WO2014065025A1 - 走査型内視鏡システム - Google Patents

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drive
light
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drive signal
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悠次 酒井
佳也 沖田
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • G02B26/103—Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements

Definitions

  • the present invention relates to a scanning endoscope system, and more particularly to a scanning endoscope system that scans a subject to acquire an image.
  • a scanning endoscope that does not include a solid-state imaging device in a portion corresponding to the above-described insertion portion, and a system that includes the scanning endoscope are known. ing.
  • a system including a scanning endoscope has, for example, a scanning pattern in which a subject is set in advance by swinging a distal end portion of an illumination fiber that guides illumination light emitted from a light source unit.
  • the two-dimensional scanning is performed so that the return light from the subject is received by a light receiving fiber disposed around the illumination fiber, and an image of the subject is generated based on the return light received by the light receiving fiber.
  • a scanning beam system disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0218824 is known as one having a configuration similar to such a system.
  • a resistance corresponding to the thickness of the piezoelectric element in the polarization direction is applied to an actuator configured to include a piezoelectric element that has been previously polarized.
  • the illumination fiber is configured to be swung by applying a voltage that does not exceed the magnitude of the electric field.
  • the scanning endoscope is configured using the actuator as described above, it is necessary to reduce the thickness of the piezoelectric element in the polarization direction as much as possible when realizing the diameter reduction of the insertion portion.
  • the actuator as described above the limit of the applied voltage required to maintain the polarization of the piezoelectric element is reduced due to the decrease in the magnitude of the coercive electric field as the thickness of the piezoelectric element in the polarization direction decreases. There is a problem that a relatively severe restriction is imposed on the value.
  • US application publication No. 2008/0218824 does not particularly mention a technique that can solve the above-mentioned problems. Therefore, according to the configuration disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0218824, for example, there is a problem that the scanning range of the subject by the scanning endoscope cannot be expanded beyond a predetermined range.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a scanning endoscope system capable of expanding the scanning range of a subject as compared with the conventional art.
  • a scanning endoscope system includes a light guide unit that guides illumination light emitted from a light source, and a pair of drive units that are disposed at positions facing each other with the light guide unit interposed therebetween.
  • the light scanning unit can swing the light guide unit so that the irradiation position of the illumination light applied to the subject draws a locus corresponding to a predetermined scanning pattern.
  • a first drive signal having a waveform centered on a predetermined positive voltage value with respect to one of the pair of drive units disposed along a predetermined axial direction in the optical scanning unit.
  • Drive signal output configured to output a second drive signal having a waveform centered on a predetermined negative voltage value to the other drive unit of the pair of drive units.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a scanning endoscope system according to an embodiment.
  • the scanning endoscope system 1 includes a scanning endoscope 2 that is inserted into a body cavity of a subject, a main body device 3 that is connected to the scanning endoscope 2, and And a monitor 4 connected to the main unit 3.
  • the scanning endoscope 2 has an insertion portion 11 formed with an elongated shape and flexibility that can be inserted into a body cavity of a subject. Note that a connector (not shown) or the like for detachably connecting the scanning endoscope 2 to the main body device 3 is provided at the proximal end portion of the insertion portion 11.
  • a portion from the base end portion to the distal end portion in the insertion portion 11 has a function as a light guide portion that guides the illumination light supplied from the light source unit 21 of the main body device 3 to the condensing optical system 14.
  • the fiber 12 and the light receiving fiber 13 that receives the return light from the subject and guides it to the detection unit 23 of the main body device 3 are respectively inserted.
  • the end including the light incident surface of the illumination fiber 12 is disposed in a multiplexer 32 provided inside the main unit 3. Further, the end portion including the light emission surface of the illumination fiber 12 is disposed in a state in which it is not fixed by a fixing member or the like in the vicinity of the light incident surface of the lens 14 a provided at the distal end portion of the insertion portion 11.
  • the end including the light incident surface of the light receiving fiber 13 is fixedly disposed around the light emitting surface of the lens 14 b at the distal end surface of the distal end portion of the insertion portion 11. Further, the end including the light emitting surface of the light receiving fiber 13 is disposed in a duplexer 36 provided inside the main body device 3.
  • the condensing optical system 14 includes a lens 14a and a lens 14b, and is configured to condense the illumination light incident from the illumination fiber 12 and output the light to the subject.
  • an actuator portion 15 that is driven based on a drive signal output from the driver unit 22 of the main body device 3 is provided.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the actuator unit provided in the scanning endoscope.
  • a ferrule 41 as a joining member is disposed between the illumination fiber 12 and the actuator unit 15.
  • the ferrule 41 is made of, for example, zirconia (ceramic) or nickel.
  • the ferrule 41 is formed as a quadrangular prism, and has side surfaces 42 a and 42 c that are perpendicular to the X-axis direction (left-right direction of the paper surface) and the Y-axis direction (up-down direction of the paper surface). Vertical side surfaces 42b and 42d.
  • the illumination fiber 12 is fixedly arranged at the center of the ferrule 41.
  • the ferrule 41 may be formed in a shape other than the quadrangular column as long as it is a rectangular column.
  • the actuator section 15 includes an actuator 15a disposed along the side surface 42a, an actuator 15b disposed along the side surface 42b, an actuator 15c disposed along the side surface 42c, and a side surface 42d. And an actuator 15d arranged along the line.
  • the actuator unit 15 having a function as an optical scanning unit is located along the X-axis direction at a position facing the Y-axis (or symmetric with respect to the Y-axis) with the illumination fiber 12 interposed therebetween.
  • Actuators 15a, 15b, 15c, and 15d are configured to be driven in accordance with a drive signal output from the driver unit 22, respectively.
  • the actuator 15a is formed of, for example, a piezoelectric element that has been previously polarized so that the polarization direction coincides with the negative direction of the X axis (the direction from the right to the left in FIG. 2).
  • the Z-axis direction paper surface Z
  • a negative voltage when a negative voltage is applied (when the direction of the electric field generated with the supply of the drive signal is opposite to the polarization direction). It is comprised so that it may extend along an axial direction.
  • the actuator 15b is formed of, for example, a piezoelectric element that has been previously polarized so that the polarization direction coincides with the negative direction of the Y axis (the direction from the top to the bottom of FIG. 2). In accordance with the output drive signal, it contracts along the Z-axis direction when a positive voltage is applied, and expands along the Z-axis direction when a negative voltage is applied. It is configured.
  • the actuator 15c is formed of, for example, a piezoelectric element that has been subjected to polarization processing so that the polarization direction coincides with the negative direction of the X axis, and has a negative value according to the drive signal output from the driver unit 22. It is configured to contract along the Z-axis direction when a voltage is applied and to extend along the Z-axis direction when a positive voltage is applied.
  • the actuator 15d is formed of, for example, a piezoelectric element that has been previously polarized so that the polarization direction coincides with the negative direction of the Y-axis, and has a negative value according to the drive signal output from the driver unit 22. It is configured to contract along the Z-axis direction when a voltage is applied and to extend along the Z-axis direction when a positive voltage is applied.
  • the actuator unit 15 is not limited to the actuator unit 15a-15d having the polarization direction and the expansion / contraction direction as described above, and other polarization directions and expansion / contraction directions are provided.
  • the actuator unit 15 may be configured using the actuators 15a to 15d.
  • a memory 16 Inside the insertion unit 11 is provided a memory 16 in which endoscope information including various pieces of information such as individual identification information of the scanning endoscope 2 is stored in advance.
  • the endoscope information stored in the memory 16 is read by the controller 25 of the main body device 3 when the scanning endoscope 2 and the main body device 3 are connected.
  • the main unit 3 includes a light source unit 21, a driver unit 22, a detection unit 23, a memory 24, and a controller 25.
  • the light source unit 21 includes a light source 31a, a light source 31b, a light source 31c, and a multiplexer 32.
  • the light source 31 a includes, for example, a laser light source and the like, and is configured to emit red wavelength band light (hereinafter also referred to as R light) to the multiplexer 32 when turned on under the control of the controller 25. Yes.
  • R light red wavelength band light
  • the light source 31b includes a laser light source, for example, and is configured to emit light in a green wavelength band (hereinafter also referred to as G light) to the multiplexer 32 when turned on under the control of the controller 25. Yes.
  • G light a green wavelength band
  • the light source 31c includes, for example, a laser light source, and is configured to emit light in a blue wavelength band (hereinafter also referred to as B light) to the multiplexer 32 when turned on under the control of the controller 25. Yes.
  • B light a blue wavelength band
  • the multiplexer 32 multiplexes the R light emitted from the light source 31a, the G light emitted from the light source 31b, and the B light emitted from the light source 31c onto the light incident surface of the illumination fiber 12. It is configured so that it can be supplied.
  • the driver unit 22 has a function as a drive signal output unit, and includes a signal generator 33, D / A converters 34a and 34b, and an amplifier 35.
  • the signal generator 33 Based on the control of the controller 25, the signal generator 33 generates a drive signal for swinging the end including the light emitting surface of the illumination fiber 12 and outputs the drive signal to the D / A converters 34a and 34b. It is configured.
  • the D / A converters 34 a and 34 b are configured to convert the digital drive signal output from the signal generator 33 into an analog drive signal and output the analog drive signal to the amplifier 35.
  • the amplifier 35 is configured to amplify the drive signals output from the D / A converters 34 a and 34 b and output the amplified drive signals to the actuator unit 15.
  • the detection unit 23 includes a duplexer 36, detectors 37a, 37b, and 37c, and A / D converters 38a, 38b, and 38c.
  • the demultiplexer 36 includes a dichroic mirror and the like, and separates the return light emitted from the light emitting surface of the light receiving fiber 13 into light for each of R (red), G (green), and B (blue) color components. And it is comprised so that it may radiate
  • the detector 37a detects the intensity of the R light output from the duplexer 36, generates an analog R signal corresponding to the detected intensity of the R light, and outputs the analog R signal to the A / D converter 38a. It is configured.
  • the detector 37b detects the intensity of the G light output from the duplexer 36, generates an analog G signal corresponding to the detected intensity of the G light, and outputs the analog G signal to the A / D converter 38b. It is configured.
  • the detector 37c detects the intensity of the B light output from the duplexer 36, generates an analog B signal according to the detected intensity of the B light, and outputs the analog B signal to the A / D converter 38c. It is configured.
  • the A / D converter 38a is configured to convert the analog R signal output from the detector 37a into a digital R signal and output it to the controller 25.
  • the A / D converter 38b is configured to convert the analog G signal output from the detector 37b into a digital G signal and output it to the controller 25.
  • the A / D converter 38c is configured to convert the analog B signal output from the detector 37c into a digital B signal and output it to the controller 25.
  • the memory 24 stores in advance a control program for controlling the main device 3.
  • the memory 24 stores endoscope information read by the controller 25 of the main body device 3.
  • the controller 25 includes a CPU and the like, and is configured to read a control program stored in the memory 24 and control the light source unit 21 and the driver unit 22 based on the read control program.
  • the actuator unit 15 having a function as a light scanning unit determines the irradiation position of the illumination light applied to the subject based on the drive signal output from the driver unit 22 according to the control of the controller 25 as described above.
  • the illumination fiber 12 can be swung so as to draw a locus corresponding to a predetermined scanning pattern.
  • the controller 25 operates so as to store the endoscope information output from the memory 16 in the memory 24 when the insertion unit 11 is connected to the main body device 3.
  • the controller 25 is configured to generate an image based on the R signal, the G signal, and the B signal output from the detection unit 23 and display the generated image on the monitor 4.
  • the endoscope information stored in the memory 16 of the insertion unit 11 is read by the controller 25, and the read endoscope information is stored in the memory 24. Is done.
  • the controller 25 stores the endoscope information read from the memory 16 in the memory 24 and then controls the light source unit 21 to switch the light sources 31a and 31b and the light source 31c from off to on.
  • the driver unit 22 is controlled to output the second drive signal from the signal generator 33.
  • the signal generator 33 Based on the control of the controller 25, the signal generator 33 generates, for example, a first drive signal having a waveform as shown in FIG. 3 as a drive signal for driving the actuators 15a and 15b, and performs D / A It outputs to the converter 34a.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a waveform of a first drive signal used for driving an actuator unit provided in the scanning endoscope.
  • the signal generator 33 periodically changes the voltage value around a positive voltage value VP1 greater than 0, and the coercive electric field in the actuators 15a and 15b.
  • a sine wave having an amplitude value (peak value) that does not exceed (does not fall below) the corresponding negative voltage value VN1 is generated as the first drive signal (see FIG. 3).
  • the signal generator 33 generates a second drive signal having a waveform as shown in FIG. 4 as a drive signal for driving the actuators 15c and 15d based on the control of the controller 25, for example. / A converter 34b.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a waveform of a second drive signal used for driving an actuator unit provided in the scanning endoscope.
  • the signal generator 33 periodically changes the voltage value around the negative voltage value VN2 smaller than 0, and the coercive electric field of the actuators 15c and 15d.
  • a sine wave having an amplitude value (peak value) that does not exceed (does not exceed) the corresponding positive voltage value VP2 is generated as the second drive signal (see FIG. 4).
  • the negative voltage value VN1 described above is a value determined according to the thickness of the piezoelectric element in the polarization direction of the actuators 15a and 15b.
  • the first drive signal generated by the signal generator 33 is output to the actuators 15a and 15b after passing through the D / A converter 34a and the amplifier 35.
  • the second drive signal generated by the signal generator 33 is output to the actuators 15c and 15d after passing through the D / A converter 34b and the amplifier 35.
  • the actuator 15a when the AC voltage corresponding to the first drive signal is applied to the actuator 15a and the AC voltage corresponding to the second drive signal is applied to the actuator 15c, the actuator 15a The force applied to the ferrule 41 due to expansion and contraction cancels out the force applied to the ferrule 41 due to expansion and contraction of the actuator 15c. Therefore, an AC voltage corresponding to the first drive signal is applied to the actuator 15a, and an AC voltage corresponding to the second drive signal is applied to the actuator 15c, whereby the actuators 15a and 15c The illumination fiber 12 can be swung while maintaining the position of the ferrule 41 in the X-axis direction when no voltage is applied to either (the actuators 15a and 15c are not expanded or contracted).
  • the actuator 15b expands and contracts. This cancels out the force applied to the ferrule 41 and the force applied to the ferrule 41 due to the expansion and contraction of the actuator 15d. Therefore, an AC voltage corresponding to the first drive signal is applied to the actuator 15b, and an AC voltage corresponding to the second drive signal is applied to the actuator 15d, whereby the actuators 15b and 15d
  • the illumination fiber 12 can be swung while maintaining the position of the ferrule 41 in the Y-axis direction when no voltage is applied to either (the actuators 15b and 15d are not expanded or contracted).
  • the illumination fiber 12 is swung by a conventional method in which an AC voltage corresponding to a drive signal whose voltage value periodically varies around the voltage value 0 is applied to the actuators 15a to 15d. Need not substantially consider the balance of forces applied to the ferrule 41, while maintaining a negative voltage value corresponding to the coercive electric field in the actuators 15a and 15b in order to maintain the polarization of the actuators 15a to 15d. It is necessary to set the amplitude value within the range of VN1 and the positive voltage value VP2 corresponding to the coercive electric field in the actuators 15c and 15d (within the range of VN1 or more and VP2 or less).
  • an AC voltage corresponding to the first drive signal whose voltage value periodically fluctuates around the positive voltage value VP1 is applied to the actuators 15a and 15b, and a negative voltage is applied. Since the AC voltage corresponding to the second drive signal whose voltage value periodically varies around the voltage value VN2 is applied to the actuators 15c and 15d, the negative voltage value VN1 and the positive voltage value VP2 are applied. The restriction of the amplitude value (peak value) due to is relaxed. As a result, according to the present embodiment, the illumination fiber 12 can be swung in a wider range than in the conventional method, that is, the subject scanning range can be expanded as compared with the conventional method.

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Abstract

　走査型内視鏡システムは、光源から発せられた照明光を導く導光部と、導光部を挟んで対向する位置に配置された一対以上の駆動部を具備するとともに、駆動部を駆動することにより、被写体へ照射される照明光の照射位置が所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように導光部を揺動させる光走査部と、光走査部において所定の軸方向に沿って配置された一対の駆動部のうちの一方の駆動部に対し、所定の正の電圧値を中心とした波形を具備する第１の駆動信号を出力するとともに、一対の駆動部のうちの他方の駆動部に対し、所定の負の電圧値を中心とした波形を具備する第２の駆動信号を出力する駆動信号出力部と、を有する。

Description

走査型内視鏡システム
　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、及び、当該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、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２次元走査し、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する構成を具備するものとしては、例えば、米国出願公開２００８／０２１８８２４号に開示された走査ビームシステムが知られている。
　ところで、前述したような従来の走査型内視鏡においては、例えば、予め分極処理が施された圧電素子を具備して構成されたアクチュエータに対し、当該圧電素子の分極方向の厚みに応じた抵電界の大きさを超えないような電圧を印加することにより、照明用ファイバが揺動されるように構成されている。
　但し、前述のようなアクチュエータを用いて走査型内視鏡を構成する場合には、挿入部の細径化の実現に際し、圧電素子の分極方向の厚みを可能な限り薄くする必要がある。その一方で、前述のようなアクチュエータにおいては、圧電素子の分極方向の厚みの減少に伴って抗電界の大きさが減少することに起因し、当該圧電素子の分極の維持に要する印加電圧の限界値に比較的厳しい制約が課せられてしまう、という問題点がある。
　これに対し、米国出願公開２００８／０２１８８２４号には、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、米国出願公開２００８／０２１８８２４号に開示された構成によれば、例えば、走査型内視鏡による被写体の走査範囲を所定の範囲以上に広げることができない、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、被写体の走査範囲を従来に比べて広げ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、光源から発せられた照明光を導く導光部と、前記導光部を挟んで対向する位置に配置された一対以上の駆動部を具備するとともに、前記駆動部を駆動することにより、被写体へ照射される前記照明光の照射位置が所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように前記導光部を揺動させることが可能な光走査部と、前記光走査部において所定の軸方向に沿って配置された一対の駆動部のうちの一方の駆動部に対し、所定の正の電圧値を中心とした波形を具備する第１の駆動信号を出力するとともに、前記一対の駆動部のうちの他方の駆動部に対し、所定の負の電圧値を中心とした波形を具備する第２の駆動信号を出力するように構成された駆動信号出力部と、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。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータ部の構成を説明するための断面図。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータ部の駆動に用いられる第１の駆動信号の波形の一例を示す図。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータ部の駆動に用いられる第２の駆動信号の波形の一例を示す図。
　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。
　図１から図４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。
　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、走査型内視鏡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。
　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から供給された照明光を集光光学系１４へ導く導光部としての機能を具備する照明用ファイバ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おいて、固定部材等により固定されない状態で配置されている。
　受光用ファイバ１３の光入射面を含む端部は、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の光出射面を含む端部は、本体装置３の内部に設けられた分波器３６に配置されている。
　集光光学系１４は、レンズ１４ａ及びレンズ１４ｂを具備し、照明用ファイバ１２から入射される照明光を集光して被写体へ出射することができるように構成されている。
　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から出力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。
　一方、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、走査型内視鏡に設けられた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。
　図２に示すように、照明用ファイバ１２とアクチュエータ部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２に示すように、四角柱として形成されており、Ｘ軸方向（紙面の左右方向）に対して垂直な側面４２ａ及び４２ｃと、Ｙ軸方向（紙面の上下方向）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。
　アクチュエータ部１５は、図２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。
　換言すると、光走査部としての機能を具備するアクチュエータ部１５は、照明用ファイバ１２を挟んでＹ軸に対向する（あるいはＹ軸に対称な）位置であるとともにＸ軸方向に沿って配置された一対のアクチュエータ１５ａ及び１５ｃと、照明用ファイバ１２を挟んでＸ軸に対向する（あるいはＸ軸に対称な）位置であるとともにＹ軸方向に沿って配置された一対のアクチュエータ１５ｂ及び１５ｄと、を有して構成されている。
　アクチュエータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄは、ドライバユニット２２から出力される駆動信号に応じてそれぞれ駆動するように構成されている。
　アクチュエータ１５ａは、例えば、分極方向がＸ軸の負方向（図２の紙面右から左へ向かう方向）に一致するように予め分極処理が施された圧電素子により形成されており、ドライバユニット２２から出力される駆動信号に応じ、正の値の電圧が印加された際に（駆動信号の供給に伴って発生する電界の方向が分極方向に対して順方向である場合に）Ｚ軸方向（紙面の法線方向）に沿って収縮するとともに、負の値の電圧が印加された際に（駆動信号の供給に伴って発生する電界の方向が分極方向に対して逆方向である場合に）Ｚ軸方向に沿って伸長するように構成されている。
　アクチュエータ１５ｂは、例えば、分極方向がＹ軸の負方向（図２の紙面上から下へ向かう方向）に一致するように予め分極処理が施された圧電素子により形成されており、ドライバユニット２２から出力される駆動信号に応じ、正の値の電圧が印加された際にＺ軸方向に沿って収縮するとともに、負の値の電圧が印加された際にＺ軸方向に沿って伸長するように構成されている。
　アクチュエータ１５ｃは、例えば、分極方向がＸ軸の負方向に一致するように予め分極処理が施された圧電素子により形成されており、ドライバユニット２２から出力される駆動信号に応じ、負の値の電圧が印加された際にＺ軸方向に沿って収縮するとともに、正の値の電圧が印加された際にＺ軸方向に沿って伸長するように構成されている。
　アクチュエータ１５ｄは、例えば、分極方向がＹ軸の負方向に一致するように予め分極処理が施された圧電素子により形成されており、ドライバユニット２２から出力される駆動信号に応じ、負の値の電圧が印加された際にＺ軸方向に沿って収縮するとともに、正の値の電圧が印加された際にＺ軸方向に沿って伸長するように構成されている。
　なお、本実施例によれば、前述したような分極方向及び伸縮方向を具備するアクチュエータ１５ａ～１５ｄを用いてアクチュエータ部１５が構成されるものに限らず、他の分極方向及び伸縮方向を具備するアクチュエータ１５ａ～１５ｄを用いてアクチュエータ部１５が構成されてもよい。
　挿入部１１の内部には、走査型内視鏡２の個体識別情報等の種々の情報を含む内視鏡情報が予め格納されたメモリ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、走査型内視鏡２と本体装置３とが接続された際に、本体装置３のコントローラ２５により読み込まれる。
　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、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、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５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、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５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、を合波して照明用ファイバ１２の光入射面に供給できるように構成されている。
　ドライバユニット２２は、駆動信号出力部としての機能を具備し、信号発生器３３と、Ｄ／Ａ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２５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揺動させるための駆動信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂに出力するように構成されている。
　Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂは、信号発生器３３から出力されたデジタルの駆動信号をアナログ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及び３４ｂから出力された駆動信号を増幅してアクチュエータ部１５へ出力するように構成されている。
　一方、検出ユニット２３は、分波器３６と、検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃと、Ａ／Ｄ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戻り光をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の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２５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２５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２５へ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の制御を行うための制御プログラム等が予め格納されている。また、メモリ２４には、本体装置３のコントローラ２５により読み込まれた内視鏡情報が格納される。
　コントローラ２５は、ＣＰＵ等を具備し、メモリ２４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。すなわち、光走査部としての機能を具備するアクチュエータ部１５は、前述のようなコントローラ２５の制御に応じてドライバユニット２２から出力される駆動信号に基づき、被写体へ照射される照明光の照射位置が所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように照明用ファイバ１２を揺動させることができる。
　コントローラ２５は、挿入部１１が本体装置３に接続された際にメモリ１６から出力される内視鏡情報をメモリ２４に格納させるように動作する。
　コントローラ２５は、検出ユニット２３から出力されるＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号に基づいて画像を生成し、当該生成した画像をモニタ４に表示させるように構成されている。
　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。
　内視鏡システム１の各部の電源が投入されると、挿入部１１のメモリ１６に格納された内視鏡情報がコントローラ２５により読みこまれ、当該読み込まれた内視鏡情報がメモリ２４に格納される。
　コントローラ２５は、メモリ１６から読み込んだ内視鏡情報をメモリ２４に格納した後、光源３１ａ、３１ｂ及び光源３１ｃをオフからオンへ切り替える制御を光源ユニット２１に対して行うとともに、後述の第１及び第２の駆動信号を信号発生器３３から出力させるための制御をドライバユニット２２に対して行う。
　信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、アクチュエータ１５ａ及び１５ｂを駆動するための駆動信号として、例えば、図３に示すような波形を具備する第１の駆動信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａに出力する。図３は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータ部の駆動に用いられる第１の駆動信号の波形の一例を示す図である。
　具体的には、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、例えば、０より大きい正の電圧値ＶＰ１を中心として周期的に電圧値が変動し、かつ、アクチュエータ１５ａ及び１５ｂにおける抗電界に相当する負の電圧値ＶＮ１を超えない（下回らない）ような振幅値（ピーク値）を具備する正弦波を第１の駆動信号として生成する（図３参照）。
　また、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、アクチュエータ１５ｃ及び１５ｄを駆動するための駆動信号として、例えば、図４に示すような波形を具備する第２の駆動信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力する。図４は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータ部の駆動に用いられる第２の駆動信号の波形の一例を示す図である。
　具体的には、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、例えば、０より小さい負の電圧値ＶＮ２を中心として周期的に電圧値が変動し、かつ、アクチュエータ１５ｃ及び１５ｄの抗電界に相当する正の電圧値ＶＰ２を超えない（上回らない）ような振幅値（ピーク値）を具備する正弦波を第２の駆動信号として生成する（図４参照）。
　なお、前述の負の電圧値ＶＮ１は、アクチュエータ１５ａ及び１５ｂにおける圧電素子の分極方向の厚みに応じて決定される値である。また、前述の正の電圧値ＶＰ２は、アクチュエータ１５ｃ及び１５ｄにおける圧電素子の分極方向の厚みに応じて決定される値である。そのため、例えば、分極方向の厚みが互いに同一である圧電素子によりアクチュエータ１５ａ～１５ｄを形成した場合においては、前述の負の電圧値ＶＮ１と正の電圧値ＶＰ２との間にＶＮ１＝－ＶＰ２の関係が成立する。
　一方、前述の第１及び第２の駆動信号は、アクチュエータ１５ａ～１５ｄの駆動に伴ってフェルール４１に対して加えられる力の釣り合いを取るために、互いに同位相であるとともに、ＶＰ１＝－ＶＮ２の関係を具備するように生成される。
　そして、信号発生器３３により生成された第１の駆動信号は、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及びアンプ３５を経た後、アクチュエータ１５ａ及び１５ｂへ出力される。また、信号発生器３３により生成された第２の駆動信号は、Ｄ／Ａ変換器３４ｂ及びアンプ３５を経た後、アクチュエータ１５ｃ及び１５ｄへ出力される。
　ここで、前述の第１の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ａに印加されるとともに、前述の第２の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ｃに印加される場合においては、アクチュエータ１５ａの伸縮によりフェルール４１に対して加えられる力と、アクチュエータ１５ｃの伸縮によりフェルール４１に対して加えられる力と、が相殺される。そのため、前述の第１の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ａに印加されるとともに、前述の第２の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ｃに印加されることにより、アクチュエータ１５ａ及び１５ｃのいずれにも電圧が印加されていない場合（アクチュエータ１５ａ及び１５ｃのいずれも伸縮していない場合）におけるフェルール４１のＸ軸方向の位置を維持しながら、照明用ファイバ１２を揺動することができる。
　また、前述の第１の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ｂに印加されるとともに、前述の第２の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ｄに印加される場合においては、アクチュエータ１５ｂの伸縮によりフェルール４１に対して加えられる力と、アクチュエータ１５ｄの伸縮によりフェルール４１に対して加えられる力と、が相殺される。そのため、前述の第１の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ｂに印加されるとともに、前述の第２の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ｄに印加されることにより、アクチュエータ１５ｂ及び１５ｄのいずれにも電圧が印加されていない場合（アクチュエータ１５ｂ及び１５ｄのいずれも伸縮していない場合）におけるフェルール４１のＹ軸方向の位置を維持しながら、照明用ファイバ１２を揺動することができる。
　ところで、例えば、電圧値０を中心として周期的に電圧値が変動する駆動信号に応じた交流電圧をアクチュエータ１５ａ～１５ｄに印加するような、従来の方式で照明用ファイバ１２を揺動する場合においては、フェルール４１に対して加えられる力の釣り合いを実質的に考慮する必要がない一方で、アクチュエータ１５ａ～１５ｄの分極を維持するために、アクチュエータ１５ａ及び１５ｂにおける抗電界に相当する負の電圧値ＶＮ１と、アクチュエータ１５ｃ及び１５ｄにおける抗電界に相当する正の電圧値ＶＰ２と、の範囲内（ＶＮ１以上かつＶＰ２以下の範囲内）で振幅値を設定する必要がある。
　これに対し、本実施例によれば、正の電圧値ＶＰ１を中心として周期的に電圧値が変動する第１の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ａ及び１５ｂに印加されるとともに、負の電圧値ＶＮ２を中心として周期的に電圧値が変動する第２の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ｃ及び１５ｄに印加されるようにしているため、負の電圧値ＶＮ１及び正の電圧値ＶＰ２による振幅値（ピーク値）の制限が緩和される。その結果、本実施例によれば、従来の方式に比べて広い範囲で照明用ファイバ１２を揺動することができ、すなわち、被写体の走査範囲を従来に比べて広げることができる。
　なお、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、２０１２年１０月２２日に日本国に出願された特願２０１２－２３３０２４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 (5)

  1. 　光源から発せられた照明光を導く導光部と、
    　前記導光部を挟んで対向する位置に配置された一対以上の駆動部を具備するとともに、前記駆動部を駆動することにより、被写体へ照射される前記照明光の照射位置が所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように前記導光部を揺動させることが可能な光走査部と、
    　前記光走査部において所定の軸方向に沿って配置された一対の駆動部のうちの一方の駆動部に対し、所定の正の電圧値を中心とした波形を具備する第１の駆動信号を出力するとともに、前記一対の駆動部のうちの他方の駆動部に対し、所定の負の電圧値を中心とした波形を具備する第２の駆動信号を出力するように構成された駆動信号出力部と、
    　を有することを特徴とする走査型内視鏡システム。
  2. 　前記一方の駆動部及び前記他方の駆動部は、圧電素子によりそれぞれ形成されており、
    　前記第１の駆動信号の振幅値、及び、前記第２の駆動信号の振幅値は、前記圧電素子の抗電界に相当する電圧値を超えないようにそれぞれ設定されている
    　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。
  3. 　前記一方の駆動部及び前記他方の駆動部を形成する前記圧電素子は、前記所定の軸方向に沿った同一の分極方向となるように予め分極処理が施されているとともに、前記分極方向の厚みが互いに同一になるように形成されている
    　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。
  4. 　前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号が互いに同位相であるとともに、
    　前記所定の正の電圧値及び前記所定の負の電圧値のうちの一方の電圧値の正負を反転した値が、前記所定の正の電圧値及び前記所定の負の電圧値のうちの他方の電圧値に等しくなる
    　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。
  5. 　前記被写体へ照射された前記照明光の戻り光を受光する受光部と、
    　前記受光部において受光された前記戻り光の強度に応じた信号を生成して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基づいて前記被写体の画像を生成するように構成された画像生成部と、
    　をさらに有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。
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