアクチュエータを振動させることにより被写体を所定の走査経路で２次元走査し、当該被写体からの戻り光を受光用の光ファイバで受光し、当該受光用の光ファイバで受光された戻り光に基づ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、このようなシステムに類似した構成を有するものとして、例えば、日本国特表２０１０−５０１２４６号公報に開示された光ファイバ走査システムが知られている。

ところで、前述のような走査型内視鏡を具備するシステムにおいては、例えば、光ファイバを揺動する際の最大振幅が走査型内視鏡の使用環境の温度変化に応じて変動することに起因し、被写体を走査して得られる画像の画質が低下してしまう場合がある、という問題点が生じている。

しかし、日本国特表２０１０−５０１２４６号公報には、前述の問題点を解消可能な手法等について特に言及されていない。そのため、日本国特表２０１０−５０１２４６号公報に開示された構成によれば、走査型内視鏡の使用環境の温度変化に伴う画質の低下が発生し易くなってしまう、という前述の問題点に応じた課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、走査型内視鏡の使用環境の温度変化に伴う画質の低下の発生を極力抑制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光して端部から出射する光ファイバと、前記光ファイバの端部を揺動することにより、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ように構成された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駆動信号を生成して供給するように構成された駆動信号生成部と、前記駆動信号生成部から前記アクチュエータ部へ供給される前記駆動信号の電流値を電流計測値として計測するように構成された電流計測部と、前記電流計測値が漸次変化して第１の閾値に達したことを検出した際に、前記駆動信号の振幅値を第１の振幅値から前記第１の振幅値とは異なる第２の振幅値に切り替えるための制御を前記駆動信号生成部に対して行うとともに、前記電流計測値の検出用の閾値を前記第１の閾値から前記第１の閾値とは異なる第２の閾値に切り替えるように構成された制御部と、を有する。

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。アクチュエータ部の構成を説明するための断面図。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。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。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。電流閾値ＴＨ１のみを電流計測値の検出用の閾値として用いた場合の動作を説明するための図。電流閾値ＴＨ１及びＴＨ２を電流計測値の検出用の閾値として用いた場合の動作を説明するための図。

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。

図１から図７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内視鏡２と、走査型内視鏡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。

走査型内視鏡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、走査型内視鏡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、走査型内視鏡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、走査型内視鏡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、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、後述の走査制御部２５ｂの動作に用いられる電流値として予め取得された電流閾値ＴＨ１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に格納された電流閾値ＴＨ１は、走査型内視鏡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、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、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御により発光された際に、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、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御により発光された際に、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、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御により発光された際に、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駆動信号ＤＡを生成して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駆動信号ＤＢを生成して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、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。

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、Ｄ／Ａ変換器３４ａから出力される駆動信号ＤＡを増幅してアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃへ出力するように構成されている。

アンプ３５ｂは、Ｄ／Ａ変換器３４ｂから出力される駆動信号ＤＢを増幅してアクチュエータ部１５の圧電素子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。また、ドライバユニット２２からアクチュエータ部１５に供給される駆動信号ＤＡ及びＤＢの信号レベルは、時刻Ｔ２または時刻Ｔ２の近辺において最大となる。

検出ユニット２３は、走査型内視鏡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として、例えば、図３の信号波形を特定するための信号レベル、周波数及び位相差等のパラメータを含む情報が格納されている。

コントローラ２５は、例えば、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）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、光源制御部２５ａと、走査制御部２５ｂと、電流計測部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、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。

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を生成させるための制御等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。

走査制御部２５ｂは、例えば、走査型内視鏡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、メモリ１６に格納された電流閾値ＴＨ１を読み込むように構成されている。また、走査制御部２５ｂは、電流計測部２５ｃにより計測された電流値に基づき、メモリ１６から読み込んだ電流閾値ＴＨ１よりも大きな電流値である電流閾値ＴＨ２を取得するための処理（後述）を行うように構成されている。

走査制御部２５ｂは、例えば、電流計測部２５ｃの計測結果として出力される電流計測値が漸次増加して電流閾値ＴＨ１に達したことを検出した際に、ドライバユニット２２からアクチュエータ部１５へ供給される駆動信号ＤＡ及びＤＢをそれぞれ増幅させるための動作を行うとともに、当該電流計測値の検出用の閾値を電流閾値ＴＨ１から電流閾値ＴＨ２へ切り替えるように構成されている。

走査制御部２５ｂは、例えば、電流計測部２５ｃの計測結果として出力される電流計測値が漸次減少して電流閾値ＴＨ２に達したことを検出した際に、ドライバユニット２２からアクチュエータ部１５へ供給される駆動信号ＤＡ及びＤＢをそれぞれ減衰させるための動作を行うとともに、当該電流計測値の検出用の閾値を電流閾値ＴＨ２から電流閾値ＴＨ１へ切り替えるように構成されている。

電流計測部２５ｃは、ドライバユニット２２のアンプ３５ａからアクチュエータ部１５の圧電素子１５ａ及び１５ｃに供給される駆動信号ＤＡの電流値を電流計測値ＭＶＡとして計測するとともに、当該計測した電流計測値ＭＶＡを走査制御部２５ｂへ出力するように構成されている。また、電流計測部２５ｃは、ドライバユニット２２のアンプ３５ｂからアクチュエータ部１５の圧電素子１５ｂ及び１５ｄに供給される駆動信号ＤＢの電流値を電流計測値ＭＶＢとして計測するとともに、当該計測した電流計測値ＭＶＢを走査制御部２５ｂへ出力するように構成されている。

画像生成部２５ｄは、例えば、メモリ２４から読み込んだ制御情報に含まれる所定のマッピングテーブルに基づき、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画素情報に変換してラスタ状にマッピングすることにより１フレーム分の観察画像を生成し、当該生成した１フレーム分の観察画像を表示装置４へ出力する処理を行うように構成されている。

なお、前述の所定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、の間の対応関係を示すものとして作成されているものとする。また、本実施例の画像生成部２５ｄは、例えば、前述の所定のマッピングテーブルとは異なるものとして作成された他のマッピングテーブルをメモリ２４から読み込み、さらに、当該読み込んだ他のマッピングテーブルに基づき、時刻Ｔ２からＴ３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画素情報に変換してラスタ状にマッピングすることにより１フレーム分の観察画像を生成し、当該生成した１フレーム分の観察画像を表示装置４へ出力するようにしてもよい。

表示装置４は、例えば、モニタ等を具備し、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。なお、以降においては、簡単のため、電流計測部２５ｃにより計測される電流計測値ＭＶＡ及びＭＶＢが相互に同一の電流計測値ＭＶＫであるとともに、当該電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値として電流閾値ＴＨ１及びＴＨ２が用いられる場合を例に挙げて説明する。

まず、走査型内視鏡２の製造時にメモリ１６に格納された電流閾値ＴＨ２が術者等のユーザによる走査型内視鏡２の使用時に読み込まれる場合の動作について説明する。

工場作業者は、例えば、走査型内視鏡２の製造時に、アクチュエータ部１５の温度が温度ＴＥ１になるような環境下に走査型内視鏡２を配置した状態において、走査型内視鏡システム１の各部を接続して電源をオンする。なお、温度ＴＥ１は、例えば、摂氏２５度のような、常温の範囲内に属する温度であるものとする。

その後、工場作業者は、例えば、入力装置５の走査開始スイッチ（不図示）を操作することにより、走査型内視鏡２による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。

走査制御部２５ｂは、入力装置５の走査開始スイッチが操作されたこと、及び、メモリ１６から読み込むべき電流閾値ＴＨ２が存在しないことをそれぞれ検出した際に、メモリ１６から電流閾値ＴＨ１を読み込むとともに、上記数式（１）の振幅値ＡｘをＡｘ１に設定した駆動信号ＤＡと、上記数式（２）の振幅値ＡｙをＡｙ１に設定した駆動信号ＤＢと、をそれぞれ生成させるための制御を信号発生器３３に対して行う。なお、振幅値Ａｘ１及びＡｙ１は、アクチュエータ部１５の温度が温度ＴＥ１である場合の振幅値として予め設定されている値であり、例えば、メモリ２４に格納された制御情報に含まれているものとする。

一方、工場作業者は、走査型内視鏡２による走査が開始されたことを確認した後、アクチュエータ部１５の温度が温度ＴＥ１よりも高い温度ＴＥ２になるように、走査型内視鏡２の挿入部１１の周辺の温度を漸次上昇させる。なお、温度ＴＥ２は、例えば、摂氏３０度のような、走査型内視鏡２の挿入部１１を被検者の体腔内に挿入した際に計測され得るアクチュエータ部１５の温度であるものとする。

走査制御部２５ｂは、電流閾値ＴＨ１を参照しつつ、振幅値Ａｘ１の駆動信号ＤＡ及び振幅値Ａｙ１の駆動信号ＤＢの供給に応じて電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫをモニタリングする。

ここで、出願人の実験結果によれば、アクチュエータ部１５のＸ軸用アクチュエータまたはＹ軸用アクチュエータのいずれか一方のアクチュエータの温度ＴＥと、当該一方のアクチュエータに駆動信号を供給する際に流れる電流値Ｉと、の間において、下記数式（３）の一次関数として示すような線形関係が成立することが確認されている。なお、下記数式（３）のＰ及びＱはそれぞれ定数であるものとする。

ＴＥ＝Ｐ×Ｉ＋Ｑ・・・（３）

すなわち、上記数式（３）により示される関係によれば、電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫは、アクチュエータ部１５の温度変化に応じて線形に変化する。そのため、走査制御部２５ｂは、電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫの変化をモニタリングすることにより、アクチュエータ部１５の温度変化を擬似的に検出することができる。

また、電流閾値ＴＨ１は、温度ＴＥ２に相当するＴＥの値として、例えば、ＴＥ＝３０（℃）を上記数式（３）に代入して演算を行うことにより得られる電流値Ｉに相当する。換言すると、電流閾値ＴＨ１は、振幅値Ａｘ１の駆動信号ＤＡ及び振幅値Ａｙ１の駆動信号ＤＢが供給されているアクチュエータ部１５の温度が温度ＴＥ２に達したタイミングにおいて電流計測値ＭＶＫとして計測される電流値である。

走査制御部２５ｂは、電流計測値ＭＶＫが漸次増加して電流閾値ＴＨ１に達したことを検出した際に、駆動信号ＤＡの振幅値をＡｘ１よりも大きなＡｘ２に切り替え、かつ、駆動信号ＤＢの振幅値をＡｙ１よりも大きなＡｙ２に切り替えるための制御を信号発生器３３に対して行うことにより、アクチュエータ部１５へ供給される駆動信号ＤＡ及びＤＢをそれぞれ増幅させる。なお、振幅値Ａｘ２及びＡｙ２は、アクチュエータ部１５の温度が温度ＴＥ２である場合の振幅値として予め設定されている値であり、例えば、メモリ２４に格納された制御情報に含まれているものとする。具体的には、振幅値Ａｘ２及びＡｙ２は、例えば、アクチュエータ部１５の温度が温度ＴＥ２である場合においても、アクチュエータ部１５の温度がＴＥ１である場合の画角である場合の画角と同じ画角で被写体の走査を行うことが可能な値として予め設定されている。

走査制御部２５ｂは、駆動信号ＤＡの振幅値をＡｘ１からＡｘ２に切り替え、かつ、駆動信号ＤＢの振幅値をＡｙ１からＡｙ２に切り替えた直後のタイミングにおいて電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫを電流閾値ＴＨ２として取得し、当該取得した電流閾値ＴＨ２をメモリ１６に格納させた後、電流閾値ＴＨ２の取得に係る処理が完了した旨を工場作業者に報知するための文字列等を表示装置４に表示させるための制御を画像生成部２５ｄに対して行う。すなわち、電流閾値ＴＨ２は、駆動信号ＤＡの振幅値がＡｘ１からＡｘ２に切り替えられ、かつ、駆動信号ＤＢの振幅値がＡｙ１からＡｙ２に切り替えられた直後のタイミングにおいて電流計測値ＭＶＫとして計測される電流値である。なお、走査制御部２５ｂは、前述のように取得した電流閾値ＴＨ２を、メモリ１６のみに格納するものに限らず、例えば、メモリ２４のみに格納してもよく、または、メモリ１６及びメモリ２４の両方に格納してもよい。

一方、ユーザは、被検者の体腔内の観察を行う前に、走査型内視鏡システム１の各部を接続して電源をオンした後、入力装置５の走査開始スイッチを操作することにより、走査型内視鏡２による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。すなわち、走査型内視鏡２の挿入部１１が被検者の体腔内に挿入される前においては、アクチュエータ部１５の温度がＴＥ１と略同じ温度になっている。

走査制御部２５ｂは、走査型内視鏡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、メモリ２４に予め格納された制御情報と、メモリ１６に予め格納された電流閾値ＴＨ１及びＴＨ２と、をそれぞれ読み込む。また、走査制御部２５ｂは、入力装置５の走査開始スイッチが操作されたことを検出した際に、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、振幅値Ａｘ１の駆動信号ＤＡと、振幅値Ａｙ１の駆動信号ＤＢと、をそれぞれ生成させるための制御を信号発生器３３に対して行う。

ユーザは、走査型内視鏡２による走査が開始されたことを確認した後、挿入部１１を被検者の体腔内に挿入するための操作を行う。そして、このようなユーザの操作に応じ、走査型内視鏡２の挿入部１１の周辺の温度が漸次上昇するとともに、電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫの大きさが漸次増加してゆく。また、被検者の体腔内に存在する所望の被写体の観察中において、例えば、送水等により走査型内視鏡２の挿入部１１の周辺の温度が変化するに伴い、電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫの大きさが変化する。

走査制御部２５ｂは、入力装置５の走査開始スイッチが操作されたことを検出した後、メモリ１６から読み込んだ電流閾値ＴＨ１を参照しつつ、振幅値Ａｘ１の駆動信号ＤＡ及び振幅値Ａｙ１の駆動信号ＤＢの供給に応じて電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫをモニタリングする。

そして、走査制御部２５ｂは、電流計測値ＭＶＫが漸次増加して電流閾値ＴＨ１に達したことを検出した際に、駆動信号ＤＡの振幅値をＡｘ１からＡｘ２に切り替え、かつ、駆動信号ＤＢの振幅値をＡｙ１からＡｙ２に切り替えるための制御を信号発生器３３に対して行うことにより駆動信号ＤＡ及びＤＢをそれぞれ増幅させるとともに、電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値を電流閾値ＴＨ１から電流閾値ＴＨ２へ切り替えるための動作を行う。

また、走査制御部２５ｂは、電流計測値ＭＶＫが漸次減少して電流閾値ＴＨ２に達したことを検出した際に、駆動信号ＤＡの振幅値をＡｘ２からＡｘ１に切り替え、かつ、駆動信号ＤＢの振幅値をＡｙ２からＡｙ１に切り替えるための制御を信号発生器３３に対して行うことにより駆動信号ＤＡ及びＤＢをそれぞれ減衰させるとともに、電流計測値ＭＶＫの検出閾値を電流閾値ＴＨ２から電流閾値ＴＨ１へ切り替えるための動作を行う。

ここで、出願人の実験結果によれば、駆動信号ＤＡの振幅値Ａｘまたは駆動信号ＤＢの振幅値Ａｙのいずれか一方の振幅値に相当する振幅値ＡＭと、当該一方の振幅値の駆動信号をアクチュエータ部１５に供給する際に流れる電流値Ｉと、の間において、下記数式（４）の一次関数として示すような線形関係が成立することが確認されている。なお、下記数式（４）のα及びβはそれぞれ定数であるものとする。

ＡＭ＝α×Ｉ＋β ・・・（４）

すなわち、上記数式（４）に示した関係によれば、例えば、駆動信号ＤＡの振幅値ＡｘをＡｘ１からＡｘ２に離散的に変化させた際の変化量、または、駆動信号ＤＢの振幅値ＡｙをＡｙ１からＡｙ２に離散的に変化させた際の変化量に応じ、電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫが急峻に変化し得る。

但し、電流閾値ＴＨ１は、振幅値Ａｘ及びＡｙが一定値に保たれる前提で上記数式（３）を用いて設定される値である。そのため、電流閾値ＴＨ１は、アクチュエータ部１５の温度が温度ＴＥ２に達するまでの電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値として用いることができる一方で、前述のような駆動信号の振幅値の離散的な変化に伴って急峻に変化した後の電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値としては用いることができない。従って、例えば、図６に示すように、電流閾値ＴＨ１のみを電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値として用いた場合には、アクチュエータ部１５の温度が漸次上昇して温度ＴＥ２に達したタイミングにおいて駆動信号を増幅させるための動作が行われる反面、アクチュエータ部１５の温度が漸次低下して温度ＴＥ２よりも低い温度である温度ＴＥＸに達するまでは駆動信号を減衰させるための動作が行われないような状況が発生する。図６は、電流閾値ＴＨ１のみを電流計測値の検出用の閾値として用いた場合の動作を説明するための図である。

これに対し、本実施例によれば、図７に示すように、前述のような駆動信号の振幅値の離散的な変化に伴う電流計測値ＭＶＫの急峻な変化が発生したタイミング、すなわち、温度ＴＥ２に達したタイミングにおいて電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値を電流閾値ＴＨ１及びＴＨ２のうちの一方の閾値から他方の閾値に切り替えることにより、例えば、アクチュエータ部１５の温度が漸次上昇して温度ＴＥ２に達したタイミングにおいて駆動信号を増幅させるための動作が行われるようにしているとともに、アクチュエータ部１５の温度が漸次低下して温度ＴＥ２に達したタイミングにおいて駆動信号を減衰させるための動作が行われるようにしている。図７は、電流閾値ＴＨ１及びＴＨ２を電流計測値の検出用の閾値として用いた場合の動作を説明するための図である。

なお、本実施例の走査制御部２５ｂは、例えば、所定の複数のフレーム分の観察画像が画像生成部２５ｄにおいて生成される期間等により規定される一定期間内に電流計測部２５ｃから出力される各電流計測値の平均値を算出し、当該算出した平均値の検出用の閾値として電流閾値ＴＨ１及びＴＨ２を用いるようにしてもよい。具体的には、本実施例の走査制御部２５ｂは、例えば、電流計測部２５ｃから一定期間内に出力される各電流計測値の平均値が漸次増加して電流閾値ＴＨ１に達したことを検出した際に、駆動信号ＤＡの振幅値をＡｘ１からＡｘ２に切り替え、かつ、駆動信号ＤＢの振幅値をＡｙ１からＡｙ２に切り替えるための制御を行うとともに、電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値を電流閾値ＴＨ１から電流閾値ＴＨ２へ切り替えるための動作を行うようにしてもよい。また、本実施例の走査制御部２５ｂは、例えば、電流計測部２５ｃから一定期間内に出力される各電流計測値の平均値が漸次減少して電流閾値ＴＨ２に達したことを検出した際に、駆動信号ＤＡの振幅値をＡｘ２からＡｘ１に切り替え、かつ、駆動信号ＤＢの振幅値をＡｙ２からＡｙ１に切り替えるための制御を行うとともに、電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値を電流閾値ＴＨ２から電流閾値ＴＨ１へ切り替えるための動作を行うようにしてもよい。そして、このような走査制御部２５ｂの動作によれば、例えば、電流閾値ＴＨ１またはＴＨ２付近で変化する電流計測値ＭＶＫが電流計測部２５ｃから出力されることに起因し、駆動信号の振幅値が頻繁に切り替わるような状況の発生を極力防止することができる。

また、本実施例の走査制御部２５ｂは、電流計測値ＭＶＫが電流閾値ＴＨ１及びＴＨ２のうちの一方の電流閾値ＴＨＸに達した際に、アクチュエータ部１５に供給される駆動信号の振幅値を瞬時に切り替えるものに限らず、例えば、１０秒程度に設定された所定の期間ＰＴにおける電流計測値ＭＶＫの変化を無視しつつ、当該所定の期間ＰＴを費やしてアクチュエータ部１５に供給される駆動信号の振幅値を漸次変化させるようにしてもよい。なお、このような動作を行う場合においては、例えば、所定の期間ＰＴが経過した直後の電流計測値ＭＶＫが電流閾値ＴＨ１及びＴＨ２のうちの他方の電流閾値ＴＨＹに達していなかった場合に、アクチュエータ部１５に供給される駆動信号の振幅値を漸次変化させることにより、電流計測値ＭＶＫが電流閾値ＴＨＸに達した際の駆動信号の振幅値に戻すような動作を併せて行うようにすればよい。そして、前述のような走査制御部２５ｂの動作によれば、例えば、アクチュエータ部１５に供給される駆動信号の振幅値の切り替えに伴って表示装置４に表示される観察画像の表示状態が変化する際に生じる視覚的な違和感を軽減することができる。

また、本実施例の走査制御部２５ｂは、アクチュエータ部１５の温度が漸次上昇して温度ＴＥ２に達した直後に電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫをそのまま電流閾値ＴＨ２として取得するものに限らず、例えば、上記数式（３）及び当該電流計測値ＭＶＫを用いた演算を行うことにより、温度ＴＥ２よりも２〜３℃程度低い所定の温度ＴＥ３に相当する電流値を算出し、当該算出した電流値を電流閾値ＴＨ２として取得するようにしてもよい。そして、このような走査制御部２５ｂの動作によれば、例えば、電流閾値ＴＨ１またはＴＨ２付近で変化する電流計測値ＭＶＫが電流計測部２５ｃから出力されることに起因し、駆動信号の振幅値が頻繁に切り替わるような状況の発生を極力防止することができる。

一方、本実施例によれば、走査型内視鏡２の製造時に取得した電流閾値ＴＨ２が電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値として用いられるものに限らず、例えば、ユーザによる走査型内視鏡２の使用時に取得した電流閾値ＴＨ２が電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値として用いられるようにしてもよい。このような場合における具体的な動作について、以下に説明する。なお、以降においては、簡単のため、既述の構成等に関する具体的な説明を適宜省略するものとする。

ユーザは、被検者の体腔内の観察を行う前に、走査型内視鏡システム１の各部を接続して電源をオンした後、入力装置５の走査開始スイッチを操作することにより、走査型内視鏡２による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。

走査制御部２５ｂは、走査型内視鏡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、メモリ２４に予め格納された制御情報と、メモリ１６に予め格納された電流閾値ＴＨ１と、をそれぞれ読み込む。また、走査制御部２５ｂは、入力装置５の走査開始スイッチが操作されたことを検出した際に、メモリ２４から読み込んだ制御情報に基づき、振幅値Ａｘ１の駆動信号ＤＡと、振幅値Ａｙ１の駆動信号ＤＢと、をそれぞれ生成させるための制御を信号発生器３３に対して行う。

ユーザは、走査型内視鏡２による走査が開始されたことを確認した後、挿入部１１を被検者の体腔内に挿入するとともに、当該体腔内に存在する所望の被写体の観察を行う。そして、このようなユーザの操作に応じ、走査型内視鏡２の挿入部１１の周辺の温度が変化するとともに、電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫの大きさが変化する。

走査制御部２５ｂは、電流計測値ＭＶＫが漸次増加して電流閾値ＴＨ１に達したことを検出した際に、駆動信号ＤＡの振幅値をＡｘ１からＡｘ２に切り替え、かつ、駆動信号ＤＢの振幅値をＡｙ１からＡｙ２に切り替えるための制御を信号発生器３３に対して行うことにより、アクチュエータ部１５へ供給される駆動信号ＤＡ及びＤＢをそれぞれ増幅させる。

走査制御部２５ｂは、本体装置３の電源がオンされてから最初に駆動信号ＤＡの振幅値をＡｘ１からＡｘ２に切り替え、かつ、本体装置３の電源がオンされてから最初に駆動信号ＤＢの振幅値をＡｙ１からＡｙ２に切り替えた直後のタイミングにおいて電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫを電流閾値ＴＨ２として取得する。

そして、走査制御部２５ｂは、例えば、本体装置３の電源がオンされている期間中において、電流計測部２５ｃから出力される電流計測値ＭＶＫに応じ、アクチュエータ部１５へ供給される駆動信号ＤＡ及びＤＢの振幅値を切り替えるとともに、電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値を電流閾値ＴＨ１またはＴＨ２に切り替える。

一方、ユーザは、走査型内視鏡２による体腔内の所望の被写体の観察を完了した後、挿入部１１を被検者の体腔内から抜去するための操作を行うとともに、本体装置３の電源をオンからオフに切り替えるための操作を行う。

走査制御部２５ｂは、本体装置３の電源がオフされた際に、本体装置３の電源がオンされている期間中に電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値として用いていた電流閾値ＴＨ２を破棄するための処理を行う。

すなわち、以上に述べたような走査制御部２５ｂの動作によれば、走査型内視鏡２による体腔内の所望の被写体の観察が行われる毎に新たな電流閾値ＴＨ２が取得される。そのため、以上に述べたような走査制御部２５ｂの動作によれば、例えば、走査型内視鏡２の使用回数に応じてアクチュエータ部１５の特性が経時変化するような場合であっても、アクチュエータ部１５の現在の状態に応じた適切な電流閾値ＴＨ２を取得することができる。

以上に述べたように、本実施例によれば、アクチュエータ部１５に供給される駆動信号の振幅値をアクチュエータ部１５の温度変化に応じて離散的に変化させるとともに、当該振幅値を変化させたタイミングにおいて電流計測値ＭＶＫの検出用の閾値として用いられる電流閾値ＴＨ１及びＴＨ２を切り替えるようにしている。そのため、本実施例によれば、走査型内視鏡の使用環境の温度変化に伴う画質の低下の発生を極力抑制することができる。

なお、本実施例においては、例えば、電流計測部２５ｃから出力される電流計測値が所定値以下になった場合に、照明用ファイバ１２の揺動状態に係る不具合が発生している旨をユーザに報知するための動作が行われるようにしてもよい。

本発明は、上述した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、２０１５年７月７日に日本国に出願された特願２０１５−１３６３８５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。

Claims

光源部から供給される照明光を導光して端部から出射する光ファイバと、
前記光ファイバの端部を揺動することにより、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ように構成された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駆動信号を生成して供給するように構成された駆動信号生成部と、
前記駆動信号生成部から前記アクチュエータ部へ供給される前記駆動信号の電流値を電流計測値として計測するように構成された電流計測部と、
前記電流計測値が漸次変化して第１の閾値に達したことを検出した際に、前記駆動信号の振幅値を第１の振幅値から前記第１の振幅値とは異なる第２の振幅値に切り替えるための制御を前記駆動信号生成部に対して行うとともに、前記電流計測値の検出用の閾値を前記第１の閾値から前記第１の閾値とは異なる第２の閾値に切り替えるように構成された制御部と、
を有することを特徴とする走査型内視鏡システム。
前記制御部は、前記電流計測値が漸次増加して前記第１の閾値に達したことを検出した際に、前記駆動信号の振幅値を前記第１の振幅値から前記第１の振幅値よりも大きな前記第２の振幅値に切り替えるための制御を前記駆動信号生成部に対して行うとともに、前記電流計測値の検出用の閾値を前記第１の閾値から前記第１の閾値よりも大きな前記第２の閾値に切り替える
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。
前記制御部は、さらに、前記電流計測値が漸次減少して前記第２の閾値に達したことを検出した際に、前記駆動信号の振幅値を前記第２の振幅値から前記第１の振幅値に切り替えるための制御を前記駆動信号生成部に対して行うとともに、前記電流計測値の検出用の閾値を前記第２の閾値から前記第１の閾値に切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の走査型内視鏡システム。
前記第１の閾値は、前記第１の振幅値の前記駆動信号が供給されている前記アクチュエータ部の温度が所定の温度に達したタイミングにおいて前記電流計測値として計測される電流値である
ことを特徴とする請求項２に記載の走査型内視鏡システム。
前記第２の閾値は、前記駆動信号の振幅値が前記第１の振幅値から前記第２の振幅値に切り替えられた直後のタイミングにおいて前記電流計測値として計測される電流値であることを特徴とする請求項２に記載の走査型内視鏡システム。
前記第２の閾値は、前記制御部、前記駆動信号生成部及び前記電流計測部を有する本体装置の電源がオンされている最中に取得されるとともに、前記光ファイバ及び前記アクチュエータ部を有する走査型内視鏡に設けられたメモリに格納される
ことを特徴とする請求項５に記載の走査型内視鏡システム。
前記第２の閾値は、前記制御部、前記駆動信号生成部及び前記電流計測部を有する本体装置の電源がオンされている最中に取得されるとともに、前記本体装置の電源がオフされた際に破棄される
ことを特徴とする請求項５に記載の走査型内視鏡システム。
前記制御部は、前記電流計測部により一定期間内に計測された各電流計測値の平均値が漸次変化して前記第１の閾値に達したことを検出した際に、前記駆動信号の振幅値を前記第１の振幅値から前記第２の振幅値に切り替えるための制御を前記駆動信号生成部に対して行うとともに、前記電流計測値の検出用の閾値を前記第１の閾値から前記第２の閾値に切り替える
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。