JP3793322B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡の対物光学系の光学素子等を駆動するアクチュエータを備えた内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内視鏡に設けられた光学素子等をアクチュエータで駆動し、対物光学系の拡大／広角動作などを行う内視鏡装置が知られており、特開平６−１９４５５９号公報や特開平９−７０３８３号公報等にその構成が開示されている。例えば、対物光学系の拡大／広角動作を行うズーム制御手段を備えた内視鏡装置では、内視鏡の操作部などに設けられた拡大／広角スイッチを操作することにより、アクチュエータを駆動して拡大／広角動作させるようになっている。
【０００３】
内視鏡の種類は使用目的や対象部位などに合わせて各種あり、検査の際に必要な内視鏡を制御装置等に適宜接続し直して検査を行うようにしている。また、特に医療用の内視鏡は、検査ごとに一旦内視鏡を取り外して洗滌する必要があるため、検査の迅速化のために複数本の内視鏡を準備しておき、順番に使用するようなことが行われている。
【０００４】
内視鏡に設けられるアクチュエータは、一般的にその駆動特性に個体差がある。例えば圧電アクチュエータを用いた場合、駆動信号における駆動周波数、駆動電圧、信号形状等の駆動電力の特性（駆動波形）に関して、アクチュエータごとに最適な値があり、駆動周波数等によって駆動速度、駆動力に差が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、内視鏡に設けられるアクチュエータは、一般的にその駆動特性に個体差がある。例えば圧電アクチュエータを用いた場合、駆動信号における駆動周波数、駆動電圧、信号形状等の駆動電力の特性に関して、アクチュエータごとに最適な値があり、駆動周波数等によって駆動速度、駆動力に差が生じる。従って、アクチュエータに応じた最適な駆動電力を供給するために、従来は内視鏡を接続し直すたびに制御装置側で駆動周波数等の設定作業を行う必要があり、取扱いが面倒であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、内視鏡に設けられたアクチュエータに供給する駆動電力を簡単に最適な状態に設定でき、取扱いが容易な内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による内視鏡装置は、アクチュエータを内設した内視鏡と、このアクチュエータを駆動する制御装置とを有する内視鏡装置において、前記内視鏡に設けられ、前記アクチュエータ固有の駆動波形を設定するための駆動波形設定信号を発生する駆動波形設定信号発生手段と、前記制御装置に設けられ、前記内視鏡が前記制御装置に接続されたときに前記駆動波形設定信号発生手段において発生する前記駆動波形設定信号を入力し、この駆動波形設定信号のみに基づいて当該アクチュエータを駆動する駆動波形を設定して当該アクチュエータが一定速度で変位するよう駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図５は本発明の第１実施形態に係り、図１は内視鏡装置の全体構成を概略的に示す斜視図、図２は内視鏡の先端部の内部構成を示す概略説明図、図３はアクチュエータの外観構成を示す斜視図、図４はアクチュエータの内部構成を示す断面図、図５はアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【０００９】
内視鏡装置は、図１に示すように、対物光学系のズーム機構を備えた拡大式電子内視鏡（以下、略して内視鏡と呼ぶ）１を有してなり、この内視鏡１がズーム制御装置１４、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）２３、光源装置２５に接続されて使用されるようになっている。
【００１０】
内視鏡１は、対象部位へ挿入する挿入部２、使用者が把持して操作を行う操作部３、信号ケーブルやライトガイド等が内蔵されたユニバーサルコード４、光源装置２５に着脱自在に接続するためのコネクタ５を有して構成されている。挿入部２は、先端側から対物光学系や撮像手段が内蔵された先端部６、所望の方向、形状に湾曲可能な湾曲部７、可撓性の管状部材からなる可撓管部８が連設されて構成され、可撓管部８の基端部が操作部３に接続されている。操作部３には、手でズーム操作を行うためのズームスイッチ１９が設けられている。操作部３の側部からはユニバーサルコード４が延出し、ユニバーサルコード４の端部にコネクタ５が設けられている。
【００１１】
コネクタ５の一方の側部からはズームケーブル９が延出し、その先端にはズームコネクタ１０が設けられている。ズームコネクタ１０には、接続コード１１の一端に設けられた接続コネクタ１２が着脱自在に接続固定される。接続コード１１の他端に設けられたコネクタ１３は、ズーム制御装置（以下、略して制御装置と呼ぶ）１４に着脱自在に接続される。また、制御装置１４には、足でズーム操作を行うためのフットスイッチ１６が接続されるようになっており、フットスイッチ１６の接続コード１７の端部に設けられたコネクタ１８が着脱自在に取り付けられる。
【００１２】
コネクタ５の他方の側部には、ビデオケーブル２０の一端に設けられたコネクタ２１が着脱自在に接続される。ビデオケーブル２０の他端にはコネクタ２２が設けられ、このコネクタ２２がＣＣＵ２３に着脱自在に接続される。ＣＣＵ２３には図示しないモニタが接続されており、ＣＣＵ２３からの出力画像が表示されるようになっている。
【００１３】
図２に示すように、内視鏡１の先端部６には、ズーム光学系としての対物光学系２７と、この対物光学系２７と光学的に接続され対物光学系２７を通した観察像を撮像する撮像素子、好ましくは固体撮像素子、詳しくはＣＣＤを備えた撮像装置２８とが内蔵されている。対物光学系２７には、その光軸方向に移動可能なズームレンズ２９が設けられ、このズームレンズ２９の移動により広角／拡大可能（拡大率の調整が可能）となっている。なお、対物光学系２７の各レンズは半断面として示してある。
【００１４】
また、先端部６内にはズームレンズ２９を駆動するアクチュエータ３０が設けられ、ズームレンズ２９と連結されている。ズームレンズ２９は、このアクチュエータ３０の駆動によって光軸方向に移動するようになっている。
【００１５】
図３及び図４に示すように、アクチュエータ３０は、いわゆるインパクト型の圧電アクチュエータ（急速変形アクチュエータ）であり、円筒状のパイプ３１と、このパイプ３１の内部を軸方向に移動可能に設けられた移動体３２と、パイプ３１の側部に設けられた切り欠き部３３に係合して配置され、移動体３２をパイプ３１内面にその軸と垂直方向に押しつける摩擦力発生機構としての摩擦板３４とを有して構成される。摩擦板３４は、三角の山状に折り曲げられた弾性変形可能な板状部材により構成されている。
【００１６】
移動体３２の先端部の側部には嵌合孔３５が設けられ、この嵌合孔３５にズームレンズ２９に取り付けられた出力軸が嵌合して固定されるようになっている。パイプ３１の先端側には、移動体３２の先端部を保持するために、パイプを半分に切り欠いた形状のガイド３６が設けられている。
【００１７】
移動体３２は、パイプ３１内面に対してその外面が当接し摺動する摺動パイプ３７と、摺動パイプ３７の両開口部に設けられた上蓋３８及び下蓋３９と、摺動パイプ３７内部に配設され、下蓋３９にその一端を強固に固着された圧電素子４０とを有して構成される。圧電素子４０には、圧電素子４０に駆動電力を供給するリード線４１が接続され、このリード線４１は内視鏡１のコネクタ５まで延設されており、図１のように内視鏡１を接続したときに制御装置１４と電気接続されるようになっている。
【００１８】
図５を基にアクチュエータ３０の駆動制御系の構成を説明する。制御装置１４には、圧電素子４０の駆動電力を発生する駆動回路４５が設けられており、内視鏡１の制御装置１４への接続／非接続に応じて、圧電素子４０はリード線４１を介して駆動回路４５に電気的に接続／非接続される。
【００１９】
内視鏡１の例えばコネクタ５内には駆動波形設定信号発生手段としてのディップスイッチ４６が設けられており、内視鏡１の制御装置１４への接続／非接続に応じて、ディップスイッチ４６は制御装置１４に設けられた駆動制御手段としての制御回路４７に電気的に接続／非接続される。ディップスイッチ４６は、例えばＰ１〜Ｐ６の６つのオン／オフスイッチで構成されたものが用いられる。
【００２０】
また、内視鏡１の操作部３に設けられたズームスイッチ１９も同様に、内視鏡１の制御装置１４への接続／非接続に応じて、制御回路４７に電気的に接続／非接続される。ズームスイッチ１９は、例えば中立復帰可能な拡大／縮小の二接点スイッチにより構成されている。また、フットスイッチ１６は、内視鏡１の制御装置１４への接続／非接続に応じて、スイッチの能動／非能動状態が切り換わるようになっている。
【００２１】
すなわち、内視鏡１のコネクタ５、ズームコネクタ１０及びこれらに対応するコネクタ類には、駆動回路４５や制御回路４７等に接続される電気信号ラインの接点ピンが設けられ、コネクタの接続に伴って接点ピンが電気接続されるようになっている。
【００２２】
次に、本実施形態の内視鏡装置の動作を説明する。内視鏡１は、対物光学系の拡大／縮小動作を行うための先端部６内に内蔵されたアクチュエータ３０に関して、このアクチュエータ３０の圧電素子４０に対する最適な駆動周波数が予め拡大方向、広角方向それぞれ別途にディップスイッチ４６により設定される。本実施形態では、アクチュエータ３０に最適な駆動電力を供給するために、駆動波形における駆動周波数の最適値をディップスイッチ４６で設定するようになっており、図５に示すように、Ｐ２，Ｐ４がＯＮ、その他が全てＯＦＦに設定されている。
【００２３】
内視鏡１のズームコネクタ１０が接続コード１１の接続コネクタ１２に接続されると、図５に示すように内視鏡１と制御装置１４とが電気的に接続される。制御装置１４内の制御回路４７は、ズームスイッチ１９のＯＮ／ＯＦＦを検出し、その操作方向に応じて圧電素子４０を最適な周波数で駆動するよう駆動回路４５に指示する。
【００２４】
すなわち、制御回路４７はディップスイッチ４６におけるＰ１〜Ｐ６のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出して、ディップスイッチ４６の設定に応じて下に示す表１を参照して駆動周波数を決定して駆動回路４５に出力する。ディップスイッチ４６のＰ１〜Ｐ３は広角側、Ｐ４〜Ｐ６は拡大側のそれぞれの駆動周波数の設定用となっており、図５の状態では、広角方向１７ｋＨｚ、拡大方向１９ｋＨｚで駆動するように駆動回路４５に指示する。
【００２５】
なお、表１は駆動周波数の設定の一例を示したものであり、設定する駆動周波数の範囲やステップなどはこれに限らず、アクチュエータやレンズ等の種類に応じて適当な値を用いれば良い。
【００２６】
【表１】
【００２７】
このように、内視鏡１のズームコネクタ１０を接続ケーブル１１の接続コネクタ１２に接続するだけで、アクチュエータ３０の圧電素子４０は制御回路４７の制御に基づき駆動回路４５によって常に最適な駆動周波数で駆動される。
【００２８】
また、ディップスイッチ４６は内視鏡の接続状態を判別するための接続信号発生手段としての機能も有しており、制御回路４７は、ディップスイッチ４６の接続を検出した場合に内視鏡１が接続されたことを判別し、駆動回路４５から圧電素子４０への駆動電力の供給を許可する。一方、ディップスイッチ４６の接続が検出されず（すなわちＰ１〜Ｐ６が全てＯＦＦ）内視鏡１が接続されていないと判別したときは、駆動回路４５から圧電素子４０への駆動電力の供給を停止する。
【００２９】
内視鏡の種類は使用目的や対象部位などに合わせて各種あり、検査の際に必要な内視鏡を制御装置に適宜接続し直して検査を行うようにしている。特に医療用の内視鏡は、検査ごとに一旦内視鏡を取り外して洗滌し、再度接続する必要があり、何度も制御装置への着脱が行われる。
【００３０】
内視鏡１が制御装置１４に接続されていないときに誤って例えばフットスイッチ１６が押されると、アクチュエータ３０が駆動回路４５に接続されていないにもかかわらず駆動電力が出力されてしまうおそれがある。従来の装置では、常に内視鏡が接続されているかいないかに注意を払っていなければならず取扱いが面倒であったが、本実施形態の構成によれば内視鏡１が制御装置１４に接続されていないときに誤ってフットスイッチ１６が操作されても制御装置１４からの駆動電力の出力を防ぐことができるため、前述のような不具合を解決でき、取扱いを容易にできる。
【００３１】
前述した内視鏡１における最適な駆動周波数の設定は、例えば実際にアクチュエータを駆動してアクチュエータ毎に最適な駆動電力の値を求めて、個々の内視鏡への組み込み時に設定を行う。ここで、アクチュエータの最適な駆動電力とは、駆動スピードが最大となる値、圧電素子の発生力が最大となる値、あるいは所定のスピード及び／または発生力が得られる値のことである。本実施形態では、例えばアクチュエータの個体差を吸収し複数の内視鏡におけるアクチュエータの駆動スピードが一定となり差が生じないよう、最大スピードよりも小さい所定のスピードで駆動できるような駆動周波数を設定する。
【００３２】
ここで、本実施形態の内視鏡１を別の制御装置と組み合わせて使用する場合も、駆動周波数の設定をわざわざする必要なく、コネクタ１０を接続コネクタ１２に接続するだけで、その制御装置によって内視鏡１側のディップスイッチ４６の設定を読み込み、制御装置側の制御により最適な駆動周波数でアクチュエータ３０を駆動することができる。
【００３３】
また、本実施形態の制御装置１４に別の内視鏡を組み合わせて使用する場合も、駆動周波数の設定をわざわざする必要なく、内視鏡のコネクタを接続コネクタ１２に接続するだけで、制御装置１４によってその内視鏡側の駆動周波数の設定を読み込み、制御装置１４側の制御により最適な駆動周波数でその内視鏡に内蔵されているアクチュエータを駆動することができる。
【００３４】
さらに、圧電素子４０の最適な駆動周波数が何からの原因でずれた場合も、内視鏡１のディップスイッチ４６を再設定するだけで簡単に最適な駆動周波数に再設定できる。
【００３５】
なお、駆動波形設定信号発生手段は、コネクタ内に限らず、例えば操作部内等内視鏡の内部であればどこに設けられていても良い。さらに、駆動波形設定信号発生手段は再設定がやりやすいように内視鏡表面に露出して設けられても良い。
【００３６】
また、対物光学系２７は、倍率を変化させる（倍率の変化に応じて焦点距離も変化させ、ピント位置を不変にする）ズーム光学系に限らず、倍率を変えずにピント位置を変化させるフォーカス光学系を設けても良く、この場合ズームレンズ２９の代わりにフォーカスレンズを用いる。また、倍率を変化させてそれに応じてピント位置も変化する変倍光学系を設けても良く、この場合ズームレンズ２９の代わりに変倍レンズを用いる。
【００３７】
このように第１実施形態の構成によれば、内視鏡１を制御装置１４に接続するだけで、駆動周波数の設定をわざわざする必要なく、簡単に最適な駆動周波数を設定でき、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することができる。
【００３８】
図６は本発明の第２実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００３９】
第２実施形態は、アクチュエータの駆動制御系の構成を変更したものであり、ディップスイッチ４６の替わりに駆動波形設定信号発生手段としてのＲＯＭ５１が内視鏡１ａ内に設けられる。ＲＯＭ５１には、内視鏡１ａに配設されたアクチュエータ３０の圧電素子４０に係る最適な駆動周波数が記憶されている。
【００４０】
内視鏡１ａが制御装置１４に接続されると、制御回路４７とＲＯＭ５１とが接続されて制御回路４７によってＲＯＭ５１内の周波数情報が読み込まれて圧電素子４０の最適な駆動周波数の値が設定される。そして、ズームスイッチ１９の操作方向に応じて制御回路４７は駆動回路４５に指示を送り、最適な周波数の駆動信号が駆動回路４５から圧電素子４０に対して出力される。すなわち、ＲＯＭ５１に記憶された周波数情報に応じて、駆動回路４５により圧電素子４０が駆動される。
【００４１】
なお、ＲＯＭ５１を例えばフラッシュＲＯＭで構成しておき、駆動周波数の再設定時には制御装置１４からＲＯＭ５１内の記憶されている駆動周波数を書き換えられるようにしても良い。このようにすることにより、簡単に駆動周波数の再設定が可能になる。
【００４２】
この第２実施形態の構成においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４３】
図７は本発明の第３実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００４４】
第３実施形態は、アクチュエータの駆動制御系の構成を変更したものであり、ディップスイッチ４６の替わりに駆動波形設定信号発生手段としての抵抗５２が内視鏡１ｂ内に設けられる。抵抗５２は、内視鏡１ａに配設されたアクチュエータ３０の圧電素子４０に係る最適な駆動周波数に応じた抵抗値を有している。
【００４５】
内視鏡１ｂが制御装置１４に接続されると、制御回路４７と抵抗５２とが接続されて制御回路４７によって抵抗５２の抵抗値が読み込まれて圧電素子４０の最適な駆動周波数の値が設定される。そして、ズームスイッチ１９の操作方向に応じて制御回路４７は駆動回路４５に指示を送り、最適な周波数の駆動信号が駆動回路４５から圧電素子４０に対して出力される。すなわち、抵抗５２の抵抗値に応じて、駆動回路４５により圧電素子４０が駆動される。
【００４６】
この第３実施形態の構成においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
図８は本発明の第４実施形態に係る内視鏡の先端部の概略構成を示す断面図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００４８】
第４実施形態は、内視鏡の先端部に視野変向機構を設けた構成例である。内視鏡の先端部６０には、観察する視野方向を変更する変向光学素子としてのミラー６１と、このミラー６１を駆動するアクチュエータ６２と、対物レンズ群６３と、観察像を撮像するＣＣＤ６４と、ＣＣＤ６４の出力を増幅するプリアンプ６５とが内蔵されている。
【００４９】
アクチュエータ６２は、第１実施形態と同様にインパクト型の圧電アクチュエータで構成されている。ミラー６１は、一端が軸支されてここを中心として回動可能に先端部６０に固定されている。アクチュエータ６２の出力軸６６は、ミラー６１の中間部に回動可能に固定してある。内視鏡を使用する際には、第１実施形態と同様に、アクチュエータ６２は制御装置１４と、ＣＣＤ６４はＣＣＵ２３とそれぞれ接続されるようになっている。
【００５０】
第４実施形態の構成において、図示しない変向スイッチを操作すると、ディップスイッチ４６の設定に応じて制御回路４７により駆動回路４５に指示が送られ、最適な周波数の駆動信号が駆動回路４５からアクチュエータ６２に対して出力されて駆動される。この駆動信号によりアクチュエータ６２が駆動されると、ミラー６１は一端を中心に回動する。
【００５１】
この際、図８の光線６７の方向からくる光がミラー６１に反射し、対物レンズ群６３を通ってＣＣＤ６４に入射して撮像される。つまり、ミラー６１によって光軸が曲げられ、視野方向が変更される。
【００５２】
この第４実施形態の構成によれば、内視鏡の先端部に設けた視野変向機構を駆動する場合においても、第１実施形態と同様に内視鏡を制御装置に接続するだけで簡単にアクチュエータの最適な駆動周波数を設定でき、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することができる。
【００５３】
なお、前述した各実施形態では、最適な状態でアクチュエータを駆動できる駆動波形として駆動周波数を設定する例を示したが、駆動信号の駆動周波数に限らず、駆動電圧や信号形状などを設定するようにしても良い。
【００５４】
図９及び図１０は本発明の第５実施形態に係り、図９はアクチュエータへ供給する駆動電力の第１の波形を示す波形図、図１０は駆動電力の第２の波形を示す波形図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００５５】
第５実施形態では、アクチュエータの種類に応じて駆動信号の信号形状を変更する場合の動作を示す。制御回路４７は、ディップスイッチ４６の出力に応じて駆動回路４５に指示を送り、適切な駆動信号の信号形状、すなわち図９の第１の波形、あるいは図１０の第２の波形のいずれかの波形を駆動回路４５より発生させる。この信号形状は、圧電素子の仕様、すなわち発生力、耐久性等や、移動体及び被駆動体の仕様、すなわち重量や摩擦力等に応じて適切にあらかじめ設定される。
【００５６】
第１の波形によりアクチュエータを駆動する場合は、駆動方向によって図９の（Ａ）の波形または（Ｂ）の波形を圧電素子４０に供給する。この場合、（Ａ）の駆動波形では電圧の時間微分値が不連続に反転する点（圧電素子の運動が伸び方向から急に縮み方向に変わる点）Ｐで、アクチュエータの移動体が摩擦力に抗して一方向に滑る。また、（Ｂ）の駆動波形では電圧の時間微分値が不連続に反転する点（圧電素子の運動が縮み方向から急に伸び方向に変わる点）Ｐで、アクチュエータの移動体が摩擦力に抗して反対方向に滑る。駆動波形の他の点では移動体が滑らずに圧電素子のみが伸び縮みする。これにより、アクチュエータの移動体がいずれかの方向に移動して行き、ズームレンズ等が駆動される。
【００５７】
第２の波形によりアクチュエータを駆動する場合は、駆動方向によって図１０の（Ａ）の波形または（Ｂ）の波形を圧電素子４０に供給する。この場合、（Ａ）の駆動波形ではａ領域で圧電素子はゆっくり縮み、ｂ領域で急速に伸びるというサイクルを繰り返す。また、（Ｂ）の駆動波形ではｃ領域で圧電素子はゆっくり伸び、ｄ領域で急速に縮むというサイクルを繰り返す。これにより、アクチュエータの移動体がいずれかの方向に移動して行き、ズームレンズ等が駆動される。
【００５８】
この第５実施形態によれば、アクチュエータの圧電素子や移動体の仕様、アクチュエータに接続された被駆動体の仕様などに応じて、最適な波形（信号形状）の駆動電力を供給することができ、第１実施形態と同様に内視鏡を制御装置に接続するだけで簡単にこの駆動波形を設定でき、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することが可能となる。
【００５９】
図１１及び図１２は本発明の第６実施形態に係り、図１１はアクチュエータとズームレンズの第１の構成を示す断面図、図１２はアクチュエータとズームレンズの第２の構成を示す断面図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００６０】
第６実施形態では、アクチュエータの圧電素子や被駆動体としてのズームレンズの大きさに応じて駆動電圧を変更する場合の動作を示す。
【００６１】
圧電アクチュエータは、一般的に圧電素子の大きさが大きくなるほど大きな発生力が得られる。また、同じ大きさの圧電素子でも駆動電圧が大きいほど大きな発生力が得られる。ただし、耐久性は低下する。内視鏡においてより高解像度の画像を得るためには、対物光学系のレンズの直径を大きくする必要がある。多少挿入部の直径が大きくなっても高解像度の画像を望む場合と、多少観察画像の解像度が落ちても挿入部の直径を小さくしたい場合とがあり、使用者は必要に応じて複数種類の内視鏡を使い分けている。
【００６２】
本実施形態では、図１１に示すように、大きなズームレンズ７１ａを駆動するために大きな圧電素子７２ａからなるアクチュエータ７３ａを備えた内視鏡を使用する場合と、図１２に示すように、小さなズームレンズ７１ｂを駆動するために小さな圧電素子７２ｂからなるアクチュエータ７３ｂを備えた内視鏡を使用する場合を説明する。
【００６３】
制御回路４７は、ディップスイッチ４６の出力に応じて駆動回路４５に指示を送り、アクチュエータの大きさに合わせた適切な駆動波形を駆動回路４５より発生させる。
【００６４】
例えば、図１１のように大きなズームレンズ７１ａを大きなアクチュエータ７３ａで駆動する場合にはより大きな電圧で圧電素子７２ａを駆動し、図１２のように小さなズームレンズ７１ｂを小さなアクチュエータ７３ｂで駆動する場合にはより小さな電圧で圧電素子７２ｂを駆動するようにする。
【００６５】
なお、圧電素子の大きさを一定にして、ズームレンズの大きさに応じて駆動電圧の大きさを変化させても良い。この場合、制御回路４７は、ディップスイッチ４６の出力に応じて、ズームレンズの大きさに合わせた適切な駆動波形、すなわち駆動電圧の大小を設定して駆動回路４５より発生させる。
【００６６】
例えば、大きなズームレンズ７１ａを駆動する場合にはより大きな電圧で圧電素子を駆動し、小さなズームレンズ７１ｂを駆動する場合にはより小さな電圧で圧電素子を駆動するようにする。
【００６７】
この第６実施形態によれば、ズームレンズ等の被駆動体の大きさ、アクチュエータの圧電素子の大きさなどに応じて、最適な波形（駆動電圧）の駆動電力を供給することができ、第１実施形態と同様に内視鏡を制御装置に接続するだけで簡単にこの駆動波形を設定でき、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することが可能となる。
【００６８】
以上説明した各実施形態によれば、内視鏡の先端部に設けた光学系等の被駆動体を駆動するアクチュエータを備えた内視鏡装置において、内視鏡を制御装置に接続するだけで簡単にアクチュエータの最適な駆動波形（駆動周波数、駆動電圧、信号形状等）を設定できるため、取扱いが容易であり、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することが可能となる。また、内視鏡の制御装置への接続状態を判別し、内視鏡の接続／非接続に応じて駆動電力の出力を許可／停止できるため、内視鏡が接続されていないときに誤って駆動電力が出力されるおそれを防止でき、使用者が常に内視鏡の接続状態に注意を払う必要がなく、取扱いを容易にできる。
【００６９】
［付記］
（１） アクチュエータを内設した内視鏡と、このアクチュエータを駆動する制御装置とを有する内視鏡装置において、
前記内視鏡に設けられ、前記アクチュエータを駆動する駆動波形設定用の信号を発生する駆動波形設定信号発生手段と、
前記制御装置に設けられ、前記内視鏡が前記制御装置に接続されたときに前記駆動波形設定信号発生手段からの駆動波形設定信号を入力し、この駆動波形設定信号に基づいて駆動波形を設定して前記アクチュエータを駆動する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【００７０】
（２） 前記駆動制御手段は、前記駆動波形設定信号に基づき、駆動波形として駆動周波数の高低を設定することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７１】
（３） 前記駆動制御手段は、前記駆動波形設定信号に基づき、駆動波形として駆動電圧の大小を設定することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７２】
（４） 前記駆動制御手段は、前記駆動波形設定信号に基づき、駆動波形として駆動信号の信号形状を設定することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７３】
（５） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの駆動速度がほぼ最大となるように駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７４】
（６） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの発生力がほぼ最大となるように駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７５】
（７） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの駆動速度が所定速度となるように駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７６】
（８） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの発生力が所定値となるように駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７７】
（９） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの圧電素子の種類または仕様に応じて駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７８】
（１０） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータで駆動する被駆動体の種類または仕様に応じて駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７９】
（１１） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡のズームレンズを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８０】
（１２） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡のフォーカスレンズを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８１】
（１３） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡の変倍レンズを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８２】
（１４） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡の変向光学系の変向光学素子を駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８３】
（１５） 前記変向光学素子はプリズムであることを特徴とする付記１４に記載の内視鏡装置。
【００８４】
（１６） 前記変向光学素子はミラーであることを特徴とする付記１４に記載の内視鏡装置。
【００８５】
（１７） 前記アクチュエータは、圧電振動子を用いたインパクト型のアクチュエータからなることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８６】
（１８） 前記内視鏡が前記制御装置に接続されたとき前記駆動波形設定信号発生手段と前記駆動制御手段とが電気的に接続することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８７】
（１９） 前記駆動波形設定信号発生手段は、ディップスイッチであることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８８】
（２０） 前記駆動波形設定信号発生手段は、抵抗であることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８９】
（２１） 前記駆動波形設定信号発生手段は、ＲＯＭであることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００９０】
（２２） 前記駆動波形設定信号発生手段は、フラッシュＲＯＭであることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００９１】
（２３） 前記駆動波形設定信号発生手段は、内視鏡のコネクタに設けられることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００９２】
（２４） 前記駆動波形設定信号発生手段は、前記駆動波形設定信号を所望の値に変更可能であることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００９３】
（２５） アクチュエータを内設した内視鏡と、このアクチュエータを駆動する制御装置とを有する内視鏡装置において、
前記内視鏡に設けられ、該内視鏡の接続状態判別用の信号を発生する接続信号発生手段と、
前記制御装置に設けられ、前記内視鏡が前記制御装置に接続されたときに前記接続信号発生手段からの接続信号を入力し、この接続信号に基づいて前記内視鏡の接続を判別する接続判別手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【００９４】
（２６） 前記制御装置は、前記接続信号に基づいて内視鏡が接続されていないと判別した場合に、前記アクチュエータへの駆動電力の供給を停止する駆動制御手段を有することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９５】
（２７） 前記制御装置は、前記接続信号に基づいて内視鏡が接続されていると判別した場合に、前記アクチュエータへの駆動電力の供給を許可する駆動制御手段を有することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９６】
（２８） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡のズームレンズを駆動することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９７】
（２９） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡のフォーカスレンズを駆動することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９８】
（３０） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡の変倍レンズを駆動することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９９】
（３１） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡の変向光学系の変向光学素子を駆動することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１００】
（３２） 前記変向光学素子はプリズムであることを特徴とする付記３１に記載の内視鏡装置。
【０１０１】
（３３） 前記変向光学素子はミラーであることを特徴とする付記３１に記載の内視鏡装置。
【０１０２】
（３４） 前記アクチュエータは、圧電振動子を用いた急速変形アクチュエータからなることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０３】
（３５） 前記内視鏡が前記制御装置に接続されたとき前記接続信号発生手段と前記接続判別手段とが電気的に接続することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０４】
（３６） 前記接続信号発生手段は、ディップスイッチであることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０５】
（３７） 前記接続信号発生手段は、抵抗であることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０６】
（３８） 前記接続信号発生手段は、ＲＯＭであることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０７】
（３９） 前記接続信号発生手段は、フラッシュＲＯＭであることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０８】
（４０） 前記接続信号発生手段は、内視鏡のコネクタに設けられることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内視鏡に設けられたアクチュエータに供給する駆動電力を簡単に最適な状態に設定でき、取扱いが容易な内視鏡装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を概略的に示す斜視図
【図２】内視鏡の先端部の内部構成を示す概略説明図
【図３】アクチュエータの外観構成を示す斜視図
【図４】アクチュエータの内部構成を示す断面図
【図５】第１実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図
【図６】第２実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図
【図７】第３実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図
【図８】第４実施形態に係る内視鏡の先端部の概略構成を示す断面図
【図９】第５実施形態に係るアクチュエータへ供給する駆動電力の第１の波形を示す波形図
【図１０】第５実施形態に係るアクチュエータへ供給する駆動電力の第２の波形を示す波形図
【図１１】第６実施形態に係るアクチュエータとズームレンズの第１の構成を示す断面図
【図１２】第６実施形態に係るアクチュエータとズームレンズの第２の構成を示す断面図
【符号の説明】
１…拡大式電子内視鏡（内視鏡）
９…ズームケーブル
１０…ズームコネクタ
１１…接続コード
１２…接続コネクタ
１４…ズーム制御装置（制御装置）
１９…ズームスイッチ
２７…対物光学系
２８…撮像装置
２９…ズームレンズ
３０…アクチュエータ
４０…圧電素子
４５…駆動回路
４６…ディップスイッチ
４７…制御回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡の対物光学系の光学素子等を駆動するアクチュエータを備えた内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内視鏡に設けられた光学素子等をアクチュエータで駆動し、対物光学系の拡大／広角動作などを行う内視鏡装置が知られており、特開平６−１９４５５９号公報や特開平９−７０３８３号公報等にその構成が開示されている。例えば、対物光学系の拡大／広角動作を行うズーム制御手段を備えた内視鏡装置では、内視鏡の操作部などに設けられた拡大／広角スイッチを操作することにより、アクチュエータを駆動して拡大／広角動作させるようになっている。
【０００３】
内視鏡の種類は使用目的や対象部位などに合わせて各種あり、検査の際に必要な内視鏡を制御装置等に適宜接続し直して検査を行うようにしている。また、特に医療用の内視鏡は、検査ごとに一旦内視鏡を取り外して洗滌する必要があるため、検査の迅速化のために複数本の内視鏡を準備しておき、順番に使用するようなことが行われている。
【０００４】
内視鏡に設けられるアクチュエータは、一般的にその駆動特性に個体差がある。例えば圧電アクチュエータを用いた場合、駆動信号における駆動周波数、駆動電圧、信号形状等の駆動電力の特性（駆動波形）に関して、アクチュエータごとに最適な値があり、駆動周波数等によって駆動速度、駆動力に差が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、内視鏡に設けられるアクチュエータは、一般的にその駆動特性に個体差がある。例えば圧電アクチュエータを用いた場合、駆動信号における駆動周波数、駆動電圧、信号形状等の駆動電力の特性に関して、アクチュエータごとに最適な値があり、駆動周波数等によって駆動速度、駆動力に差が生じる。従って、アクチュエータに応じた最適な駆動電力を供給するために、従来は内視鏡を接続し直すたびに制御装置側で駆動周波数等の設定作業を行う必要があり、取扱いが面倒であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、内視鏡に設けられたアクチュエータに供給する駆動電力を簡単に最適な状態に設定でき、取扱いが容易な内視鏡装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による内視鏡装置は、アクチュエータを内設した内視鏡と、このアクチュエータを駆動する制御装置とを有する内視鏡装置において、前記内視鏡に設けられ、前記アクチュエータ固有の駆動波形を設定するための駆動波形設定信号を発生する駆動波形設定信号発生手段と、前記制御装置に設けられ、前記内視鏡が前記制御装置に接続されたときに前記駆動波形設定信号発生手段において発生する前記駆動波形設定信号を入力し、この駆動波形設定信号のみに基づいて当該アクチュエータを駆動する駆動波形を設定して当該アクチュエータが一定速度で変位するよう駆動する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図５は本発明の第１実施形態に係り、図１は内視鏡装置の全体構成を概略的に示す斜視図、図２は内視鏡の先端部の内部構成を示す概略説明図、図３はアクチュエータの外観構成を示す斜視図、図４はアクチュエータの内部構成を示す断面図、図５はアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【０００９】
内視鏡装置は、図１に示すように、対物光学系のズーム機構を備えた拡大式電子内視鏡（以下、略して内視鏡と呼ぶ）１を有してなり、この内視鏡１がズーム制御装置１４、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）２３、光源装置２５に接続されて使用されるようになっている。
【００１０】
内視鏡１は、対象部位へ挿入する挿入部２、使用者が把持して操作を行う操作部３、信号ケーブルやライトガイド等が内蔵されたユニバーサルコード４、光源装置２５に着脱自在に接続するためのコネクタ５を有して構成されている。挿入部２は、先端側から対物光学系や撮像手段が内蔵された先端部６、所望の方向、形状に湾曲可能な湾曲部７、可撓性の管状部材からなる可撓管部８が連設されて構成され、可撓管部８の基端部が操作部３に接続されている。操作部３には、手でズーム操作を行うためのズームスイッチ１９が設けられている。操作部３の側部からはユニバーサルコード４が延出し、ユニバーサルコード４の端部にコネクタ５が設けられている。
【００１１】
コネクタ５の一方の側部からはズームケーブル９が延出し、その先端にはズームコネクタ１０が設けられている。ズームコネクタ１０には、接続コード１１の一端に設けられた接続コネクタ１２が着脱自在に接続固定される。接続コード１１の他端に設けられたコネクタ１３は、ズーム制御装置（以下、略して制御装置と呼ぶ）１４に着脱自在に接続される。また、制御装置１４には、足でズーム操作を行うためのフットスイッチ１６が接続されるようになっており、フットスイッチ１６の接続コード１７の端部に設けられたコネクタ１８が着脱自在に取り付けられる。
【００１２】
コネクタ５の他方の側部には、ビデオケーブル２０の一端に設けられたコネクタ２１が着脱自在に接続される。ビデオケーブル２０の他端にはコネクタ２２が設けられ、このコネクタ２２がＣＣＵ２３に着脱自在に接続される。ＣＣＵ２３には図示しないモニタが接続されており、ＣＣＵ２３からの出力画像が表示されるようになっている。
【００１３】
図２に示すように、内視鏡１の先端部６には、ズーム光学系としての対物光学系２７と、この対物光学系２７と光学的に接続され対物光学系２７を通した観察像を撮像する撮像素子、好ましくは固体撮像素子、詳しくはＣＣＤを備えた撮像装置２８とが内蔵されている。対物光学系２７には、その光軸方向に移動可能なズームレンズ２９が設けられ、このズームレンズ２９の移動により広角／拡大可能（拡大率の調整が可能）となっている。なお、対物光学系２７の各レンズは半断面として示してある。
【００１４】
また、先端部６内にはズームレンズ２９を駆動するアクチュエータ３０が設けられ、ズームレンズ２９と連結されている。ズームレンズ２９は、このアクチュエータ３０の駆動によって光軸方向に移動するようになっている。
【００１５】
図３及び図４に示すように、アクチュエータ３０は、いわゆるインパクト型の圧電アクチュエータ（急速変形アクチュエータ）であり、円筒状のパイプ３１と、このパイプ３１の内部を軸方向に移動可能に設けられた移動体３２と、パイプ３１の側部に設けられた切り欠き部３３に係合して配置され、移動体３２をパイプ３１内面にその軸と垂直方向に押しつける摩擦力発生機構としての摩擦板３４とを有して構成される。摩擦板３４は、三角の山状に折り曲げられた弾性変形可能な板状部材により構成されている。
【００１６】
移動体３２の先端部の側部には嵌合孔３５が設けられ、この嵌合孔３５にズームレンズ２９に取り付けられた出力軸が嵌合して固定されるようになっている。パイプ３１の先端側には、移動体３２の先端部を保持するために、パイプを半分に切り欠いた形状のガイド３６が設けられている。
【００１７】
移動体３２は、パイプ３１内面に対してその外面が当接し摺動する摺動パイプ３７と、摺動パイプ３７の両開口部に設けられた上蓋３８及び下蓋３９と、摺動パイプ３７内部に配設され、下蓋３９にその一端を強固に固着された圧電素子４０とを有して構成される。圧電素子４０には、圧電素子４０に駆動電力を供給するリード線４１が接続され、このリード線４１は内視鏡１のコネクタ５まで延設されており、図１のように内視鏡１を接続したときに制御装置１４と電気接続されるようになっている。
【００１８】
図５を基にアクチュエータ３０の駆動制御系の構成を説明する。制御装置１４には、圧電素子４０の駆動電力を発生する駆動回路４５が設けられており、内視鏡１の制御装置１４への接続／非接続に応じて、圧電素子４０はリード線４１を介して駆動回路４５に電気的に接続／非接続される。
【００１９】
内視鏡１の例えばコネクタ５内には駆動波形設定信号発生手段としてのディップスイッチ４６が設けられており、内視鏡１の制御装置１４への接続／非接続に応じて、ディップスイッチ４６は制御装置１４に設けられた駆動制御手段としての制御回路４７に電気的に接続／非接続される。ディップスイッチ４６は、例えばＰ１〜Ｐ６の６つのオン／オフスイッチで構成されたものが用いられる。
【００２０】
また、内視鏡１の操作部３に設けられたズームスイッチ１９も同様に、内視鏡１の制御装置１４への接続／非接続に応じて、制御回路４７に電気的に接続／非接続される。ズームスイッチ１９は、例えば中立復帰可能な拡大／縮小の二接点スイッチにより構成されている。また、フットスイッチ１６は、内視鏡１の制御装置１４への接続／非接続に応じて、スイッチの能動／非能動状態が切り換わるようになっている。
【００２１】
すなわち、内視鏡１のコネクタ５、ズームコネクタ１０及びこれらに対応するコネクタ類には、駆動回路４５や制御回路４７等に接続される電気信号ラインの接点ピンが設けられ、コネクタの接続に伴って接点ピンが電気接続されるようになっている。
【００２２】
次に、本実施形態の内視鏡装置の動作を説明する。内視鏡１は、対物光学系の拡大／縮小動作を行うための先端部６内に内蔵されたアクチュエータ３０に関して、このアクチュエータ３０の圧電素子４０に対する最適な駆動周波数が予め拡大方向、広角方向それぞれ別途にディップスイッチ４６により設定される。本実施形態では、アクチュエータ３０に最適な駆動電力を供給するために、駆動波形における駆動周波数の最適値をディップスイッチ４６で設定するようになっており、図５に示すように、Ｐ２，Ｐ４がＯＮ、その他が全てＯＦＦに設定されている。
【００２３】
内視鏡１のズームコネクタ１０が接続コード１１の接続コネクタ１２に接続されると、図５に示すように内視鏡１と制御装置１４とが電気的に接続される。制御装置１４内の制御回路４７は、ズームスイッチ１９のＯＮ／ＯＦＦを検出し、その操作方向に応じて圧電素子４０を最適な周波数で駆動するよう駆動回路４５に指示する。
【００２４】
すなわち、制御回路４７はディップスイッチ４６におけるＰ１〜Ｐ６のＯＮ／ＯＦＦ状態を検出して、ディップスイッチ４６の設定に応じて下に示す表１を参照して駆動周波数を決定して駆動回路４５に出力する。ディップスイッチ４６のＰ１〜Ｐ３は広角側、Ｐ４〜Ｐ６は拡大側のそれぞれの駆動周波数の設定用となっており、図５の状態では、広角方向１７ｋＨｚ、拡大方向１９ｋＨｚで駆動するように駆動回路４５に指示する。
【００２５】
なお、表１は駆動周波数の設定の一例を示したものであり、設定する駆動周波数の範囲やステップなどはこれに限らず、アクチュエータやレンズ等の種類に応じて適当な値を用いれば良い。
【００２６】
【表１】
このように、内視鏡１のズームコネクタ１０を接続ケーブル１１の接続コネクタ１２に接続するだけで、アクチュエータ３０の圧電素子４０は制御回路４７の制御に基づき駆動回路４５によって常に最適な駆動周波数で駆動される。
【００２８】
また、ディップスイッチ４６は内視鏡の接続状態を判別するための接続信号発生手段としての機能も有しており、制御回路４７は、ディップスイッチ４６の接続を検出した場合に内視鏡１が接続されたことを判別し、駆動回路４５から圧電素子４０への駆動電力の供給を許可する。一方、ディップスイッチ４６の接続が検出されず（すなわちＰ１〜Ｐ６が全てＯＦＦ）内視鏡１が接続されていないと判別したときは、駆動回路４５から圧電素子４０への駆動電力の供給を停止する。
【００２９】
内視鏡の種類は使用目的や対象部位などに合わせて各種あり、検査の際に必要な内視鏡を制御装置に適宜接続し直して検査を行うようにしている。特に医療用の内視鏡は、検査ごとに一旦内視鏡を取り外して洗滌し、再度接続する必要があり、何度も制御装置への着脱が行われる。
【００３０】
内視鏡１が制御装置１４に接続されていないときに誤って例えばフットスイッチ１６が押されると、アクチュエータ３０が駆動回路４５に接続されていないにもかかわらず駆動電力が出力されてしまうおそれがある。従来の装置では、常に内視鏡が接続されているかいないかに注意を払っていなければならず取扱いが面倒であったが、本実施形態の構成によれば内視鏡１が制御装置１４に接続されていないときに誤ってフットスイッチ１６が操作されても制御装置１４からの駆動電力の出力を防ぐことができるため、前述のような不具合を解決でき、取扱いを容易にできる。
【００３１】
前述した内視鏡１における最適な駆動周波数の設定は、例えば実際にアクチュエータを駆動してアクチュエータ毎に最適な駆動電力の値を求めて、個々の内視鏡への組み込み時に設定を行う。ここで、アクチュエータの最適な駆動電力とは、駆動スピードが最大となる値、圧電素子の発生力が最大となる値、あるいは所定のスピード及び／または発生力が得られる値のことである。本実施形態では、例えばアクチュエータの個体差を吸収し複数の内視鏡におけるアクチュエータの駆動スピードが一定となり差が生じないよう、最大スピードよりも小さい所定のスピードで駆動できるような駆動周波数を設定する。
【００３２】
ここで、本実施形態の内視鏡１を別の制御装置と組み合わせて使用する場合も、駆動周波数の設定をわざわざする必要なく、コネクタ１０を接続コネクタ１２に接続するだけで、その制御装置によって内視鏡１側のディップスイッチ４６の設定を読み込み、制御装置側の制御により最適な駆動周波数でアクチュエータ３０を駆動することができる。
【００３３】
また、本実施形態の制御装置１４に別の内視鏡を組み合わせて使用する場合も、駆動周波数の設定をわざわざする必要なく、内視鏡のコネクタを接続コネクタ１２に接続するだけで、制御装置１４によってその内視鏡側の駆動周波数の設定を読み込み、制御装置１４側の制御により最適な駆動周波数でその内視鏡に内蔵されているアクチュエータを駆動することができる。
【００３４】
さらに、圧電素子４０の最適な駆動周波数が何からの原因でずれた場合も、内視鏡１のディップスイッチ４６を再設定するだけで簡単に最適な駆動周波数に再設定できる。
【００３５】
なお、駆動波形設定信号発生手段は、コネクタ内に限らず、例えば操作部内等内視鏡の内部であればどこに設けられていても良い。さらに、駆動波形設定信号発生手段は再設定がやりやすいように内視鏡表面に露出して設けられても良い。
【００３６】
また、対物光学系２７は、倍率を変化させる（倍率の変化に応じて焦点距離も変化させ、ピント位置を不変にする）ズーム光学系に限らず、倍率を変えずにピント位置を変化させるフォーカス光学系を設けても良く、この場合ズームレンズ２９の代わりにフォーカスレンズを用いる。また、倍率を変化させてそれに応じてピント位置も変化する変倍光学系を設けても良く、この場合ズームレンズ２９の代わりに変倍レンズを用いる。
【００３７】
このように第１実施形態の構成によれば、内視鏡１を制御装置１４に接続するだけで、駆動周波数の設定をわざわざする必要なく、簡単に最適な駆動周波数を設定でき、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することができる。
【００３８】
図６は本発明の第２実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００３９】
第２実施形態は、アクチュエータの駆動制御系の構成を変更したものであり、ディップスイッチ４６の替わりに駆動波形設定信号発生手段としてのＲＯＭ５１が内視鏡１ａ内に設けられる。ＲＯＭ５１には、内視鏡１ａに配設されたアクチュエータ３０の圧電素子４０に係る最適な駆動周波数が記憶されている。
【００４０】
内視鏡１ａが制御装置１４に接続されると、制御回路４７とＲＯＭ５１とが接続されて制御回路４７によってＲＯＭ５１内の周波数情報が読み込まれて圧電素子４０の最適な駆動周波数の値が設定される。そして、ズームスイッチ１９の操作方向に応じて制御回路４７は駆動回路４５に指示を送り、最適な周波数の駆動信号が駆動回路４５から圧電素子４０に対して出力される。すなわち、ＲＯＭ５１に記憶された周波数情報に応じて、駆動回路４５により圧電素子４０が駆動される。
【００４１】
なお、ＲＯＭ５１を例えばフラッシュＲＯＭで構成しておき、駆動周波数の再設定時には制御装置１４からＲＯＭ５１内の記憶されている駆動周波数を書き換えられるようにしても良い。このようにすることにより、簡単に駆動周波数の再設定が可能になる。
【００４２】
この第２実施形態の構成においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４３】
図７は本発明の第３実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００４４】
第３実施形態は、アクチュエータの駆動制御系の構成を変更したものであり、ディップスイッチ４６の替わりに駆動波形設定信号発生手段としての抵抗５２が内視鏡１ｂ内に設けられる。抵抗５２は、内視鏡１ａに配設されたアクチュエータ３０の圧電素子４０に係る最適な駆動周波数に応じた抵抗値を有している。
【００４５】
内視鏡１ｂが制御装置１４に接続されると、制御回路４７と抵抗５２とが接続されて制御回路４７によって抵抗５２の抵抗値が読み込まれて圧電素子４０の最適な駆動周波数の値が設定される。そして、ズームスイッチ１９の操作方向に応じて制御回路４７は駆動回路４５に指示を送り、最適な周波数の駆動信号が駆動回路４５から圧電素子４０に対して出力される。すなわち、抵抗５２の抵抗値に応じて、駆動回路４５により圧電素子４０が駆動される。
【００４６】
この第３実施形態の構成においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
図８は本発明の第４実施形態に係る内視鏡の先端部の概略構成を示す断面図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００４８】
第４実施形態は、内視鏡の先端部に視野変向機構を設けた構成例である。内視鏡の先端部６０には、観察する視野方向を変更する変向光学素子としてのミラー６１と、このミラー６１を駆動するアクチュエータ６２と、対物レンズ群６３と、観察像を撮像するＣＣＤ６４と、ＣＣＤ６４の出力を増幅するプリアンプ６５とが内蔵されている。
【００４９】
アクチュエータ６２は、第１実施形態と同様にインパクト型の圧電アクチュエータで構成されている。ミラー６１は、一端が軸支されてここを中心として回動可能に先端部６０に固定されている。アクチュエータ６２の出力軸６６は、ミラー６１の中間部に回動可能に固定してある。内視鏡を使用する際には、第１実施形態と同様に、アクチュエータ６２は制御装置１４と、ＣＣＤ６４はＣＣＵ２３とそれぞれ接続されるようになっている。
【００５０】
第４実施形態の構成において、図示しない変向スイッチを操作すると、ディップスイッチ４６の設定に応じて制御回路４７により駆動回路４５に指示が送られ、最適な周波数の駆動信号が駆動回路４５からアクチュエータ６２に対して出力されて駆動される。この駆動信号によりアクチュエータ６２が駆動されると、ミラー６１は一端を中心に回動する。
【００５１】
この際、図８の光線６７の方向からくる光がミラー６１に反射し、対物レンズ群６３を通ってＣＣＤ６４に入射して撮像される。つまり、ミラー６１によって光軸が曲げられ、視野方向が変更される。
【００５２】
この第４実施形態の構成によれば、内視鏡の先端部に設けた視野変向機構を駆動する場合においても、第１実施形態と同様に内視鏡を制御装置に接続するだけで簡単にアクチュエータの最適な駆動周波数を設定でき、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することができる。
【００５３】
なお、前述した各実施形態では、最適な状態でアクチュエータを駆動できる駆動波形として駆動周波数を設定する例を示したが、駆動信号の駆動周波数に限らず、駆動電圧や信号形状などを設定するようにしても良い。
【００５４】
図９及び図１０は本発明の第５実施形態に係り、図９はアクチュエータへ供給する駆動電力の第１の波形を示す波形図、図１０は駆動電力の第２の波形を示す波形図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００５５】
第５実施形態では、アクチュエータの種類に応じて駆動信号の信号形状を変更する場合の動作を示す。制御回路４７は、ディップスイッチ４６の出力に応じて駆動回路４５に指示を送り、適切な駆動信号の信号形状、すなわち図９の第１の波形、あるいは図１０の第２の波形のいずれかの波形を駆動回路４５より発生させる。この信号形状は、圧電素子の仕様、すなわち発生力、耐久性等や、移動体及び被駆動体の仕様、すなわち重量や摩擦力等に応じて適切にあらかじめ設定される。
【００５６】
第１の波形によりアクチュエータを駆動する場合は、駆動方向によって図９の（Ａ）の波形または（Ｂ）の波形を圧電素子４０に供給する。この場合、（Ａ）の駆動波形では電圧の時間微分値が不連続に反転する点（圧電素子の運動が伸び方向から急に縮み方向に変わる点）Ｐで、アクチュエータの移動体が摩擦力に抗して一方向に滑る。また、（Ｂ）の駆動波形では電圧の時間微分値が不連続に反転する点（圧電素子の運動が縮み方向から急に伸び方向に変わる点）Ｐで、アクチュエータの移動体が摩擦力に抗して反対方向に滑る。駆動波形の他の点では移動体が滑らずに圧電素子のみが伸び縮みする。これにより、アクチュエータの移動体がいずれかの方向に移動して行き、ズームレンズ等が駆動される。
【００５７】
第２の波形によりアクチュエータを駆動する場合は、駆動方向によって図１０の（Ａ）の波形または（Ｂ）の波形を圧電素子４０に供給する。この場合、（Ａ）の駆動波形ではａ領域で圧電素子はゆっくり縮み、ｂ領域で急速に伸びるというサイクルを繰り返す。また、（Ｂ）の駆動波形ではｃ領域で圧電素子はゆっくり伸び、ｄ領域で急速に縮むというサイクルを繰り返す。これにより、アクチュエータの移動体がいずれかの方向に移動して行き、ズームレンズ等が駆動される。
【００５８】
この第５実施形態によれば、アクチュエータの圧電素子や移動体の仕様、アクチュエータに接続された被駆動体の仕様などに応じて、最適な波形（信号形状）の駆動電力を供給することができ、第１実施形態と同様に内視鏡を制御装置に接続するだけで簡単にこの駆動波形を設定でき、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することが可能となる。
【００５９】
図１１及び図１２は本発明の第６実施形態に係り、図１１はアクチュエータとズームレンズの第１の構成を示す断面図、図１２はアクチュエータとズームレンズの第２の構成を示す断面図である。ここでは第１実施形態と異なる部分のみ説明し、他の同様な部分の説明は省略する。
【００６０】
第６実施形態では、アクチュエータの圧電素子や被駆動体としてのズームレンズの大きさに応じて駆動電圧を変更する場合の動作を示す。
【００６１】
圧電アクチュエータは、一般的に圧電素子の大きさが大きくなるほど大きな発生力が得られる。また、同じ大きさの圧電素子でも駆動電圧が大きいほど大きな発生力が得られる。ただし、耐久性は低下する。内視鏡においてより高解像度の画像を得るためには、対物光学系のレンズの直径を大きくする必要がある。多少挿入部の直径が大きくなっても高解像度の画像を望む場合と、多少観察画像の解像度が落ちても挿入部の直径を小さくしたい場合とがあり、使用者は必要に応じて複数種類の内視鏡を使い分けている。
【００６２】
本実施形態では、図１１に示すように、大きなズームレンズ７１ａを駆動するために大きな圧電素子７２ａからなるアクチュエータ７３ａを備えた内視鏡を使用する場合と、図１２に示すように、小さなズームレンズ７１ｂを駆動するために小さな圧電素子７２ｂからなるアクチュエータ７３ｂを備えた内視鏡を使用する場合を説明する。
【００６３】
制御回路４７は、ディップスイッチ４６の出力に応じて駆動回路４５に指示を送り、アクチュエータの大きさに合わせた適切な駆動波形を駆動回路４５より発生させる。
【００６４】
例えば、図１１のように大きなズームレンズ７１ａを大きなアクチュエータ７３ａで駆動する場合にはより大きな電圧で圧電素子７２ａを駆動し、図１２のように小さなズームレンズ７１ｂを小さなアクチュエータ７３ｂで駆動する場合にはより小さな電圧で圧電素子７２ｂを駆動するようにする。
【００６５】
なお、圧電素子の大きさを一定にして、ズームレンズの大きさに応じて駆動電圧の大きさを変化させても良い。この場合、制御回路４７は、ディップスイッチ４６の出力に応じて、ズームレンズの大きさに合わせた適切な駆動波形、すなわち駆動電圧の大小を設定して駆動回路４５より発生させる。
【００６６】
例えば、大きなズームレンズ７１ａを駆動する場合にはより大きな電圧で圧電素子を駆動し、小さなズームレンズ７１ｂを駆動する場合にはより小さな電圧で圧電素子を駆動するようにする。
【００６７】
この第６実施形態によれば、ズームレンズ等の被駆動体の大きさ、アクチュエータの圧電素子の大きさなどに応じて、最適な波形（駆動電圧）の駆動電力を供給することができ、第１実施形態と同様に内視鏡を制御装置に接続するだけで簡単にこの駆動波形を設定でき、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することが可能となる。
【００６８】
以上説明した各実施形態によれば、内視鏡の先端部に設けた光学系等の被駆動体を駆動するアクチュエータを備えた内視鏡装置において、内視鏡を制御装置に接続するだけで簡単にアクチュエータの最適な駆動波形（駆動周波数、駆動電圧、信号形状等）を設定できるため、取扱いが容易であり、常に最適な駆動電力でアクチュエータを駆動することが可能となる。また、内視鏡の制御装置への接続状態を判別し、内視鏡の接続／非接続に応じて駆動電力の出力を許可／停止できるため、内視鏡が接続されていないときに誤って駆動電力が出力されるおそれを防止でき、使用者が常に内視鏡の接続状態に注意を払う必要がなく、取扱いを容易にできる。
【００６９】
［付記］
（１） アクチュエータを内設した内視鏡と、このアクチュエータを駆動する制御装置とを有する内視鏡装置において、
前記内視鏡に設けられ、前記アクチュエータを駆動する駆動波形設定用の信号を発生する駆動波形設定信号発生手段と、
前記制御装置に設けられ、前記内視鏡が前記制御装置に接続されたときに前記駆動波形設定信号発生手段からの駆動波形設定信号を入力し、この駆動波形設定信号に基づいて駆動波形を設定して前記アクチュエータを駆動する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【００７０】
（２） 前記駆動制御手段は、前記駆動波形設定信号に基づき、駆動波形として駆動周波数の高低を設定することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７１】
（３） 前記駆動制御手段は、前記駆動波形設定信号に基づき、駆動波形として駆動電圧の大小を設定することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７２】
（４） 前記駆動制御手段は、前記駆動波形設定信号に基づき、駆動波形として駆動信号の信号形状を設定することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７３】
（５） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの駆動速度がほぼ最大となるように駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７４】
（６） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの発生力がほぼ最大となるように駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７５】
（７） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの駆動速度が所定速度となるように駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７６】
（８） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの発生力が所定値となるように駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７７】
（９） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータの圧電素子の種類または仕様に応じて駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７８】
（１０） 前記駆動制御手段は、前記アクチュエータで駆動する被駆動体の種類または仕様に応じて駆動波形を設定して該アクチュエータを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００７９】
（１１） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡のズームレンズを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８０】
（１２） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡のフォーカスレンズを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８１】
（１３） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡の変倍レンズを駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８２】
（１４） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡の変向光学系の変向光学素子を駆動することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８３】
（１５） 前記変向光学素子はプリズムであることを特徴とする付記１４に記載の内視鏡装置。
【００８４】
（１６） 前記変向光学素子はミラーであることを特徴とする付記１４に記載の内視鏡装置。
【００８５】
（１７） 前記アクチュエータは、圧電振動子を用いたインパクト型のアクチュエータからなることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８６】
（１８） 前記内視鏡が前記制御装置に接続されたとき前記駆動波形設定信号発生手段と前記駆動制御手段とが電気的に接続することを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８７】
（１９） 前記駆動波形設定信号発生手段は、ディップスイッチであることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８８】
（２０） 前記駆動波形設定信号発生手段は、抵抗であることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００８９】
（２１） 前記駆動波形設定信号発生手段は、ＲＯＭであることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００９０】
（２２） 前記駆動波形設定信号発生手段は、フラッシュＲＯＭであることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００９１】
（２３） 前記駆動波形設定信号発生手段は、内視鏡のコネクタに設けられることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００９２】
（２４） 前記駆動波形設定信号発生手段は、前記駆動波形設定信号を所望の値に変更可能であることを特徴とする付記１に記載の内視鏡装置。
【００９３】
（２５） アクチュエータを内設した内視鏡と、このアクチュエータを駆動する制御装置とを有する内視鏡装置において、
前記内視鏡に設けられ、該内視鏡の接続状態判別用の信号を発生する接続信号発生手段と、
前記制御装置に設けられ、前記内視鏡が前記制御装置に接続されたときに前記接続信号発生手段からの接続信号を入力し、この接続信号に基づいて前記内視鏡の接続を判別する接続判別手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
【００９４】
（２６） 前記制御装置は、前記接続信号に基づいて内視鏡が接続されていないと判別した場合に、前記アクチュエータへの駆動電力の供給を停止する駆動制御手段を有することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９５】
（２７） 前記制御装置は、前記接続信号に基づいて内視鏡が接続されていると判別した場合に、前記アクチュエータへの駆動電力の供給を許可する駆動制御手段を有することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９６】
（２８） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡のズームレンズを駆動することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９７】
（２９） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡のフォーカスレンズを駆動することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９８】
（３０） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡の変倍レンズを駆動することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【００９９】
（３１） 前記アクチュエータは、被駆動体として内視鏡の変向光学系の変向光学素子を駆動することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１００】
（３２） 前記変向光学素子はプリズムであることを特徴とする付記３１に記載の内視鏡装置。
【０１０１】
（３３） 前記変向光学素子はミラーであることを特徴とする付記３１に記載の内視鏡装置。
【０１０２】
（３４） 前記アクチュエータは、圧電振動子を用いた急速変形アクチュエータからなることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０３】
（３５） 前記内視鏡が前記制御装置に接続されたとき前記接続信号発生手段と前記接続判別手段とが電気的に接続することを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０４】
（３６） 前記接続信号発生手段は、ディップスイッチであることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０５】
（３７） 前記接続信号発生手段は、抵抗であることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０６】
（３８） 前記接続信号発生手段は、ＲＯＭであることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０７】
（３９） 前記接続信号発生手段は、フラッシュＲＯＭであることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０８】
（４０） 前記接続信号発生手段は、内視鏡のコネクタに設けられることを特徴とする付記２５に記載の内視鏡装置。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内視鏡に設けられたアクチュエータに供給する駆動電力を簡単に最適な状態に設定でき、取扱いが容易な内視鏡装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を概略的に示す斜視図
【図２】内視鏡の先端部の内部構成を示す概略説明図
【図３】アクチュエータの外観構成を示す斜視図
【図４】アクチュエータの内部構成を示す断面図
【図５】第１実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図
【図６】第２実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図
【図７】第３実施形態に係るアクチュエータの駆動制御系の構成を示すブロック図
【図８】第４実施形態に係る内視鏡の先端部の概略構成を示す断面図
【図９】第５実施形態に係るアクチュエータへ供給する駆動電力の第１の波形を示す波形図
【図１０】第５実施形態に係るアクチュエータへ供給する駆動電力の第２の波形を示す波形図
【図１１】第６実施形態に係るアクチュエータとズームレンズの第１の構成を示す断面図
【図１２】第６実施形態に係るアクチュエータとズームレンズの第２の構成を示す断面図
【符号の説明】
１…拡大式電子内視鏡（内視鏡）
９…ズームケーブル
１０…ズームコネクタ
１１…接続コード
１２…接続コネクタ
１４…ズーム制御装置（制御装置）
１９…ズームスイッチ
２７…対物光学系
２８…撮像装置
２９…ズームレンズ
３０…アクチュエータ
４０…圧電素子
４５…駆動回路
４６…ディップスイッチ
４７…制御回路
Claims (1)
- アクチュエータを内設した内視鏡と、このアクチュエータを駆動する制御装置とを有する内視鏡装置において、
前記内視鏡に設けられ、前記アクチュエータ固有の駆動波形を設定するための駆動波形設定信号を発生する駆動波形設定信号発生手段と、
前記制御装置に設けられ、前記内視鏡が前記制御装置に接続されたときに前記駆動波形設定信号発生手段において発生する前記駆動波形設定信号を入力し、この駆動波形設定信号のみに基づいて当該アクチュエータを駆動する駆動波形を設定して当該アクチュエータが一定速度で変位するよう駆動する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
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