WO2014087798A1 - 走査型内視鏡システム - Google Patents

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WO2014087798A1
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drive signal
drive
waveform
endoscope system
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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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    • G02B26/10—Scanning systems
    • 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 having a scanning endoscope has a scanning pattern set in advance, for example, by swinging the tip of an illumination fiber that guides illumination light emitted from a light source unit. Two-dimensional scanning is performed, and 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. It is configured.
  • a scanning beam system disclosed in U.S. Published Application No. 2008/0218824 is known.
  • the illumination fiber is swung by applying a voltage to an actuator formed using a piezoelectric element that has been previously polarized. It is configured to be.
  • 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 scanning a subject with an inexpensive configuration 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.
  • An optical scanning unit capable of swinging the light guide unit by driving the driving unit so that the irradiation position of the illumination light applied to the subject draws a locus corresponding to a predetermined scanning pattern;
  • a voltage value that periodically fluctuates around a first voltage value that is a positive value with respect to one of the pair of driving units arranged along a predetermined axial direction in the optical scanning unit.
  • the first waveform in which the minimum value of the second value is 0 or more, or the second waveform value in which the maximum value of the voltage value that periodically fluctuates around the second voltage value that is a negative value is 0 or less.
  • Outputting a first drive signal having any of the waveforms, and A second drive signal having the same waveform as the first drive signal and having a phase different from the phase of the first drive signal is output to the other drive unit of the pair of drive units.
  • a drive signal output unit configured as described above.
  • 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 The monitor 4 is connected to the main device 3 and the input device 5 is capable of inputting information and giving instructions to the main device 3.
  • the input device 5 is not limited to being configured as a separate device from the main body device 3 as illustrated in FIG. 1.
  • the input device 5 may be configured as an interface integrated with the main body device 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.
  • An illumination fiber having a function as a light guide for guiding the illumination light supplied from the light source unit 21 of the main body device 3 to the condensing optical system 14 is provided in a portion from the proximal end portion to the distal end portion in the insertion portion 11. 12 and a 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, condenses the illumination light incident on the lens 14a via the illumination fiber 12, and emits the collected illumination light from the lens 14b to the subject. It is configured to be able to.
  • 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 a pair that is disposed along the X-axis direction at a position facing the Y-axis (or symmetrical 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 previously polarized so that the polarization direction coincides with the positive direction of the X axis (the direction from the left to the right in 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. That is, in this embodiment, the polarization direction of the piezoelectric element forming the actuator 15a and the polarization direction of the piezoelectric element forming the actuator 15c are opposite to each other.
  • the actuator 15d is formed of, for example, a piezoelectric element that has been previously polarized so that the polarization direction coincides with the positive direction of the Y axis (the direction from the bottom to the top 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. That is, in the present embodiment, the polarization direction of the piezoelectric element forming the actuator 15b and the polarization direction of the piezoelectric element forming the actuator 15d are opposite to each other.
  • the actuator unit 15 is not limited to the actuator 15a having the polarization direction and the expansion / contraction direction as described above, and the actuator 15a having another polarization direction and expansion / contraction direction is used.
  • the actuator unit 15 may be configured using ⁇ 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 has, 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 has, for example, a laser light source and the like, and is configured to emit green wavelength band light (hereinafter also referred to as G light) to the multiplexer 32 when turned on under the control of the controller 25. Yes.
  • G light green wavelength band light
  • the light source 31c has, for example, a laser light source and the like, and is configured to emit blue wavelength band light (hereinafter also referred to as B light) to the multiplexer 32 when turned on under the control of the controller 25. Yes.
  • B light blue wavelength band light
  • 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 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 an optical scanning unit has a predetermined irradiation position of illumination light applied to the subject based on the drive signal output from the driver unit 22 under the control of the controller 25 as described above.
  • the illumination fiber 12 can be swung so as to draw a locus corresponding to the 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 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.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a first drive signal used for driving an actuator unit provided in the scanning endoscope.
  • the signal generator 33 is based on the control of the controller 25, for example, a waveform in which the minimum value VPC of the voltage value that periodically fluctuates around the positive voltage value VPB is 0 or more. And a first drive signal having a phase opposite to that of the second drive signal (described later) in FIG. 4 is generated and output (see FIG. 3).
  • the signal generator 33 generates a second drive signal having a waveform and a phase 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. This is output to the D / A converter 34b.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a second drive signal used for driving an actuator unit provided in the scanning endoscope.
  • the signal generator 33 is based on the control of the controller 25, for example, the same waveform as the first drive signal in FIG. 3 (a voltage that periodically fluctuates around a positive voltage value VPB). And a second drive signal having a phase opposite to the phase of the first drive signal in FIG. 3 is generated and output (FIG. 4). reference).
  • the voltage value VPB described above is the same value in the first drive signal and the second drive signal, and is a fixed value set in advance as long as the minimum value VPC of the voltage value is 0 or more. Alternatively, it may be a variable value that can be changed according to the operation of the input device 5.
  • the first drive signal of FIG. 3 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 of FIG. 4 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.
  • an AC voltage corresponding to the first drive signal having the waveform and phase as shown in FIG. 3 is applied to the actuators 15a and 15b, and according to the second drive signal having the waveform and phase as shown in FIG.
  • the actuators 15c and 15d By applying the alternating voltage to the actuators 15c and 15d, it is possible to balance the force applied to the ferrule 41 as the actuators 15a to 15d are driven.
  • the illumination fiber 12 is swung in a conventional manner in which an AC voltage corresponding to a drive signal having a positive and negative amplitude with a voltage value 0 as the center is applied to the actuators 15a to 15d, Therefore, it is necessary to configure the main unit 3 using a relatively expensive amplifier (as the amplifier 35) that amplifies both the negative and negative amplitudes.
  • the AC voltage corresponding to the drive signal having a waveform such that the minimum value VPC of the voltage value that periodically fluctuates around the positive voltage value VPB is 0 or more.
  • the main unit 3 can be configured using a relatively inexpensive amplifier (as the amplifier 35) that amplifies only the positive amplitude.
  • the first drive signal having the waveform and phase as shown in FIG. 3 it has the waveform and phase as shown in FIG.
  • the first drive signal is output to the actuators 15a and 15b
  • the second drive signal having the waveform and phase as shown in FIG. 6 is used instead of the second drive signal having the waveform and phase as shown in FIG.
  • the drive signal may be output to the actuators 15c and 15d.
  • 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 and a phase as shown in FIG. 5 as a drive signal for driving the actuators 15a and 15b. Output to the A converter 34a.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example different from FIG. 3 of the first drive signal used for driving the actuator unit provided in the scanning endoscope.
  • the signal generator 33 is based on the control of the controller 25, for example, a waveform such that the maximum value VNC of the voltage value that periodically varies around the negative voltage value VNB is 0 or less. And a first drive signal having a phase opposite to that of the second drive signal (described later) in FIG. 6 is generated and output (see FIG. 5).
  • the signal generator 33 generates, for example, a second drive signal having a waveform and a phase as shown in FIG. 6 as a drive signal for driving the actuators 15c and 15d based on the control of the controller 25. This is output to the D / A converter 34b.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example different from FIG. 4 of the second drive signal used for driving the actuator unit provided in the scanning endoscope.
  • the signal generator 33 is based on the control of the controller 25, for example, the same waveform as the first drive signal in FIG. 5 (a voltage that periodically fluctuates around the negative voltage value VNB). And a second drive signal having a phase opposite to the phase of the first drive signal in FIG. 5 is generated and output (FIG. 6). reference).
  • the voltage value VNB described above is the same value in the first drive signal and the second drive signal, and is a fixed value set in advance as long as the maximum voltage value VNC is 0 or less. Alternatively, it may be a variable value that can be changed according to the operation of the input device 5.
  • the first drive signal of FIG. 5 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 of FIG. 6 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 unit 15 (actuators 15c and 15d), the polarization direction of the piezoelectric element forming the actuator 15c is changed.
  • an electric field in the reverse direction (negative direction of the X axis) is generated, and an electric field in the reverse direction (negative direction of the Y axis) is generated with respect to the polarization direction of the piezoelectric element forming the actuator 15d.
  • an AC voltage corresponding to the first drive signal having the waveform and phase as shown in FIG. 5 is applied to the actuators 15a and 15b, and in response to the second drive signal having the waveform and phase as shown in FIG.
  • the actuators 15c and 15d By applying the alternating voltage to the actuators 15c and 15d, it is possible to balance the force applied to the ferrule 41 as the actuators 15a to 15d are driven.
  • the illumination fiber 12 is swung in a conventional manner in which an AC voltage corresponding to a drive signal having a positive and negative amplitude with a voltage value 0 as the center is applied to the actuators 15a to 15d, Therefore, it is necessary to configure the main unit 3 using a relatively expensive amplifier (as the amplifier 35) that amplifies both the negative and negative amplitudes.
  • the AC voltage corresponding to the drive signal having a waveform in which the maximum value VNC of the voltage value that periodically fluctuates around the negative voltage value VNB is 0 or less.
  • the actuators 15a to 15d are applied to the actuators 15a to 15d, respectively, so that the main unit 3 can be configured using a relatively inexpensive amplifier (as the amplifier 35) that amplifies only the negative amplitude.
  • the present modification it is possible to scan the subject with a configuration that is less expensive than the conventional one while maintaining the same function as the conventional scanning endoscope system.

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Abstract

　走査型内視鏡システムは、照明用ファイバと、照明用ファイバ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有するアクチュエータ部と、アクチュエータ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、正の電圧値を中心として周期的に変動する電圧値の最小値が０以上となるような第１の波形、または、負の電圧値を中心として周期的に変動する電圧値の最大値が０以下となるような第２の波形のいずれかを有する第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、第１の駆動信号と同一の波形を有するとともに、第１の駆動信号の位相とは異なる位相を有する第２の駆動信号を出力するドライバユニットと、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有して構成されたシステムが知られている。
　具体的には、走査型内視鏡を有するシステムは、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有するものとしては、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用いて形成されたアクチュエータに対して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。
　そして、米国出願公開２００８／０２１８８２４号には、０を中心として正負の振幅を有する駆動信号に応じた交流電圧を圧電素子に印加することにより、前述の照明用ファイバに相当する光学ファイバを揺動させるような構成が開示されている。
　しかし、前述のような駆動信号に応じた交流電圧を圧電素子に印加する場合には、正の振幅及び負の振幅の両方を増幅する比較的高価なアンプを用いてシステムを構成する必要が生じる。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、走査ビームシステムを製造する際のコストが増加してしまう、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、従来に比べて安価な構成で被写体の走査を行う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有するとともに、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、正の値である第１の電圧値を中心として周期的に変動する電圧値の最小値が０以上となるような第１の波形、または、負の値である第２の電圧値を中心として周期的に変動する電圧値の最大値が０以下となるような第２の波形のいずれかを有する第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、前記第１の駆動信号と同一の波形を有するとともに、前記第１の駆動信号の位相とは異なる位相を有する第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１の駆動信号の、図３とは異なる例を示す図。 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、図４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。
　図１から図６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、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。なお、入力装置５は、図１に示したような本体装置３とは別体の装置として構成されているものに限らず、例えば、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。
　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有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を有し、照明用ファイバ１２を経てレンズ１４ａに入射される照明光を集光し、当該集光された照明光をレンズ１４ｂから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に示す位置関係を有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有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軸の正方向（図２の紙面左から右へ向かう方向）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。すなわち、本実施例においては、アクチュエータ１５ａを形成する圧電素子の分極方向と、アクチュエータ１５ｃを形成する圧電素子の分極方向と、が相互に逆方向とな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軸の正方向（図２の紙面下から上へ向かう方向）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。すなわち、本実施例においては、アクチュエータ１５ｂを形成する圧電素子の分極方向と、アクチュエータ１５ｄを形成する圧電素子の分極方向と、が相互に逆方向とな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有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有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有し、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有し、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有し、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有し、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有し、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等を有し、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有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有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。
　走査型内視鏡システム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に示すような波形及び位相を有する第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、正の値である電圧値ＶＰＢを中心として周期的に変動する電圧値の最小値ＶＰＣが０以上となるような波形を有するとともに、図４の第２の駆動信号（後述）の位相に対して逆の位相を有する第１の駆動信号を生成して出力する（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に示すような波形及び位相を有する第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、図３の第１の駆動信号と同一の波形（正の値である電圧値ＶＰＢを中心として周期的に変動する電圧値の最小値ＶＰＣが０以上となるような波形）を有するとともに、図３の第１の駆動信号の位相に対して逆の位相を有する第２の駆動信号を生成して出力する（図４参照）。
　なお、前述の電圧値ＶＰＢは、第１の駆動信号及び第２の駆動信号において同一の値であるとともに、電圧値の最小値ＶＰＣが０以上となる限りにおいては、予め設定された固定値であってもよく、または、入力装置５の操作に応じて変更可能な可変値であってもよい。
　一方、信号発生器３３により生成された図３の第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により生成された図４の第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。
　そして、図３のような波形及び位相を有する第１の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ部１５（アクチュエータ１５ａ及び１５ｂ）に印加された際に、アクチュエータ１５ａを形成する圧電素子の分極方向に対して順方向（Ｘ軸の負方向）の電界が発生するとともに、アクチュエータ１５ｂを形成する圧電素子の分極方向に対して順方向（Ｙ軸の負方向）の電界が発生する。また、図４のような波形及び位相を有する第２の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ部１５（アクチュエータ１５ｃ及び１５ｄ）に印加された際に、アクチュエータ１５ｃを形成する圧電素子の分極方向に対して順方向（Ｘ軸の正方向）の電界が発生するとともに、アクチュエータ１５ｄを形成する圧電素子の分極方向に対して順方向（Ｙ軸の正方向）の電界が発生する。
　すなわち、図３のような波形及び位相を有する第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、図４のような波形及び位相を有する第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に印加されることにより、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ことができる。
　ところで、例えば、電圧値０を中心として正負の振幅を有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、正の振幅及び負の振幅の両方を増幅する比較的高価なアンプを（アンプ３５として）用いて本体装置３を構成する必要が生じる。
　これに対し、本実施例によれば、正の値である電圧値ＶＰＢを中心として周期的に変動する電圧値の最小値ＶＰＣが０以上となるような波形を有する駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ａ～１５ｄにそれぞれ印加されるようにしているため、正の振幅のみを増幅する比較的安価なアンプを（アンプ３５として）用いて本体装置３を構成することができる。その結果、本実施例によれば、従来の走査型内視鏡システムと同様の機能を維持しつつ、従来に比べて安価な構成で被写体の走査を行うことができる。
　なお、以上に述べたような実施例の構成を適宜変形することにより、例えば、図３のような波形及び位相を有する第１の駆動信号の代わりに、図５のような波形及び位相を有する第１の駆動信号がアクチュエータ１５ａ及び１５ｂへ出力されるようにするとともに、図４のような波形及び位相を有する第２の駆動信号の代わりに、図６のような波形及び位相を有する第２の駆動信号がアクチュエータ１５ｃ及び１５ｄへ出力されるようにしてもよい。このような構成を有する場合の動作等について、既述の内容を適宜省略しつつ、以下に説明する。
　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５に示すような波形及び位相を有する第１の駆動信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａに出力する。図５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、図３とは異なる例を示す図である。
　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、負の値である電圧値ＶＮＢを中心として周期的に変動する電圧値の最大値ＶＮＣが０以下となるような波形を有するとともに、図６の第２の駆動信号（後述）の位相に対して逆の位相を有する第１の駆動信号を生成して出力する（図５参照）。
　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６に示すような波形及び位相を有する第２の駆動信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力する。図６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、図４とは異なる例を示す図である。
　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、図５の第１の駆動信号と同一の波形（負の値である電圧値ＶＮＢを中心として周期的に変動する電圧値の最大値ＶＮＣが０以下となるような波形）を有するとともに、図５の第１の駆動信号の位相に対して逆の位相を有する第２の駆動信号を生成して出力する（図６参照）。
　なお、前述の電圧値ＶＮＢは、第１の駆動信号及び第２の駆動信号において同一の値であるとともに、電圧値の最大値ＶＮＣが０以下となる限りにおいては、予め設定された固定値であってもよく、または、入力装置５の操作に応じて変更可能な可変値であってもよい。
　一方、信号発生器３３により生成された図５の第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により生成された図６の第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。
　そして、図５のような波形及び位相を有する第１の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ部１５（アクチュエータ１５ａ及び１５ｂ）に印加された際に、アクチュエータ１５ａを形成する圧電素子の分極方向に対して逆方向（Ｘ軸の正方向）の電界が発生するとともに、アクチュエータ１５ｂを形成する圧電素子の分極方向に対して逆方向（Ｙ軸の正方向）の電界が発生する。また、図６のような波形及び位相を有する第２の駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ部１５（アクチュエータ１５ｃ及び１５ｄ）に印加された際に、アクチュエータ１５ｃを形成する圧電素子の分極方向に対して逆方向（Ｘ軸の負方向）の電界が発生するとともに、アクチュエータ１５ｄを形成する圧電素子の分極方向に対して逆方向（Ｙ軸の負方向）の電界が発生する。
　すなわち、図５のような波形及び位相を有する第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、図６のような波形及び位相を有する第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に印加されることにより、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ことができる。
　ところで、例えば、電圧値０を中心として正負の振幅を有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、正の振幅及び負の振幅の両方を増幅する比較的高価なアンプを（アンプ３５として）用いて本体装置３を構成する必要が生じる。
　これに対し、本変形例によれば、負の値である電圧値ＶＮＢを中心として周期的に変動する電圧値の最大値ＶＮＣが０以下となるような波形を有する駆動信号に応じた交流電圧がアクチュエータ１５ａ～１５ｄにそれぞれ印加されるようにしているため、負の振幅のみを増幅する比較的安価なアンプを（アンプ３５として）用いて本体装置３を構成することができる。その結果、本変形例によれば、従来の走査型内視鏡システムと同様の機能を維持しつつ、従来に比べて安価な構成で被写体の走査を行うことができる。
　なお、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、２０１２年１２月４日に日本国に出願された特願２０１２－２６５５３８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 (9)

  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有するとともに、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、正の値である第１の電圧値を中心として周期的に変動する電圧値の最小値が０以上となるような第１の波形、または、負の値である第２の電圧値を中心として周期的に変動する電圧値の最大値が０以下となるような第２の波形のいずれかを有する第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、前記第１の駆動信号と同一の波形を有するとともに、前記第１の駆動信号の位相とは異なる位相を有する第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、相互に異なる分極方向となるように予め分極処理が施された圧電素子によりそれぞれ形成されている
    　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. 　前記一方の駆動部を形成する前記圧電素子の分極方向と、前記他方の駆動部を形成する前記圧電素子の分極方向と、が相互に逆方向である
    　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。
  4. 　前記光走査部は、前記第１の波形を有する前記第１の駆動信号に応じた交流電圧が前記一方の駆動部に印加された際に、前記一方の駆動部を形成する前記圧電素子の分極方向に対して順方向の電界を発生し、前記第１の波形を有する前記第２の駆動信号に応じた交流電圧が前記他方の駆動部に印加された際に、前記他方の駆動部を形成する前記圧電素子の分極方向に対して順方向の電界を発生するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項３に記載の走査型内視鏡システム。
  5. 　前記光走査部は、前記第２の波形を有する前記第１の駆動信号に応じた交流電圧が前記一方の駆動部に印加された際に、前記一方の駆動部を形成する前記圧電素子の分極方向に対して逆方向の電界を発生し、前記第２の波形を有する前記第２の駆動信号に応じた交流電圧が前記他方の駆動部に印加された際に、前記他方の駆動部を形成する前記圧電素子の分極方向に対して逆方向の電界を発生するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項３に記載の走査型内視鏡システム。
  6. 　前記第２の駆動信号は、前記第１の駆動信号の位相に対して逆の位相を有する
    　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。
  7. 　前記第１の電圧値は、入力部の操作に応じて変更可能な可変値である
    　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。
  8. 　前記第２の電圧値は、入力部の操作に応じて変更可能な可変値である
    　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。
  9. 　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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