JP5973946B2 - Scanning endoscope system - Google Patents
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Description
本発明は、走査型内視鏡システムに関し、特に、被写体を走査して画像を取得する走査型内視鏡システムに関するものである。 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.
医療分野の内視鏡においては、被検者の負担の軽減を目的とした、当該被検者の体腔内に挿入される挿入部の細径化に係る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。 In endoscopes in the medical field, various techniques have been proposed for reducing the diameter of an insertion portion that is inserted into a body cavity of a subject for the purpose of reducing the burden on the subject. As an example of such a technique, 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.
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、特許文献１に開示された走査ファイバシステムが知られている。 Specifically, 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. It is configured. As a device having a configuration similar to such a system, for example, a scanning fiber system disclosed in Patent Document 1 is known.
しかし、特許文献１に開示された構成によれば、走査ファイバ装置に設けられた光ファイバの異常の有無等のような光ファイバの状態を検出するための具体的な方法について言及されていない。そのため、特許文献１に開示された構成によれば、例えば、光ファイバの異常に伴って本来意図した走査パターンから外れた状態で被写体が走査され、当該被写体の画像の取得に支障をきたしてしまうような状況が発生し得る。 However, according to the configuration disclosed in Patent Document 1, there is no mention of a specific method for detecting the state of the optical fiber such as the presence or absence of abnormality of the optical fiber provided in the scanning fiber device. Therefore, according to the configuration disclosed in Patent Document 1, for example, the subject is scanned in a state of being out of the originally intended scanning pattern due to an abnormality of the optical fiber, which hinders acquisition of an image of the subject. Such a situation can occur.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、照明光を導光する導光部の状態を検出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。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a scanning endoscope system that can detect the state of a light guide that guides illumination light.
本発明の一態様の走査型内視鏡システムは、光源部から供給される照明光を導光する導光部と、前記導光部を揺動させるための複数の圧電素子を具備するとともに、前記複数の圧電素子を駆動して前記導光部を揺動させることにより、前記導光部を経て照射される前記照明光による被写体の走査を行うことが可能なアクチュエータ部と、前記複数の圧電素子を駆動するための電圧を印加する期間を各圧電素子毎にずらしつつ前記導光部を渦巻状の走査パターンに沿って揺動させることが可能なパルス状の波形を具備する駆動信号を前記アクチュエータ部に対して供給する走査駆動部と、前記走査駆動部から供給される駆動信号に応じた電圧が印加される一の圧電素子の変形に伴って変形する他の圧電素子において発生した電圧を測定する電圧測定部と、前記一の圧電素子の変形に伴って変形する前記他の圧電素子において発生すると推定される推定電圧を算出する演算部と、前記電圧測定部により測定された電圧と、前記演算部により算出された推定電圧と、の差分値に基づき、前記アクチュエータ部により揺動される前記導光部の状態を検出する状態検出部と、を有する。 A scanning endoscope system according to an aspect of the present invention includes a light guide unit that guides illumination light supplied from a light source unit, and a plurality of piezoelectric elements for swinging the light guide unit. by oscillating the light guide section by driving the plurality of piezoelectric elements, an actuator unit capable of performing scanning of the object by the illumination light irradiated through the light guide portion, said plurality of piezoelectric A drive signal having a pulsed waveform capable of swinging the light guide along a spiral scanning pattern while shifting a period for applying a voltage for driving the element for each piezoelectric element. A voltage generated in a scanning drive unit to be supplied to the actuator unit, and another piezoelectric element that is deformed along with the deformation of one piezoelectric element to which a voltage according to a drive signal supplied from the scan driving unit is applied Voltage to measure A fixed unit, a calculation unit that calculates an estimated voltage that is estimated to be generated in the other piezoelectric element that is deformed with the deformation of the one piezoelectric element, a voltage that is measured by the voltage measurement unit, and the calculation unit And a state detection unit that detects a state of the light guide unit that is swung by the actuator unit based on a difference value between the estimated voltage and the estimated voltage.
本発明における走査型内視鏡システムによれば、照明光を導光する導光部の状態を検出することができる。 According to the scanning endoscope system of the present invention, the state of the light guide that guides the illumination light can be detected.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
（第１の実施例）
図１から図８は、本発明の第１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。
(First embodiment)
1 to 8 relate to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a scanning endoscope system according to an embodiment.
走査型内視鏡システム１は、例えば図１に示すように、光源部２と、光ファイバ３と、走査型内視鏡４と、アクチュエータ部５と、走査駆動部６と、信号切替部７と、電圧測定部８と、光ファイババンドル９と、光検出部１０と、画像処理部１１と、モニタ１２と、制御部１３と、メモリ１４と、を有して構成されている。
For example, as shown in FIG. 1, the scanning endoscope system 1 includes a
光源部２は、被写体を照明するための照明光を生成して光ファイバ３へ供給できるように構成されている。また、光源部２は、制御部１３の制御に基づいてオンまたはオフすることにより、光ファイバ３への照明光の供給を実施または停止するように構成されている。具体的には、光源部２は、例えば、制御部１３の制御に応じて発光状態（オン）または消光状態（オフ）に切替可能な赤色（Ｒ）光用レーザ光源、緑色（Ｇ）光用レーザ光源、及び、青色（Ｂ）光用レーザ光源を具備するとともに、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の混合により生成した混合光を照明光として光ファイバ３に供給できるように構成されている。
The
光ファイバ３の光入射面を含む端部は、光源部２に接続されている。また、光ファイバ３の光出射面を含む端部は、走査型内視鏡４の先端部の内部に配置されている。すなわち、光ファイバ３は、導光部としての機能を具備し、光源部２により供給される照明光を導光するとともに、当該導光された照明光を走査型内視鏡４の先端部から被写体へ照射することができるように構成されている。
The end including the light incident surface of the
走査型内視鏡４は、被検者の体腔内に挿入可能な形状及び寸法を具備して構成されている。走査型内視鏡４の内部には、光ファイバ３と、光ファイババンドル９と、がそれぞれ挿通されている。また、走査型内視鏡４の内部には、信号切替部７を介して供給される駆動信号に応じて光ファイバ３の光出射面を含む端部を揺動するように構成されたアクチュエータ部５が設けられている。さらに、走査型内視鏡４の内部には、例えば、光ファイバ３の状態を検出する際に用いられる駆動信号の波形を決定するための情報（例えば駆動信号の周波数及び基準電圧等）、後述の周波数ｆｏに関する情報、及び、後述の周波数ｆｋに関する情報等のような、走査型内視鏡４毎に関連付けられた様々な情報が格納されたメモリ１４と、が設けられている。
The scanning endoscope 4 is configured to have a shape and size that can be inserted into a body cavity of a subject. An
一方、光ファイバ３及びアクチュエータ部５は、走査型内視鏡４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。
On the other hand, the
図２に示すように、光ファイバ３とアクチュエータ部５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。
As shown in FIG. 2, a
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（紙面左右方向）に対して垂直な側面４２ａ及び４２ｃと、Ｙ軸方向（紙面上下方向）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、光ファイバ３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。
As shown in FIG. 2, the
アクチュエータ部５は、図２に示すように、側面４２ａに沿って配置された圧電素子５ａと、側面４２ｂに沿って配置された圧電素子５ｂと、側面４２ｃに沿って配置された圧電素子５ｃと、側面４２ｄに沿って配置された圧電素子５ｄと、を有している。
As shown in FIG. 2, the
換言すると、アクチュエータ部５は、光ファイバ３を挟んで対向する（あるいはＹ軸に対称な）位置であるとともにＸ軸に沿って配置された圧電素子５ａ及び５ｃと、光ファイバ３を挟んで対向する（あるいはＸ軸に対称な）位置であるとともにＹ軸に沿って配置された圧電素子５ｂ及び５ｄと、を有して構成されている。
In other words, the
圧電素子５ａ〜５ｄは、予め個別に設定された分極方向を具備するとともに、信号切替部７を介して供給される駆動信号に応じて伸縮するように構成されている。また、圧電素子５ａ〜５ｄは、変形（伸縮）に起因して生じる電圧を観測信号として信号切替部７へそれぞれ出力するように構成されている。
The
すなわち、アクチュエータ部５は、信号切替部７を介して供給される駆動信号により圧電素子５ａ〜５ｄを駆動して光ファイバ３を揺動させることにより、光ファイバ３を経て照射される照明光による被写体の走査を行うことができるように構成されている。
That is, the
走査駆動部６は、制御部１３の制御に基づき、アクチュエータ部５を駆動させるための駆動信号を生成して信号切替部７及び電圧測定部８へ出力するように構成されている。
The
信号切替部７は、制御部１３の制御に基づき、走査駆動部６からアクチュエータ部５及び電圧測定部８への駆動信号の出力状態を切り替えることができるように構成されている。また、信号切替部７は、制御部１３の制御に基づき、アクチュエータ部５から電圧測定部８へ出力される観測信号の出力状態を切り替えることができるように構成されている。
The signal switching unit 7 is configured to be able to switch the output state of the drive signal from the
電圧測定部８は、信号切替部７における出力状態の切り替えに応じて出力される信号に応じて電圧を測定し、当該測定した電圧の情報を制御部１３へ出力するように構成されている。
The
光ファイババンドル９の光入射面を含む端部は、走査型内視鏡４の先端部の内部に配置されている。また、光ファイババンドル９の光出射面を含む端部は、光検出部１０に接続されている。すなわち、光ファイババンドル９は、走査型内視鏡４の先端部において被写体からの戻り光を受光するとともに、当該受光された戻り光を光検出部１０へ出射することができるように構成されている。
The end including the light incident surface of the
光検出部１０は、光ファイババンドル９を介して入射される戻り光の強度に応じた色信号を生成して画像処理部１１へ出力するように構成されている。
The
画像処理部１１は、制御部１３の制御に基づき、光検出部１０から出力される色信号に応じた観察画像を生成してモニタ１２へ出力するように構成されている。また、画像処理部１１は、制御部１３の制御に応じた文字列等の視覚情報を生成し、当該生成した視覚情報をモニタ１２へ出力することができるように構成されている。
The
モニタ１２は、画像処理部１１により生成された観察画像等を表示することができるように構成されている。
The monitor 12 is configured to display an observation image or the like generated by the
制御部１３は、図示しない記憶装置に格納された所定の制御プログラムに基づき、光源部２、走査駆動部６、信号切替部７、及び、画像処理部１１に対する制御をそれぞれ行うことができるように構成されている。
The
一方、制御部１３は、メモリ１４から読み込んだ情報に基づき、所定の波形を具備する駆動信号をアクチュエータ部５に供給するための制御を行うように構成されている。また、制御部１３は、演算部としての機能を有し、例えば、前述の所定の波形を具備する駆動信号の供給に伴い、略理想的な状態で圧電素子が変形した際の変形量に応じて発生すると推定される推定電圧を算出することができるように構成されている。また、制御部１３は、状態検出部としての機能を有し、例えば、前述の推定電圧と、電圧測定部８から出力される電圧の情報と、に基づき、光ファイバ３の状態が正常であるまたは異常であるとの状態検出結果を得ることができるように構成されている。さらに、制御部１３は、例えば、任意の文字列及び観察画像等の生成に必要な情報を画像処理部１１に対して供給することができるように構成されている。
On the other hand, the
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の処理及び動作等について説明する。図３は、第１の実施例の走査型内視鏡システムの動作及び停止に係る制御の概要を説明するためのフローチャートである。 Next, processing and operation of the scanning endoscope system 1 having the above-described configuration will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining an outline of control related to operation and stop of the scanning endoscope system according to the first embodiment.
制御部１３は、例えば、図示しない起動スイッチがオンされたことを検出した際に、走査型内視鏡４のメモリ１４に格納された情報と、図示しない記憶装置に格納された所定の制御プログラムと、をそれぞれ読み込むことにより、走査型内視鏡システム１の起動準備を行う（図３のステップＳ１）。
For example, when the
制御部１３は、例えば、図示しない検査開始スイッチをオンする等の操作が行われることにより、検査開始に係る指示がなされたことを検出した際に、図示しない記憶装置から読み込んだ所定の制御プログラムに基づき、被写体の走査を実施させるための制御を光源部２、走査駆動部６及び信号切替部７に対して行う（図３のステップＳ２）。
The
ここで、被写体の走査による観察画像の取得方法の概要について、図４Ａ及び図４Ｂに示すような渦巻状の走査パターンに沿って光ファイバ３が揺動される場合を例に挙げて説明する。図４Ａは、被写体の画像の取得に係る走査パターンにおいて、渦巻状の軌跡の中心点Ａから最外点Ｂへ向かうように走査される場合の一例を示す図である。図４Ｂは、被写体の画像の取得に係る走査パターンにおいて、渦巻状の軌跡の最外点Ｂから中心点Ａへ向かうように走査される場合の一例を示す図である。
Here, an outline of a method for acquiring an observation image by scanning a subject will be described by taking as an example a case where the
光ファイバ３は、アクチュエータ部５に対する駆動信号の供給に伴い、図４Ａの中心点Ａから最外点Ｂへ向かう第１の渦巻状の軌跡に沿って揺動された後、図４Ｂの最外点Ｂから中心点Ａへ向かう第２の渦巻状の軌跡に沿って揺動される。そして、このような光ファイバ３の揺動に伴い、走査型内視鏡４の先端部から被写体へ照明光が照射され、当該被写体からの戻り光が光ファイババンドル９により受光され、当該受光された戻り光の強度に応じた色信号が光検出部１０から出力される。
The
画像処理部１１は、制御部１３の制御に基づき、図４Ａに例示した第１の渦巻状の軌跡に沿って光ファイバ３が揺動されている期間中に光検出部１０から出力された色信号を用い、１フレーム分の観察画像を生成してモニタ１２へ出力する。また、画像処理部１１は、制御部１３の制御に基づき、図４Ｂに例示した第２の渦巻状の軌跡に沿って光ファイバ３が揺動されている期間中に光検出部１０から出力された色信号を用い、１フレーム分の観察画像を生成してモニタ１２へ出力する。
Based on the control of the
制御部１３は、メモリ１４から読み込んだ情報に基づく制御を行うことにより、光ファイバ３の状態が正常であるか異常であるかに係る判定を行う（図３のステップＳ３）。
The
制御部１３は、図３のステップＳ３において、光ファイバ３の状態が正常であるとの判定結果を得た場合には、例えば、図示しない検査開始スイッチをオフする等の操作が行われたか否かを検出することにより、検査終了に係る指示がなされたか否かの判定を行う（図３のステップＳ４）。
If the
そして、制御部１３は、図３のステップＳ４において、検査終了に係る指示がなされたとの判定結果を得た場合には、被写体の走査を停止させるための制御を光源部２及び走査駆動部６に対して行う（図３のステップＳ５）。
Then, when the
また、制御部１３は、図３のステップＳ４において、検査終了に係る指示がなされていないとの判定結果を得た場合には、図３のステップＳ２に戻り、被写体の走査を実施させるための制御を継続する。
In addition, when the
一方、制御部１３は、図３のステップＳ３において、光ファイバ３の状態が異常であるとの判定結果を得た場合には、被写体の走査を停止させるための制御を光源部２及び走査駆動部６に対して行うとともに、光ファイバ３の異常をユーザに報知するための制御を行う（図３のステップＳ６）。
On the other hand, when the
次に、本実施例の走査型内視鏡システムにおける光ファイバの状態検出等に係る動作の詳細について、図５に例示するような一連の処理を、図３のステップＳ２、ステップＳ３及びステップＳ６に係る処理として行う場合を例に挙げて説明する。図５は、第１の実施例の走査型内視鏡システムにおける光ファイバの状態検出等に係る動作の一例を説明するためのフローチャートである。 Next, with respect to the details of the operation related to the state detection of the optical fiber in the scanning endoscope system of the present embodiment, a series of processes as illustrated in FIG. 5 are performed in steps S2, S3 and S6 in FIG. The case where it performs as a process which concerns on an example is demonstrated and demonstrated. FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the operation related to the state detection of the optical fiber in the scanning endoscope system of the first embodiment.
制御部１３は、図示しない検査開始スイッチがオンされたことを検出した際に、光ファイバ３への照明光の供給を実施させるための制御を光源部２に対して行うとともに、図４Ａ及び図４Ｂに例示したような渦巻状の走査パターンに沿って光ファイバ３を揺動しながら、光ファイバ３の状態を検出することが可能な波形を具備する駆動信号を生成させるための制御を走査駆動部６に対して行う（図５のステップＳ２１）。
When the
また、制御部１３は、図５のステップＳ２１の制御に応じて走査駆動部６から出力される駆動信号がアクチュエータ部５及び電圧測定部８に供給され、かつ、当該駆動信号の供給に応じてアクチュエータ部５から出力される観測信号が電圧測定部８に供給されるように、信号切替部７の出力状態を切り替えるための制御を行う（図５のステップＳ２２）。
Further, the
ここで、図５のステップＳ２１及びステップＳ２２によりアクチュエータ部５（及び電圧測定部８）に供給される駆動信号の詳細について説明を行う。図６は、第１の実施例においてアクチュエータ部に供給される駆動信号の一例を説明するための図である。 Here, the details of the drive signal supplied to the actuator unit 5 (and the voltage measuring unit 8) in step S21 and step S22 of FIG. 5 will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a drive signal supplied to the actuator unit in the first embodiment.
図５のステップＳ２１及びステップＳ２２によりアクチュエータ部５の圧電素子５ａ〜５ｄに供給される駆動信号は、例えば、図６のＰＺＴ１〜ＰＺＴ４として示すような波形を有している。
The drive signals supplied to the
図６の駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４は、電圧が０である期間と、電圧がパルス状に変化する期間と、が所定の時間間隔毎に交互に出現するような周期性を具備するとともに、電圧がパルス状に変化する期間における電圧振幅（電圧のピーク値）が漸次増加及び漸次減少するような波形としてそれぞれ示される。そのため、図６の駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４がアクチュエータ部５に同時に供給されることにより、図４Ａ及び図４Ｂに例示したような渦巻状の走査パターンに沿って光ファイバ３を揺動させることができる。
The drive signals PZT1 to PZT4 in FIG. 6 have a periodicity such that a period in which the voltage is 0 and a period in which the voltage changes in a pulse shape alternately appear at predetermined time intervals. Each waveform is shown as a waveform in which the voltage amplitude (voltage peak value) gradually increases and gradually decreases in a pulse-like period. Therefore, the drive signals PZT1 to PZT4 of FIG. 6 are simultaneously supplied to the
なお、以降においては、説明の簡単のため、図５のステップＳ２１及びステップＳ２２により、図６の駆動信号ＰＺＴ１が圧電素子５ａに供給され、図６の駆動信号ＰＺＴ２が圧電素子５ｂに供給され、図６の駆動信号ＰＺＴ３が圧電素子５ｃに供給され、かつ、図６の駆動信号ＰＺＴ４が圧電素子５ｄに供給されるものとして説明を進める。図７Ａは、図６の駆動信号ＰＺＴ１及びＰＺＴ３の波形の一部を示す図である。図７Ｂは、図６の駆動信号ＰＺＴ２及びＰＺＴ４の波形の一部を示す図である。
In the following, for simplicity of explanation, the drive signal PZT1 of FIG. 6 is supplied to the
駆動信号ＰＺＴ１は、図７Ａに示すように、例えば、時刻Ｔ１〜Ｔ３の期間における電圧が電圧振幅ＶＰ１のパルス状に変化し、時刻Ｔ３〜Ｔ５の期間における電圧が０となり、さらに、後述の駆動信号ＰＺＴ４に対する位相差が９０°となるように設定された信号として表される。 As shown in FIG. 7A, the drive signal PZT1 changes, for example, in the period of time T1 to T3 in a pulse shape with a voltage amplitude VP1, and the voltage in the period of time T3 to T5 becomes 0. It is represented as a signal set so that the phase difference with respect to the signal PZT4 is 90 °.
駆動信号ＰＺＴ３は、図７Ａに示すように、例えば、時刻Ｔ１〜Ｔ３の期間における電圧が０となり、時刻Ｔ３〜Ｔ５の期間における電圧が電圧振幅ＶＰ３のパルス状に変化し、さらに、駆動信号ＰＺＴ１に対する位相差が１８０°となるように設定された信号として表される。 As shown in FIG. 7A, for example, the voltage in the period from time T1 to T3 becomes 0, the voltage in the period from time T3 to T5 changes in a pulse shape with a voltage amplitude VP3, and the drive signal PZT1 It is expressed as a signal set so that the phase difference with respect to is 180 °.
そのため、駆動信号ＰＺＴ１及び駆動信号ＰＺＴ３が同時にアクチュエータ部５に供給された際には、例えば、パルス状の信号に応じた電圧が印加されている（駆動状態の）圧電素子５ａが変形するとともに、圧電素子５ａの変形に伴って生じる外力により、パルス状の信号が印加されていない（非駆動状態の）圧電素子５ｃもまた変形する。そして、圧電素子５ａに対向する位置に配置された圧電素子５ｃの変形に起因して電圧ＶＭ３が発生し、当該発生した電圧ＶＭ３に応じた観測信号が信号切替部７へ出力される。
Therefore, when the drive signal PZT1 and the drive signal PZT3 are simultaneously supplied to the
また、駆動信号ＰＺＴ１及び駆動信号ＰＺＴ３が同時にアクチュエータ部５に供給された際には、例えば、パルス状の信号に応じた電圧が印加されている（駆動状態の）圧電素子５ｃが変形するとともに、圧電素子５ｃの変形に伴って生じる外力により、パルス状の信号が印加されていない（非駆動状態の）圧電素子５ａもまた変形する。そして、圧電素子５ｃに対向する位置に配置された圧電素子５ａの変形に起因して電圧ＶＭ１が発生し、当該発生した電圧ＶＭ１に応じた観測信号が信号切替部７へ出力される。
In addition, when the drive signal PZT1 and the drive signal PZT3 are simultaneously supplied to the
駆動信号ＰＺＴ２は、図７Ｂに示すように、例えば、時刻Ｔ２〜Ｔ４の期間における電圧が電圧振幅ＶＰ２のパルス状に変化し、時刻Ｔ４〜Ｔ６の期間における電圧が０となり、さらに、前述の駆動信号ＰＺＴ１に対する位相差が９０°となるように設定された信号として表される。 As shown in FIG. 7B, the drive signal PZT2 changes, for example, in the period from time T2 to T4 in a pulse shape having a voltage amplitude VP2, and the voltage in the period from time T4 to T6 becomes 0. It is expressed as a signal set so that the phase difference with respect to the signal PZT1 is 90 °.
駆動信号ＰＺＴ４は、図７Ｂに示すように、例えば、時刻Ｔ２〜Ｔ４の期間における電圧が０となり、時刻Ｔ４〜Ｔ６の期間における電圧が電圧振幅ＶＰ４のパルス状に変化し、さらに、駆動信号ＰＺＴ２に対する位相差が１８０°となるように設定された信号として表される。 As shown in FIG. 7B, for example, the voltage in the period from time T2 to T4 is 0, the voltage in the period from time T4 to T6 changes in a pulse shape with the voltage amplitude VP4, and the drive signal PZT2 It is expressed as a signal set so that the phase difference with respect to is 180 °.
そのため、駆動信号ＰＺＴ２及び駆動信号ＰＺＴ４が同時にアクチュエータ部５に供給された際には、例えば、パルス状の信号に応じた電圧が印加されている（駆動状態の）圧電素子５ｂが変形するとともに、圧電素子５ｂの変形に伴って生じる外力により、パルス状の信号が印加されていない（非駆動状態の）圧電素子５ｄもまた変形する。そして、圧電素子５ｂに対向する位置に配置された圧電素子５ｄの変形に起因して電圧ＶＭ４が発生し、当該発生した電圧ＶＭ４に応じた観測信号が信号切替部７へ出力される。
Therefore, when the drive signal PZT2 and the drive signal PZT4 are simultaneously supplied to the
また、駆動信号ＰＺＴ２及び駆動信号ＰＺＴ４が同時にアクチュエータ部５に供給された際には、例えば、パルス状の信号に応じた電圧が印加されている（駆動状態の）圧電素子５ｄが変形するとともに、圧電素子５ｄの変形に伴って生じる外力により、パルス状の信号が印加されていない（非駆動状態の）圧電素子５ｂもまた変形する。そして、圧電素子５ｄに対向する位置に配置された圧電素子５ｂの変形に起因して電圧ＶＭ２が発生し、当該発生した電圧ＶＭ２に応じた観測信号が信号切替部７へ出力される。
Further, when the drive signal PZT2 and the drive signal PZT4 are simultaneously supplied to the
なお、本実施例の駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４は、互いの位相差の関係性が維持される限りにおいては、図６、図７Ａ及び図７Ｂに示したような波形以外の他の波形を具備する信号であってもよい。また、本実施例の駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４によれば、例えば、圧電素子５ａ〜５ｄにおける分極状態の個体差等に応じ、電圧振幅ＶＰ１〜ＶＰ４のうちの２つ以上が同一の値に設定されるものであってもよく、または、電圧振幅ＶＰ１〜ＶＰ４が各々異なる値に設定されるものであってもよい。
The drive signals PZT1 to PZT4 of this embodiment have waveforms other than those shown in FIGS. 6, 7A, and 7B as long as the relationship between the phase differences is maintained. It may be a signal. Further, according to the drive signals PZT1 to PZT4 of the present embodiment, two or more of the voltage amplitudes VP1 to VP4 are set to the same value according to, for example, individual differences in the polarization state in the
一方、電圧測定部８は、図５のステップＳ２２の制御に応じて信号切替部７から出力される駆動信号に基づき、アクチュエータ部５の圧電素子５ａ〜５ｄのうち、駆動状態の圧電素子５ｉの電圧ＶＤを測定し（図５のステップＳ２３）、当該測定した電圧ＶＤの情報を制御部１３へ出力する。
On the other hand, the
また、電圧測定部８は、図５のステップＳ２２の制御に応じて信号切替部７から出力される駆動信号及び観測信号に基づき、図５のステップＳ２３により電圧ＶＤが測定された駆動状態の圧電素子５ｉに対向する位置に配置された、非駆動状態の圧電素子５ｋにおいて発生した電圧ＶＭを測定し、当該測定した電圧ＶＭの情報を制御部１３へ出力する（図５のステップＳ２４）。
In addition, the
演算部としての機能を備えた制御部１３は、図５のステップＳ２３により電圧測定部８から出力される電圧ＶＤの情報に基づく演算を行うことにより、略理想的な状態で非駆動状態の圧電素子５ｋが変形した際の変形量に応じて発生すると推定される推定電圧ＶＥを算出する（図５のステップＳ２５）。具体的には、制御部１３は、図５のステップＳ２５において、例えば、電圧測定部８から出力される電圧ＶＤの情報に基づいて圧電素子５ｉの変形量を推定し、当該推定した圧電素子５ｉの変形量に基づいて圧電素子５ｋの変形量を推定し、当該推定した圧電素子５ｋの変形量に基づいて推定電圧ＶＥを算出する、というような演算を行う。
The
すなわち、図５のステップＳ２３〜Ｓ２５の処理によれば、例えば、駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４が同時にアクチュエータ部５に供給された場合には、図７Ａの時刻Ｔ１〜Ｔ３の期間中に、駆動状態の圧電素子５ａの電圧ＶＤ１と、非駆動状態の圧電素子５ｃの電圧ＶＭ３と、が電圧測定部８によりそれぞれ測定されるとともに、非駆動状態の圧電素子５ｃの推定電圧ＶＥ３が制御部１３により算出される。
That is, according to the processing of steps S23 to S25 in FIG. 5, for example, when the drive signals PZT1 to PZT4 are supplied to the
また、図５のステップＳ２３〜Ｓ２５の処理によれば、例えば、駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４が同時にアクチュエータ部５に供給された場合には、図７Ａの時刻Ｔ３〜Ｔ５の期間中に、駆動状態の圧電素子５ｃの電圧ＶＤ３と、非駆動状態の圧電素子５ａの電圧ＶＭ１と、が電圧測定部８によりそれぞれ測定されるとともに、非駆動状態の圧電素子５ａの推定電圧ＶＥ１が制御部１３により算出される。
Further, according to the processing of steps S23 to S25 in FIG. 5, for example, when the drive signals PZT1 to PZT4 are supplied to the
また、図５のステップＳ２３〜Ｓ２５の処理によれば、例えば、駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４が同時にアクチュエータ部５に供給された場合には、図７Ｂの時刻Ｔ２〜Ｔ４の期間中に、駆動状態の圧電素子５ｂの電圧ＶＤ２と、非駆動状態の圧電素子５ｄの電圧ＶＭ４と、が電圧測定部８によりそれぞれ測定されるとともに、非駆動状態の圧電素子５ｄの推定電圧ＶＥ４が制御部１３により算出される。
Further, according to the processing of steps S23 to S25 in FIG. 5, for example, when the drive signals PZT1 to PZT4 are supplied to the
また、図５のステップＳ２３〜Ｓ２５の処理によれば、例えば、駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４が同時にアクチュエータ部５に供給された場合には、図７Ｂの時刻Ｔ４〜Ｔ６の期間中に、駆動状態の圧電素子５ｄの電圧ＶＤ４と、非駆動状態の圧電素子５ｂの電圧ＶＭ２と、が電圧測定部８によりそれぞれ測定されるとともに、非駆動状態の圧電素子５ｂの推定電圧ＶＥ２が制御部１３により算出される。
Further, according to the processing in steps S23 to S25 in FIG. 5, for example, when the drive signals PZT1 to PZT4 are supplied to the
なお、図５のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理は、駆動状態の圧電素子５ｉの電圧ＶＤを測定し、非駆動状態の圧電素子５ｋにおいて発生した電圧ＶＭを測定し、かつ、非駆動状態の圧電素子５ｋの推定電圧ＶＥを算出する限りにおいては、前述の順番通りに行われなくともよい。また、図５のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理は、実際の装置等においては、略同時に実施されるものとする。 5 includes measuring the voltage VD of the piezoelectric element 5i in the driven state, measuring the voltage VM generated in the piezoelectric element 5k in the non-driven state, and measuring the voltage VM in the non-driven state. As long as the estimated voltage VE of 5k is calculated, the calculation may not be performed in the order described above. In addition, the processes in steps S21 to S25 in FIG. 5 are performed substantially simultaneously in an actual apparatus or the like.
一方、状態検出部としての機能を備えた制御部１３は、図５のステップＳ２４により測定された電圧ＶＭと、図５のステップＳ２５により算出した推定電圧ＶＥと、の差分値を求め、さらに、当該求めた差分値が所定の範囲内に入っているか否かを判定した結果に応じ、光ファイバ３の状態が正常であるまたは異常であるとの検出結果を得る（図５のステップＳ２６）。
On the other hand, the
なお、図５のステップＳ２６の処理において用いられる所定の範囲は、図示しない記憶装置に格納された所定の制御プログラムに予め書き込まれているものであってもよく、ユーザの所望の値に設定できるようにしてもよく、または、走査型内視鏡４のメモリ１４に格納された情報（例えば圧電素子５ａ〜５ｄの種類、大きさ及び形状等に関する情報）に基づいて算出されるようにしてもよい。そして、図５のステップＳ２６の処理において用いられる所定の範囲が、走査型内視鏡４のメモリ１４に格納された情報に基づいて算出されるような構成によれば、走査型内視鏡４のアクチュエータ部５の個体差を鑑みつつ、光ファイバ３の状態（正常または異常）を好適に検出することができる。
The predetermined range used in the process of step S26 in FIG. 5 may be previously written in a predetermined control program stored in a storage device (not shown), and can be set to a user's desired value. Alternatively, it may be calculated based on information stored in the
制御部１３は、図５のステップＳ２４により測定された電圧ＶＭと、図５のステップＳ２５により算出した推定電圧ＶＥと、の差分値が所定の範囲内に入っている場合には、光ファイバ３の状態が正常であるとの検出結果を取得し（光ファイバ３の状態が正常であると判断し）、図３のステップＳ４の処理を続けて行う。また、制御部１３は、図５のステップＳ２４により測定された電圧ＶＭと、図５のステップＳ２５により算出した推定電圧ＶＥと、の差分値が所定の範囲内に入っていない場合には、光ファイバ３の状態が異常であるとの検出結果を取得し（光ファイバ３の状態が異常であると判断し）、後述の図５のステップＳ２７の処理を続けて行う。
If the difference value between the voltage VM measured in step S24 in FIG. 5 and the estimated voltage VE calculated in step S25 in FIG. 5 is within a predetermined range, the
制御部１３は、図５のステップＳ２６の処理により、光ファイバ３の状態が異常であるとの検出結果を得た場合には、光源部２から光ファイバ３への照明光の供給を停止させる制御、及び、走査駆動部６からアクチュエータ部５への駆動信号の供給を停止させる制御を併せて行った（図５のステップＳ２７）後、さらに、光ファイバ３の異常を報知可能な（例えば「ファイバ折れが発生しました」等の）文字列をモニタ１２に表示させるための制御を画像処理部１１に対して行う（図５のステップＳ２８）。
When the
換言すると、制御部１３は、図５のステップＳ２７において、光源部２から光ファイバ３への照明光の供給を停止させるための制御、及び、圧電素子５ａ〜５ｄの駆動（伸縮）を停止させるための制御を行う。
In other words, the
以上に述べたように、図５のフローチャートの処理によれば、走査型内視鏡システム１を用いた観察中（または検査中）に、光ファイバ３の状態が正常であるか否かを検出することができる。そのため、図５のフローチャートの処理によれば、例えば、走査型内視鏡システム１を用いた観察中（または検査中）に光ファイバ３の折れ等の異常が発生した場合に、被写体の走査を速やかに中断させることができる。また、図５のフローチャートの処理によれば、本来意図した走査パターンから外れた状態で被写体の走査が継続されることを防ぐことができるため、例えば、観察画像の表示の乱れ、及び／または、被写体表面の極小面積の領域に対する照明光の集中照射を未然に回避することができる。
As described above, according to the processing of the flowchart of FIG. 5, it is detected whether the state of the
続いて、走査型内視鏡システムにおける光ファイバの状態検出等に係る動作の詳細について、図８に例示するような一連の処理を、図３のステップＳ２、ステップＳ３及びステップＳ６に係る処理として行う場合を例に挙げて説明する。図８は、第１の実施例の走査型内視鏡システムにおける光ファイバの状態検出等に係る動作の、図５とは異なる例を説明するためのフローチャートである。なお、以降においては、簡単のため、図５の処理と同様の処理を行う部分についての説明を適宜省略するとともに、図５の処理とは異なる処理を行う部分についての説明を主に行うものとする。 Subsequently, with respect to the details of the operation related to the detection of the state of the optical fiber in the scanning endoscope system, a series of processes illustrated in FIG. 8 is performed as the processes related to Step S2, Step S3, and Step S6 in FIG. The case where it is performed will be described as an example. FIG. 8 is a flowchart for explaining an example different from FIG. 5 of the operation related to the detection of the state of the optical fiber in the scanning endoscope system of the first embodiment. In the following, for the sake of simplicity, the description of the portion that performs the same processing as the processing of FIG. 5 will be omitted as appropriate, and the description of the portion that performs processing different from the processing of FIG. 5 will be mainly performed. To do.
制御部１３は、図示しない検査開始スイッチがオンされたことを検出した際に、光ファイバ３への照明光の供給を実施させるための制御を光源部２に対して行うとともに、図４Ａ及び図４Ｂに例示したような渦巻状の走査パターンに沿って光ファイバ３を揺動しながら、光ファイバ３の状態を検出することが可能な波形を具備する（駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４のような）駆動信号を生成させるための制御を走査駆動部６に対して行う（図８のステップＳ３１）。
When the
制御部１３は、図６のステップＳ３１の制御に応じて走査駆動部６から出力される駆動信号がアクチュエータ部５に供給され、かつ、当該駆動信号の供給に応じてアクチュエータ部５から出力される観測信号が電圧測定部８に供給されるように、信号切替部７の出力状態を切り替えるための制御を行う（図８のステップＳ３２）。
The
また、制御部１３は、図８のステップＳ３１の制御により走査駆動部６に生成させる駆動信号の波形に基づき、駆動状態の圧電素子５ｉに印加されている電圧に係る情報を取得する（図８のステップＳ３３）。
Further, the
さらに、制御部１３は、図８のステップＳ３３により取得した情報に基づく演算を行うことにより、略理想的な状態で非駆動状態の圧電素子５ｋが変形した際の変形量に応じて発生すると推定される推定電圧ＶＥを算出する（図８のステップＳ３４）。具体的には、制御部１３は、図８のステップＳ３４において、例えば、駆動状態の圧電素子５ｉに印加されている電圧に係る情報に基づいて圧電素子５ｉの変形量を推定し、当該推定した圧電素子５ｉの変形量に基づいて非駆動状態の圧電素子５ｋの変形量を推定し、当該推定した圧電素子５ｋの変形量に基づいて推定電圧ＶＥを算出する、というような演算を行う。
Furthermore, the
一方、電圧測定部８は、図８のステップＳ３２の制御に応じて信号切替部７から出力される観測信号に基づき、非駆動状態の圧電素子５ｋにおいて発生した電圧ＶＭを測定し、当該測定した電圧ＶＭの情報を制御部１３へ出力する（図８のステップＳ３５）。
On the other hand, the
状態検出部としての機能を備えた制御部１３は、図８のステップＳ３５により測定された電圧ＶＭと、図８のステップＳ３４により算出した推定電圧ＶＥと、の差分値を求め、さらに、当該求めた差分値が所定の範囲内に入っているか否かを判定した結果に応じ、光ファイバ３の状態が正常であるまたは異常であるとの検出結果を得る（図８のステップＳ３６）。
The
そして、制御部１３は、図８のステップＳ３５により測定された電圧ＶＭと、図８のステップＳ３４により算出した推定電圧ＶＥと、の差分値が所定の範囲内に入っている場合には、光ファイバ３の状態が正常であるとの検出結果を取得し（光ファイバ３の状態が正常であると判断し）、図３のステップＳ４の処理を続けて行う。また、制御部１３は、図８のステップＳ３５により測定された電圧ＶＭと、図８のステップＳ３４により算出した推定電圧ＶＥと、の差分値が所定の範囲内に入っていない場合には、光ファイバ３の状態が異常であるとの検出結果を取得し（光ファイバ３の状態が異常であると判断し）、図５のステップＳ２７と同様の処理を図８のステップＳ３７において行い、さらに、図５のステップＳ２８と同様の処理を図８のステップＳ３８において行う。
When the difference value between the voltage VM measured in step S35 in FIG. 8 and the estimated voltage VE calculated in step S34 in FIG. 8 is within a predetermined range, the
以上に述べたように、図８のフローチャートの処理によれば、駆動状態の圧電素子５ｉの電圧に係る情報を、電圧測定部８の測定結果として取得する代わりに、走査駆動部６に生成させる駆動信号の波形に基づいて取得するようにしている。そのため、図８のフローチャートの処理によれば、例えば、図５のフローチャートの処理を行う場合に比べて簡易な構成を用い、光ファイバ３の状態が正常であるか否かを検出することができる。
As described above, according to the processing of the flowchart of FIG. 8, instead of acquiring information relating to the voltage of the piezoelectric element 5 i in the driving state as the measurement result of the
（第２の実施例）
図９から図１１は、本発明の第２の実施例に係るものである。なお、本実施例においては、走査型内視鏡システムの各部の構成が第１の実施例と共通である一方で、光ファイバの状態検出等に係る動作が第１の実施例とは異なっている。そのため、本実施例においては、第１の実施例において既述の走査型内視鏡システムの各部の構成等に関する説明を省略するとともに、第１の実施例とは異なる処理等に関する説明を主に行う。図９は、第２の実施例の走査型内視鏡システムの動作及び停止に係る制御を説明するためのフローチャートである。
(Second embodiment)
9 to 11 relate to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of each part of the scanning endoscope system is the same as that of the first embodiment, but the operation related to the detection of the state of the optical fiber is different from that of the first embodiment. Yes. For this reason, in this embodiment, the description of the configuration of each part of the above-described scanning endoscope system in the first embodiment is omitted, and the description of the processing etc. different from the first embodiment is mainly performed. Do. FIG. 9 is a flowchart for explaining the control related to the operation and stop of the scanning endoscope system according to the second embodiment.
制御部１３は、例えば、図示しない起動スイッチがオンされたことを検出した際に、図３のステップＳ１と同様に、走査型内視鏡４のメモリ１４に格納された情報と、図示しない記憶装置に格納された所定の制御プログラムと、をそれぞれ読み込むことにより、走査型内視鏡システム１の起動準備を行う（図９のステップＳ４１）。
For example, when the
制御部１３は、例えば、図示しない検査開始スイッチをオンする等の操作が行われることにより、検査開始に係る指示がなされたことを検出した際に、被写体の走査（被写体の観察画像の取得）に係る駆動信号を生成させるための制御を走査駆動部６に対して行う（図９のステップＳ４２）。また、制御部１３は、図９のステップＳ４２において、光ファイバ３への照明光の供給を実施させるための制御を光源部２に対して行うとともに、図５のステップＳ２２（または図８のステップＳ３２）と同様の制御を信号切替部７に対して行う。
The
制御部１３は、図９のステップＳ４２の制御を行った後の所定のタイミングにおいて、光ファイバ３の状態の検出に係る駆動信号を生成させるための制御を走査駆動部６に対して行う（図９のステップＳ４３）。
The
具体的には、制御部１３は、例えば、図９のステップＳ４２において、図４Ａで示した軌跡（図１０の実線で示す軌跡）に対応する駆動信号を生成させる制御を行った場合には、光ファイバ３が最外点Ｂを通過したタイミングで図９のステップＳ４３の制御を行うことにより、図１０の中心点Ａから最外点Ｂを半径とする円状の軌跡（図１０の点線で示す軌跡）に対応する駆動信号を生成させる。図１０は、第２の実施例の走査型内視鏡システムにおける光ファイバの状態検出の一例を説明するための図である。
Specifically, for example, when the
なお、本実施例によれば、図９のステップＳ４３において、例えば、光源部２から光ファイバ３への照明光の供給を停止させるための制御、及び／または、画像処理部１１からモニタ１２への観察画像の出力を停止させる制御が併せて行われてもよい。
According to the present embodiment, in step S43 of FIG. 9, for example, control for stopping the supply of illumination light from the
制御部１３は、図９のステップＳ４３の制御に応じて光ファイバ３が揺動されている期間中において、図５のステップＳ２３〜ステップＳ２６（または図８のステップＳ３３〜ステップＳ３６）と同様に、光ファイバ３の状態が正常であるか異常であるかに係る判定を行う（図９のステップＳ４４）。
During the period in which the
制御部１３は、図９のステップＳ４４において、光ファイバ３の状態が正常であるとの判定結果を得た場合には、例えば、図示しない検査開始スイッチをオフする等の操作が行われたか否かを検出することにより、検査終了に係る指示がなされたか否かの判定を行う（図９のステップＳ４５）。
When the
そして、制御部１３は、図９のステップＳ４５において、検査終了に係る指示がなされたとの判定結果を得た場合には、被写体の走査を停止させるための制御を光源部２及び走査駆動部６に対して行う（図９のステップＳ４６）。
When the
また、制御部１３は、図９のステップＳ４５において、検査終了に係る指示がなされていないとの判定結果を得た場合には、図９のステップＳ４２に係る処理を再度行う。
Moreover, when the determination result that the instruction | indication regarding completion | finish of a test | inspection is not made in step S45 of FIG. 9, the
一方、制御部１３は、図９のステップＳ４４において、光ファイバ３の状態が異常であるとの判定結果を得た場合には、図５のステップＳ２７〜ステップＳ２８（または図８のステップＳ３７〜ステップＳ３８）と同様に、被写体の走査を停止させるとともに、光ファイバ３の異常をユーザに報知する（図９のステップＳ４７）。
On the other hand, if the
ところで、図９の処理によれば、図１０の点線で例示した軌跡に沿って光ファイバ３が揺動される期間中、すなわち、非駆動状態の圧電素子５ｋの変形に伴って発生する電圧ＶＭが略最大化する期間中において、光ファイバ３の状態の検出を行うことが好ましい。但し、図９の処理によれば、光ファイバ３の状態が正常であるか異常であるかを切り分け可能な大きさの電圧が電圧測定部８により測定される限りにおいては、非駆動状態の圧電素子５ｋの変形に伴って発生する電圧ＶＭが略最大化する期間中以外の他の期間中に光ファイバ３の状態の検出が行われてもよい。
By the way, according to the process in FIG. 9, the voltage VM generated during the period in which the
また、本実施例によれば、図９のステップＳ４３及びステップＳ４４に係る処理が、例えば、渦巻状の軌跡の最外点Ｂを光ファイバ３が１回通過する毎に１回ずつ実施されるものに限らず、任意の頻度で実施されるようにしてもよい。具体的には、例えば、光源部２から光ファイバ３へ供給される照明光の強度が所定の強度以下である場合において、渦巻状の軌跡の最外点Ｂを光ファイバ３が所定の複数回通過する毎に、図９のステップＳ４３及びステップＳ４４に係る処理が１回ずつ実施されるようにしてもよい。
Further, according to the present embodiment, the processing according to Step S43 and Step S44 of FIG. 9 is performed once every time the
以上に述べたように、図９のフローチャートの処理によれば、例えば、被写体の観察に対して及ぼす影響が小さく、かつ、非駆動状態の圧電素子５ｋの変形に伴って発生する電圧ＶＭが大きくなるような期間中に、光ファイバ３の状態を検出することができる。そのため、図９のフローチャートの処理によれば、走査型内視鏡システム１を用いた観察中（または検査中）における処理負荷を軽減しつつ、光ファイバ３の状態が正常であるか否かを検出することができる。
As described above, according to the processing of the flowchart of FIG. 9, for example, the influence on the observation of the subject is small, and the voltage VM generated with the deformation of the piezoelectric element 5k in the non-driven state is large. During such a period, the state of the
なお、本実施例によれば、例えば、光源部２（の各レーザ光源）が発光を開始する前の期間中において、被写体を走査可能な状態であるか否かを検出するための処理が行われるようにしてもよい。このような処理について、図１１のフローチャートを参照しつつ説明を行う。図１１は、第２の実施例の走査型内視鏡システムの光源部が発光を開始する前の期間中において、被写体を走査可能な状態であるか否かを検出する場合に実施される処理の一例を示すフローチャートである。 According to the present embodiment, for example, a process for detecting whether or not the subject can be scanned is performed during a period before the light source unit 2 (each laser light source) starts light emission. You may be made to be. Such processing will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 11 is a process executed when it is detected whether or not a subject can be scanned during a period before the light source unit of the scanning endoscope system of the second embodiment starts light emission. It is a flowchart which shows an example.
制御部１３は、光源部２（の各レーザ光源）が発光を開始する前の期間中において、図５のステップＳ２１と同様に、図６、図７Ａ及び図７Ｂに示したような（所定の波形を具備する）駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４をアクチュエータ部５の圧電素子５ａ〜５ｄに供給するための制御を走査駆動部６に対して行う（図１１のステップＳ５１）。
In the period before the light source unit 2 (each laser light source) starts light emission, the
制御部１３は、図５のステップＳ２２と同様に、図１１のステップＳ５１の制御に応じて走査駆動部６から出力される駆動信号アクチュエータ部５及び電圧測定部８に供給され、かつ、当該駆動信号の供給に応じてアクチュエータ部５から出力される観測信号が電圧測定部８に供給されるように、信号切替部７の出力状態を切り替えるための制御を行う（図１１のステップＳ５２）。
Similarly to step S22 in FIG. 5, the
一方、電圧測定部８は、図５のステップＳ２３と同様に、駆動状態の圧電素子５ｉにおいて発生した電圧ＶＤを測定し（図１１のステップＳ５３）、当該測定した電圧ＶＤの情報を制御部１３へ出力する。また、電圧測定部８は、図５のステップＳ２４と同様に、非駆動状態の圧電素子５ｋにおいて発生した電圧ＶＭを測定し、当該測定した電圧ＶＭの情報を制御部１３へ出力する（図１１のステップＳ５４）。
On the other hand, the
制御部１３は、図５のステップＳ２５と同様に、図１１のステップＳ５３により電圧測定部８から出力される電圧ＶＤの情報に基づく演算を行うことにより、略理想的な状態で非駆動状態の圧電素子５ｋが変形した際の変形量に応じて発生すると推定される推定電圧ＶＥを算出する（図１１のステップＳ５５）。
Similarly to step S25 in FIG. 5, the
制御部１３は、図５のステップＳ２６と同様に、図１１のステップＳ５４により測定された電圧ＶＭと、図５のステップＳ５５により算出した推定電圧ＶＥと、の差分値を求め、さらに、当該求めた差分値が所定の範囲内に入っているか否かを判定した結果に応じ、光ファイバ３の状態が正常であるまたは異常であるとの検出結果を得る（図１１のステップＳ５６）。
Similar to step S26 in FIG. 5, the
制御部１３は、図１１のステップＳ５６の処理により、光ファイバ３の状態が正常であるとの検出結果を得た場合には、光ファイバ３に供給される照明光の生成に係る発光を許可する制御を光源部２に対して行うとともに、被写体の走査を開始することが可能な状態になった旨を報知可能な文字列をモニタ１２に表示させるための制御を画像処理部１１に対して行う（図１１のステップＳ５７）。
When the
また、制御部１３は、図１１のステップＳ５６の処理により、光ファイバ３の状態が異常であるとの検出結果を得た場合には、光ファイバ３に供給される照明光の生成に係る発光を禁止する制御を光源部２に対して行うとともに、被写体の走査を開始することが不可能な状態である旨を報知可能な文字列をモニタ１２に表示させるための制御を画像処理部１１に対して行う（図１１のステップＳ５８）。
In addition, when the
以上に述べたように、図１１のフローチャートの処理によれば、走査型内視鏡システム１を用いた観察（または検査）が行われる前に、光ファイバ３の状態が正常であるか否かを検出することができる。そのため、図１１のフローチャートの処理によれば、例えば、走査型内視鏡システム１を用いた観察（または検査）が行われる前に光ファイバ３の折れ等の異常を検出することができ、すなわち、本来意図した走査パターンから外れた状態で被写体の走査が行われることを未然に防ぐことができる。
As described above, according to the process of the flowchart of FIG. 11, whether or not the state of the
（第３の実施例）
図１２及び図１３は、本発明の第３の実施例に係るものである。なお、本実施例においては、走査型内視鏡システムの各部の構成が第１及び第２の実施例と共通である一方で、光ファイバの状態検出等に係る動作が第１及び第２の実施例とは異なっている。そのため、本実施例においては、第１及び第２の実施例において既述の走査型内視鏡システムの各部の構成等に関する説明を省略するとともに、第１及び第２の実施例とは異なる処理等に関する説明を主に行う。図１２は、第３の実施例の走査型内視鏡システムにおける光ファイバの状態検出等に係る動作の一例を説明するためのフローチャートである。
(Third embodiment)
12 and 13 relate to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of each part of the scanning endoscope system is the same as that of the first and second embodiments, while the operation related to the detection of the state of the optical fiber is the first and second. This is different from the embodiment. For this reason, in this embodiment, the description of the configuration of each part of the above-described scanning endoscope system in the first and second embodiments is omitted, and processing different from that in the first and second embodiments is performed. Mainly explained. FIG. 12 is a flowchart for explaining an example of the operation related to the state detection of the optical fiber in the scanning endoscope system of the third embodiment.
制御部１３は、例えば、図５のステップＳ２８等の処理により光ファイバ３の異常を報知した後等において、駆動信号ＰＺＴ１〜ＰＺＴ４のいずれかを周波数変調した周波数ｆｋ（ｋ＝１、２、…、Ｎ）の駆動信号を、圧電素子５ａ〜５ｄのいずれか１つに対して供給するための制御を行う（図１２のステップＳ６１）。なお、以降においては、簡単のため、駆動信号ＰＺＴ１を周波数変調した周波数ｆｋの駆動信号が信号切替部７を介して圧電素子５ａへ供給されるとともに、圧電素子５ｃの変形に伴って発生する電圧に応じた観測信号が信号切替部７を介して電圧測定部８へ出力される場合を例に挙げて説明する。
For example, after notifying the abnormality of the
電圧測定部８は、信号切替部７から出力される観測信号に基づき、圧電素子５ｃの変形に伴って発生した電圧Ｖｆｋを測定し、当該測定した電圧Ｖｆｋの情報を制御部１３へ出力する（図１２のステップＳ６２）。
The
制御部１３は、図１２のステップＳ６１の制御により圧電素子５ａに供給された駆動信号の周波数ｆｋと、図１２のステップＳ６２を経て電圧測定部８から出力される電圧Ｖｆｋと、を相互に関連付けて図示しない記憶装置に格納する。
The
その後、制御部１３は、各周波数ｆ１〜ｆＮに対応する電圧Ｖｆ１〜ＶｆＮが測定されていないことを検出した場合（図１２のステップＳ６３）には、図１２のステップＳ６１に戻り、未測定の電圧Ｖｆｋに対応する周波数ｆｋの駆動信号を圧電素子５ａに供給するための制御を行う。すなわち、制御部１３は、図１２のステップＳ６１〜ステップＳ６３を繰り返すことにより、相互に異なる複数の周波数の（周波数ｆ１〜ｆＮの）駆動信号を走査駆動部６から圧電素子５ａに対して順次供給させるための制御を行っている。
Thereafter, when the
一方、異常箇所推定部としての機能を備えた制御部１３は、各周波数ｆ１〜ｆＮに対応する電圧Ｖｆ１〜ＶｆＮが測定されたことを検出した場合（図１２のステップＳ６３）には、電圧Ｖｆ１〜ＶｆＮの中で最大の電圧Ｖｆａが測定されたときの駆動信号の周波数ｆａを周波数ｆ１〜ｆＮの中から特定する（図１２のステップＳ６４）。
On the other hand, when the
その後、制御部１３は、正常な（異常箇所のない）光ファイバ３を揺動する場合における駆動信号の周波数ｆｏをメモリ１４から読み込み、図１２のステップＳ６４により得られた周波数ｆａから周波数ｆｏを減ずることにより差分値Δｆを求め、さらに、当該求めた差分値Δｆの大きさに基づいて光ファイバ３の異常箇所を推定する（図１２のステップＳ６５）。
Thereafter, the
ここで、前述の周波数ｆａは、アクチュエータ部５により揺動される光ファイバ３における異常箇所の発生位置に応じて変化する。具体的には、前述の周波数ｆａは、（光ファイバ３の）異常箇所を遠位端として光ファイバ３が揺動される場合の駆動信号の周波数として検出される。
Here, the frequency fa described above changes in accordance with the occurrence position of the abnormal part in the
また、前述の周波数ｆｏは、アクチュエータ部５により揺動される光ファイバ３の長さ（光ファイバ３の光出射面を含む端部の長さ）に応じて予め設定された周波数である。具体的には、前述の周波数ｆｏは、（光ファイバ３の）光出射面を遠位端として光ファイバ３が揺動される場合の駆動信号の周波数として予め設定される。
The frequency fo described above is a frequency set in advance according to the length of the
図１３は、一の圧電素子に対して供給される駆動信号の周波数と、当該一の圧電素子に対向する位置に配置された他の圧電素子の変形に応じて発生する電圧と、の間の相関の一例を説明するための図である。 FIG. 13 shows the relationship between the frequency of the drive signal supplied to one piezoelectric element and the voltage generated according to the deformation of the other piezoelectric element arranged at the position facing the one piezoelectric element. It is a figure for demonstrating an example of correlation.
一方、光ファイバ３に異常箇所が存在する場合には、圧電素子５ａに供給される駆動信号の周波数と、圧電素子５ｃの変形に応じて発生する電圧と、の間の相関を、例えば、図１３の二点鎖線で示すようなグラフとして表すことができる。
On the other hand, when there is an abnormal portion in the
また、光ファイバ３に異常箇所が存在しない場合には、圧電素子５ａに供給される駆動信号の周波数と、圧電素子５ｃの変形に応じて発生する電圧と、の間の相関を、例えば、図１３の一点鎖線で示すようなグラフとして表すことができる。
Further, when there is no abnormal portion in the
そのため、図１２のステップＳ６５の処理により、例えば、差分値Δｆとして相対的に小さな値が得られた場合には、光ファイバ３の光出射面を含む端部（アクチュエータ部５により揺動される部分）のうち、当該光出射面の近傍に異常箇所が存在するとの推定結果を得ることができる。また、図１２のステップＳ６５の処理により、例えば、差分値Δｆとして相対的に大きな値が得られた場合には、光ファイバ３の光出射面を含む端部のうち、アクチュエータ部５の近傍に異常箇所が存在するとの推定結果を得ることができる。なお、図１２のステップＳ６５の処理により、例えば、差分値Δｆとして略０の値が得られた場合には、少なくとも、光ファイバ３の光出射面を含む端部には異常箇所が存在しないとの推定結果を得ることができる。
Therefore, for example, when a relatively small value is obtained as the difference value Δf by the process of step S65 of FIG. 12, the end portion including the light emitting surface of the optical fiber 3 (swinged by the actuator unit 5). The estimation result that an abnormal part exists in the vicinity of the light emitting surface can be obtained. In addition, for example, when a relatively large value is obtained as the difference value Δf by the process in step S65 of FIG. 12, the end portion including the light exit surface of the
そして、制御部１３は、図１２のステップＳ６５により推定した光ファイバ３の異常箇所を報知可能な（例えば「光出射面の近傍でファイバが折れています」等の）文字列をモニタ１２に表示させるための制御を画像処理部１１に対して行う（図１２のステップＳ６６）。なお、制御部１３は、図１２のステップＳ６６の処理に併せ、例えば、図１２のステップＳ６５により推定した光ファイバ３の異常箇所をメモリ１４に格納させるような処理を行うものであってもよい。
Then, the
以上に述べたように、図１２のフローチャートの処理によれば、走査型内視鏡システム１を用いた観察の際に、光ファイバ３の光出射面を含む端部の状態が正常であるか否かを検出することができるとともに、当該端部のうちのどの部分に異常が発生しているかを推定することができる。
As described above, according to the processing of the flowchart of FIG. 12, is the state of the end including the light emitting surface of the
なお、以上に述べたような、アクチュエータ部５が４つの圧電素子を有する場合の処理及び動作を適宜変形することにより、アクチュエータ部５が任意の複数の圧電素子を有する場合であっても各実施例を適用することができる。
As described above, the processing and operation in the case where the
本発明は、上述した各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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made without departing from the spirit of the invention.
１ 走査型内視鏡システム
２ 光源部
３ 光ファイバ
４ 走査型内視鏡
５ アクチュエータ部
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 圧電素子
６ 走査駆動部
７ 信号切替部
８ 電圧測定部
９ 光ファイババンドル
１０ 光検出部
１１ 画像処理部
１２ モニタ
１３ 制御部
１４ メモリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記導光部を揺動させるための複数の圧電素子を具備するとともに、前記複数の圧電素子を駆動して前記導光部を揺動させることにより、前記導光部を経て照射される前記照明光による被写体の走査を行うことが可能なアクチュエータ部と、
前記複数の圧電素子を駆動するための電圧を印加する期間を各圧電素子毎にずらしつつ前記導光部を渦巻状の走査パターンに沿って揺動させることが可能なパルス状の波形を具備する駆動信号を前記アクチュエータ部に対して供給する走査駆動部と、
前記走査駆動部から供給される駆動信号に応じた電圧が印加される一の圧電素子の変形に伴って変形する他の圧電素子において発生した電圧を測定する電圧測定部と、
前記一の圧電素子の変形に伴って変形する前記他の圧電素子において発生すると推定される推定電圧を算出する演算部と、
前記電圧測定部により測定された電圧と、前記演算部により算出された推定電圧と、の差分値に基づき、前記アクチュエータ部により揺動される前記導光部の状態を検出する状態検出部と、
を有することを特徴とする走査型内視鏡システム。 A light guide unit for guiding illumination light supplied from the light source unit;
The plurality of piezoelectric elements for swinging the light guide unit, and the illumination irradiated through the light guide unit by driving the plurality of piezoelectric elements to swing the light guide unit An actuator unit capable of scanning a subject with light;
A pulse-like waveform capable of swinging the light guide along a spiral scanning pattern while shifting a period for applying a voltage for driving the plurality of piezoelectric elements for each piezoelectric element. A scanning drive unit for supplying a drive signal to the actuator unit;
A voltage measuring unit that measures a voltage generated in another piezoelectric element that is deformed in accordance with the deformation of the one piezoelectric element to which a voltage according to a driving signal supplied from the scan driving unit is applied;
A calculation unit that calculates an estimated voltage estimated to be generated in the other piezoelectric element that is deformed in accordance with the deformation of the one piezoelectric element;
A state detection unit that detects a state of the light guide unit swung by the actuator unit based on a difference value between the voltage measured by the voltage measurement unit and the estimated voltage calculated by the calculation unit;
A scanning endoscope system comprising:
前記演算部は、前記電圧測定部が前記一の圧電素子に印加されている電圧を測定した測定結果に基づき、前記推定電圧を算出する
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。 The voltage measuring unit measures a voltage applied to the one piezoelectric element and a voltage generated in the other piezoelectric element, respectively.
The scanning type endoscope according to claim 1, wherein the calculation unit calculates the estimated voltage based on a measurement result obtained by measuring the voltage applied to the one piezoelectric element by the voltage measurement unit. Mirror system.
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。 The calculation unit obtains information on a voltage applied to the one piezoelectric element based on a waveform of a drive signal supplied to the actuator unit, and calculates the estimated voltage based on the obtained information. The scanning endoscope system according to claim 1, wherein the calculation is performed.
前記走査駆動部から前記一の圧電素子に対して供給される駆動信号と、前記走査駆動部から前記他の圧電素子に対して供給される駆動信号と、の位相差が、前記一の圧電素子に対して電圧が印加されている期間中に前記他の圧電素子に対して電圧が印加されないような大きさに設定されている
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。 The one piezoelectric element and the other piezoelectric element are arranged at positions facing each other in the actuator unit,
The phase difference between the drive signal supplied from the scan driver to the one piezoelectric element and the drive signal supplied from the scan driver to the other piezoelectric element is the one piezoelectric element. 2. The scanning endoscope system according to claim 1 , wherein a size is set such that a voltage is not applied to the other piezoelectric element during a period in which a voltage is applied to the other piezoelectric element. .
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。 The scanning endoscope system according to claim 1, wherein the state detection unit detects the state of the light guide unit at a timing when the outermost point of the spiral scanning pattern is passed .
前記導光部を揺動させるための複数の圧電素子を具備するとともに、前記複数の圧電素子を駆動して前記導光部を揺動させることにより、前記導光部を経て照射される前記照明光による被写体の走査を行うことが可能なアクチュエータ部と、The plurality of piezoelectric elements for swinging the light guide unit, and the illumination irradiated through the light guide unit by driving the plurality of piezoelectric elements to swing the light guide unit An actuator unit capable of scanning a subject with light;
前記複数の圧電素子のうちの少なくとも１つに電圧を印加して駆動させることが可能な駆動信号を前記アクチュエータ部に対して供給する走査駆動部と、A scanning drive unit that supplies a drive signal that can be driven by applying a voltage to at least one of the plurality of piezoelectric elements to the actuator unit;
前記走査駆動部から供給される駆動信号に応じた電圧が印加される一の圧電素子の変形に伴って変形する他の圧電素子において発生した電圧を測定する電圧測定部と、A voltage measuring unit that measures a voltage generated in another piezoelectric element that is deformed in accordance with the deformation of the one piezoelectric element to which a voltage according to a driving signal supplied from the scan driving unit is applied;
前記一の圧電素子の変形に伴って変形する前記他の圧電素子において発生すると推定される推定電圧を算出する演算部と、A calculation unit that calculates an estimated voltage estimated to be generated in the other piezoelectric element that is deformed in accordance with the deformation of the one piezoelectric element;
前記電圧測定部により測定された電圧と、前記演算部により算出された推定電圧と、の差分値に基づき、前記アクチュエータ部により揺動される前記導光部の状態を検出する状態検出部と、A state detection unit that detects a state of the light guide unit swung by the actuator unit based on a difference value between the voltage measured by the voltage measurement unit and the estimated voltage calculated by the calculation unit;
前記状態検出部の検出結果に基づき、前記光源部及び前記走査駆動部のうちの少なくとも一方に対する制御を行う制御部と、A control unit that controls at least one of the light source unit and the scan driving unit based on a detection result of the state detection unit;
を有し、Have
前記制御部は、前記アクチュエータ部により前記被写体の画像の取得に係る走査が実施されている期間中に、前記導光部が異常であるとの検出結果が得られた場合において、前記導光部への前記照明光の供給を停止させるための制御を前記光源部に対して行うとともに、前記アクチュエータ部への駆動信号の供給を停止させるための制御を前記走査駆動部に対して行うIn the case where a detection result indicating that the light guide unit is abnormal is obtained during a period in which the actuator unit performs scanning related to the acquisition of the image of the subject, the control unit The control for stopping the supply of the illumination light to the light source unit is performed on the light source unit, and the control for stopping the supply of the drive signal to the actuator unit is performed on the scanning drive unit.
ことを特徴とする走査型内視鏡システム。A scanning endoscope system characterized by the above.
前記導光部を揺動させるための複数の圧電素子を具備するとともに、前記複数の圧電素子を駆動して前記導光部を揺動させることにより、前記導光部を経て照射される前記照明光による被写体の走査を行うことが可能なアクチュエータ部と、The plurality of piezoelectric elements for swinging the light guide unit, and the illumination irradiated through the light guide unit by driving the plurality of piezoelectric elements to swing the light guide unit An actuator unit capable of scanning a subject with light;
前記複数の圧電素子のうちの少なくとも１つに電圧を印加して駆動させることが可能な駆動信号を前記アクチュエータ部に対して供給する走査駆動部と、A scanning drive unit that supplies a drive signal that can be driven by applying a voltage to at least one of the plurality of piezoelectric elements to the actuator unit;
前記走査駆動部から供給される駆動信号に応じた電圧が印加される一の圧電素子の変形に伴って変形する他の圧電素子において発生した電圧を測定する電圧測定部と、A voltage measuring unit that measures a voltage generated in another piezoelectric element that is deformed in accordance with the deformation of the one piezoelectric element to which a voltage according to a driving signal supplied from the scan driving unit is applied;
前記一の圧電素子の変形に伴って変形する前記他の圧電素子において発生すると推定される推定電圧を算出する演算部と、A calculation unit that calculates an estimated voltage estimated to be generated in the other piezoelectric element that is deformed in accordance with the deformation of the one piezoelectric element;
前記電圧測定部により測定された電圧と、前記演算部により算出された推定電圧と、の差分値に基づき、前記アクチュエータ部により揺動される前記導光部の状態を検出する状態検出部と、A state detection unit that detects a state of the light guide unit swung by the actuator unit based on a difference value between the voltage measured by the voltage measurement unit and the estimated voltage calculated by the calculation unit;
前記状態検出部の検出結果に基づき、前記光源部及び前記走査駆動部のうちの少なくとも一方に対する制御を行う制御部と、A control unit that controls at least one of the light source unit and the scan driving unit based on a detection result of the state detection unit;
を有し、Have
前記制御部は、前記光源部が発光を開始する前の期間中に、前記導光部が異常であるとの検出結果が得られた場合において、前記導光部に供給される前記照明光の生成に係る発光を禁止する制御を前記光源部に対して行うWhen the detection result that the light guide unit is abnormal is obtained during the period before the light source unit starts light emission, the control unit is configured to control the illumination light supplied to the light guide unit. Control for prohibiting light emission related to generation is performed on the light source unit.
ことを特徴とする走査型内視鏡システム。A scanning endoscope system characterized by the above.
前記導光部を揺動させるための複数の圧電素子を具備するとともに、前記複数の圧電素子を駆動して前記導光部を揺動させることにより、前記導光部を経て照射される前記照明光による被写体の走査を行うことが可能なアクチュエータ部と、The plurality of piezoelectric elements for swinging the light guide unit, and the illumination irradiated through the light guide unit by driving the plurality of piezoelectric elements to swing the light guide unit An actuator unit capable of scanning a subject with light;
前記複数の圧電素子のうちの少なくとも１つに電圧を印加して駆動させることが可能な駆動信号を前記アクチュエータ部に対して供給する走査駆動部と、A scanning drive unit that supplies a drive signal that can be driven by applying a voltage to at least one of the plurality of piezoelectric elements to the actuator unit;
前記走査駆動部から供給される駆動信号に応じた電圧が印加される一の圧電素子の変形に伴って変形する他の圧電素子において発生した電圧を測定する電圧測定部と、A voltage measuring unit that measures a voltage generated in another piezoelectric element that is deformed in accordance with the deformation of the one piezoelectric element to which a voltage according to a driving signal supplied from the scan driving unit is applied;
前記一の圧電素子の変形に伴って変形する前記他の圧電素子において発生すると推定される推定電圧を算出する演算部と、A calculation unit that calculates an estimated voltage estimated to be generated in the other piezoelectric element that is deformed in accordance with the deformation of the one piezoelectric element;
前記電圧測定部により測定された電圧と、前記演算部により算出された推定電圧と、の差分値に基づき、前記アクチュエータ部により揺動される前記導光部の状態を検出する状態検出部と、A state detection unit that detects a state of the light guide unit swung by the actuator unit based on a difference value between the voltage measured by the voltage measurement unit and the estimated voltage calculated by the calculation unit;
前記電圧測定部により測定された電圧に基づき、前記導光部の異常箇所を推定するための処理を行う異常箇所推定部と、Based on the voltage measured by the voltage measurement unit, an abnormal point estimation unit that performs processing for estimating an abnormal point of the light guide unit,
を有することを特徴とする走査型内視鏡システム。A scanning endoscope system comprising:
前記異常箇所推定部は、前記電圧測定部により最大の電圧が測定されたときの駆動信号の周波数を前記複数の周波数の中から特定し、当該特定した周波数に基づいて前記導光部の異常箇所を推定するThe abnormal part estimation unit specifies the frequency of the drive signal when the maximum voltage is measured by the voltage measurement unit from the plurality of frequencies, and based on the specified frequency, the abnormal part of the light guide unit Estimate
ことを特徴とする請求項８に記載の走査型内視鏡システム。The scanning endoscope system according to claim 8, wherein:
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