JP6118562B2

JP6118562B2 - Endoscope system and capacitive load driving method

Info

Publication number: JP6118562B2
Application number: JP2013002205A
Authority: JP
Inventors: 将太郎小林
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: JP2014132976A

Description

この発明は、被写体の画像を観察するための内視鏡システムに関連し、詳しくは、先端部に容量性の負荷を有する内視鏡を備える内視鏡システムおよび該容量性負荷の駆動方法に関する。 The present invention relates to an endoscope system for observing an image of a subject, and in particular, relates to an endoscope system including an endoscope having a capacitive load at a distal end portion and a method for driving the capacitive load. .

患者の体腔内を診断するための内視鏡を用いた内視鏡システムが一般に知られ、実用に供されている。また、内視鏡の先端部分に圧電素子などからなる小型のアクチュエータを備え、当該アクチュエータによってレンズの位置を調整して拡大画像を得る拡大内視鏡や、単一の光ファイバの先端をアクチュエータで共振させ、被写体を所定の走査パターンで走査して画像を得る走査型内視鏡を用いた内視鏡システムも知られている。これらの内視鏡システムの一例として、特許文献１には、光ファイバの末端部分をアクチュエータによって振動させて画像を得る走査型内視鏡において、先端部のレンズの位置を圧電素子からなるアクチュエータによって光軸方向に調整し、拡大画像を得る構成が記載されている。 An endoscope system using an endoscope for diagnosing the inside of a body cavity of a patient is generally known and put into practical use. In addition, a small actuator consisting of a piezoelectric element or the like is provided at the distal end of the endoscope, and the enlarged endoscope that obtains an enlarged image by adjusting the position of the lens with the actuator, or the tip of a single optical fiber with an actuator. An endoscope system using a scanning endoscope that resonates and scans a subject with a predetermined scanning pattern to obtain an image is also known. As an example of these endoscope systems, Patent Document 1 discloses a scanning endoscope in which an end portion of an optical fiber is vibrated by an actuator to obtain an image. A configuration is described in which an enlarged image is obtained by adjusting in the optical axis direction.

特許２０１１−３６４６１号公報Japanese Patent No. 2011-36461

特許文献１に記載されるような内視鏡システムでは、内視鏡の先端部は、できるだけ細く製作されるため、多くの部品を搭載することができず、必要最小限の部品のみで構成される。また、内視鏡とプロセッサ間の電源ケーブルも、可撓部の充填率の問題などから、長くて細いケーブルが用いられる。このような内視鏡システムにおいて、内視鏡の先端部分に配置された、圧電素子などの容量性の負荷からなるアクチュエータを駆動する場合、電源ケーブルによる配線抵抗によって、大きな電圧降下が生じ、アクチュエータの駆動力が落ちるといった問題がある。このような電圧降下を防ぐためには、アクチュエータのドライバの直近に大容量のコンデンサを設けることが考えられるが、内視鏡の先端部分の大型化を招くことから望ましくない。また、圧電素子以外の要素による影響もあるため、アクチュエータの駆動による移動量などに個体差が生じ、個別に調整が必要になるといった問題も生じる。 In the endoscope system as described in Patent Document 1, since the distal end portion of the endoscope is manufactured as thin as possible, it is not possible to mount many parts, and only the necessary minimum parts are used. The In addition, a long and thin cable is also used for the power cable between the endoscope and the processor because of a problem of the filling rate of the flexible portion. In such an endoscope system, when an actuator composed of a capacitive load such as a piezoelectric element disposed at the distal end portion of the endoscope is driven, a large voltage drop occurs due to the wiring resistance due to the power cable. There is a problem that the driving force of the machine is reduced. In order to prevent such a voltage drop, it is conceivable to provide a large-capacity capacitor in the immediate vicinity of the driver of the actuator, but this is not desirable because it leads to an increase in the size of the distal end portion of the endoscope. In addition, since there is an influence due to factors other than the piezoelectric element, there is a problem that individual differences occur in the amount of movement due to driving of the actuator, and individual adjustment is required.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内視鏡の先端部分の小型化を保ちつつ、先端部分に配置されたアクチュエータを安定して駆動することが可能な内視鏡システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to stably drive an actuator disposed at a distal end portion while keeping the distal end portion of the endoscope small. It is to provide a possible endoscopic system.

上記の課題を解決する本発明の一形態に係る内視鏡システムは、体腔内の画像を取得する画像取得手段と、画像取得手段を動かすための、容量性負荷からなるアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動手段と、駆動手段に電圧を供給する電源手段と、電源手段から出力される電流、または駆動手段に入力される電圧をモニタするモニタ手段と、該モニタ手段のモニタ結果に応じて、駆動手段に供給する電圧を調整するよう電源手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 An endoscope system according to an embodiment of the present invention that solves the above problems includes an image acquisition unit that acquires an image in a body cavity, an actuator that includes a capacitive load for moving the image acquisition unit, and drives the actuator Drive means, power supply means for supplying voltage to the drive means, monitor means for monitoring the current output from the power supply means or the voltage input to the drive means, and the drive according to the monitoring result of the monitor means Control means for controlling the power supply means so as to adjust the voltage supplied to the means.

このような内視鏡システムにより、容量性の負荷からなるアクチュエータを駆動する場合に生じる電圧降下を考慮した電圧が、電源手段から駆動手段に供給され、アクチュエータを安定して駆動することが可能となる。また、内視鏡の先端部分にコンデンサなどの部品を追加する必要がないため、先端部分の小型化も維持できる。 With such an endoscope system, a voltage that takes into account a voltage drop that occurs when driving an actuator composed of a capacitive load is supplied from the power supply means to the drive means, and the actuator can be driven stably. Become. In addition, since it is not necessary to add a capacitor or other component to the distal end portion of the endoscope, the distal end portion can be kept downsized.

また、本発明のアクチュエータと駆動手段は長距離配線によって接続されていても良い。さらに、本発明の画像取得手段は、入射端に入射する光を出射端まで導光し、該出射端から被写体に出射する光ファイバと、光ファイバの射出端から射出される光が、所定の走査領域内で被写体面上を走査するように、光ファイバの射出端を駆動させる光ファイバ走査手段と、を備える構成としても良い。 Moreover, the actuator of this invention and a drive means may be connected by long distance wiring. Further, the image acquisition means of the present invention guides the light incident on the incident end to the exit end, the optical fiber exiting from the exit end to the subject, and the light exiting from the exit end of the optical fiber are predetermined. An optical fiber scanning unit that drives the exit end of the optical fiber so as to scan the subject surface within the scanning region may be provided.

また、本発明の制御手段は、モニタ結果に基づいて、アクチュエータの駆動により生じる電圧降下分を算出し、算出した電圧降下分を駆動手段に供給する電圧に加えるよう、電源手段を制御しても良い。さらに、制御手段は、アクチュエータが駆動される期間中であって、アクチュエータが駆動される期間より短い期間に、駆動手段に供給する電圧を調整するよう電源手段を制御しても良い。このように構成することにより、アクチュエータを安全に駆動することが可能となる。 Further, the control means of the present invention may calculate a voltage drop caused by driving the actuator based on the monitor result, and control the power supply means to add the calculated voltage drop to the voltage supplied to the drive means. good. Further, the control means may control the power supply means so as to adjust the voltage supplied to the driving means during a period in which the actuator is driven and shorter than a period in which the actuator is driven. With this configuration, the actuator can be safely driven.

また、本発明のアクチュエータは、２軸アクチュエータであっても良く、本発明の内視鏡システムは、上記画像取得手段、アクチュエータ、駆動手段を先端部分に備える内視鏡と、上記電源手段、モニタ手段、制御手段を備えるシステム本体と、から構成しても良い。さらに、電源手段が制御手段を備えても良い。 Further, the actuator of the present invention may be a biaxial actuator, and the endoscope system of the present invention includes an endoscope provided with the image acquisition means, the actuator, and the driving means at a distal end portion, the power supply means, and a monitor. And a system main body including control means and control means. Furthermore, the power supply means may include control means.

また、本発明により、内視鏡の先端部分に配置された容量性負荷の駆動方法であって、容量性負荷を駆動する駆動手段に入力される電圧、または駆動手段に電圧を供給する電源手段から出力される電流をモニタするステップと、該モニタするステップにおけるモニタ結果に応じて、駆動手段に供給する電圧を調整するよう電源手段を制御するステップと、からなる方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a method for driving a capacitive load disposed at the distal end portion of an endoscope, the voltage being input to the driving means for driving the capacitive load, or the power supply means for supplying the voltage to the driving means. The method comprises the steps of: monitoring the current output from the power supply; and controlling the power supply means to adjust the voltage supplied to the drive means in accordance with the monitoring result in the monitoring step.

本発明によれば、内視鏡の先端の小型化を保ちつつ、アクチュエータを安定して駆動することが可能な内視鏡システムが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the endoscope system which can drive an actuator stably is provided, maintaining size reduction of the front-end | tip of an endoscope.

本発明の実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the endoscope system of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の内視鏡システムが有する共焦点光学ユニットの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the confocal optical unit which the endoscope system of embodiment of this invention has. ＸＹ近似面上における光ファイバの先端の回転軌跡を示す図である。It is a figure which shows the rotation locus | trajectory of the front-end | tip of an optical fiber on an XY approximate surface. ＸＹ近似面上における光ファイバの先端のＸ（又はＹ）方向の変位量（振幅）と、サンプリング期間及び制動期間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the displacement amount (amplitude) of the front-end | tip of an optical fiber on an XY approximate surface in the X (or Y) direction, and a sampling period and a braking period. サンプリング点とラスタ座標との対応関係を説明する図である。It is a figure explaining the correspondence of a sampling point and a raster coordinate. 本発明の実施形態におけるＺ軸アクチュエータの駆動制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating drive control of the Z-axis actuator in embodiment of this invention. 従来技術におけるＺ軸アクチュエータを駆動制御する各構成要素の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each component which drive-controls the Z-axis actuator in a prior art. 本発明の実施形態におけるＺ軸アクチュエータを駆動制御する各構成要素の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each component which drive-controls the Z-axis actuator in embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態におけるＺ軸アクチュエータの駆動制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating drive control of the Z-axis actuator in another embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の内視鏡システムについて説明する。本実施形態の内視鏡システムは、共焦点光学ユニットを有する走査型共焦点内視鏡システムである。 Hereinafter, an endoscope system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The endoscope system of the present embodiment is a scanning confocal endoscope system having a confocal optical unit.

本実施形態の走査型共焦点内視鏡システムは、共焦点顕微鏡の原理を応用して設計されたシステムであり、高倍率かつ高解像度の被写体を観察するのに好適に構成されている。図１は、本発明の実施形態の走査型共焦点内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、走査型共焦点内視鏡システム１は、システム本体１００、共焦点内視鏡２００およびモニタ３００を有している。走査型共焦点内視鏡システム１を用いた共焦点観察は、可撓性を有する管状の共焦点内視鏡２００の先端面を被写体に当て付けた状態で行う。 The scanning confocal endoscope system of the present embodiment is a system designed by applying the principle of a confocal microscope, and is preferably configured to observe a subject with high magnification and high resolution. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a scanning confocal endoscope system 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the scanning confocal endoscope system 1 includes a system main body 100, a confocal endoscope 200, and a monitor 300. The confocal observation using the scanning confocal endoscope system 1 is performed in a state where the distal end surface of the flexible tubular confocal endoscope 200 is applied to the subject.

システム本体１００は、光源１０２、光分波合波器（光カプラ）１０４、ダンパ１０６、ＣＰＵ１０８、ＣＰＵメモリ１１０、光ファイバ１１２、受光器１１４、映像信号処理回路１１６、画像メモリ１１８、映像信号出力回路１２０を有している。共焦点内視鏡２００は、光ファイバ２０２、共焦点光学ユニット２０４、サブＣＰＵ２０６、サブメモリ２０８、走査ドライバ２１０、電源回路１２５、モニタ回路１２８を有している。 The system body 100 includes a light source 102, an optical demultiplexer / multiplexer (optical coupler) 104, a damper 106, a CPU 108, a CPU memory 110, an optical fiber 112, a light receiver 114, a video signal processing circuit 116, an image memory 118, and a video signal output. A circuit 120 is included. The confocal endoscope 200 includes an optical fiber 202, a confocal optical unit 204, a sub CPU 206, a sub memory 208, a scanning driver 210, a power supply circuit 125, and a monitor circuit 128.

光源１０２は、ＣＰＵ１０８の駆動制御に従い、患者の体腔内に投与された薬剤を励起させる励起光を出射する。励起光は、光分波合波器１０４に入射する。光分波合波器１０４のポートの一つには、光コネクタ１５２が結合している。光分波合波器１０４の不要ポートには、光源１０２から出射された励起光を無反射終端するダンパ１０６が結合している。前者のポートに入射した励起光は、光コネクタ１５２を通過して共焦点内視鏡２００内に配置された光学系に入射する。 The light source 102 emits excitation light that excites the medicine administered into the body cavity of the patient in accordance with the drive control of the CPU 108. The excitation light enters the optical demultiplexer / multiplexer 104. An optical connector 152 is coupled to one of the ports of the optical demultiplexer / multiplexer 104. The unnecessary port of the optical demultiplexer-multiplexer 104 is coupled to a damper 106 that terminates the excitation light emitted from the light source 102 without reflection. The excitation light incident on the former port passes through the optical connector 152 and enters the optical system arranged in the confocal endoscope 200.

光ファイバ２０２の一端（以下、「基端」という。）は、光コネクタ１５２を通じて光分波合波器１０４と光学的に結合している。光ファイバ２０２の他端（以下、「先端」という。）は、共焦点内視鏡２００の先端部に組み込まれた共焦点光学ユニット２０４内に収められている。光分波合波器１０４を出射した励起光は、光コネクタ１５２を通過して光ファイバ２０２の基端に入射後、光ファイバ２０２を伝送して光ファイバ２０２の先端から出射される。 One end (hereinafter referred to as “base end”) of the optical fiber 202 is optically coupled to the optical demultiplexer / multiplexer 104 through the optical connector 152. The other end (hereinafter referred to as “tip”) of the optical fiber 202 is housed in a confocal optical unit 204 incorporated in the tip of the confocal endoscope 200. The excitation light emitted from the optical demultiplexer-multiplexer 104 passes through the optical connector 152, enters the proximal end of the optical fiber 202, transmits through the optical fiber 202, and is emitted from the distal end of the optical fiber 202.

図２（ａ）は、共焦点光学ユニット２０４の構成を概略的に示す図である。以下、共焦点光学ユニット２０４を説明する便宜上、共焦点光学ユニット２０４の長手方向をＺ方向と定義し、Ｚ方向に直交しかつ互いに直交する二方向をＸ方向、Ｙ方向と定義する。図２（ａ）に示されるように、共焦点光学ユニット２０４は、各種構成部品を収容する金属製の外筒２０４Ａを有している。外筒２０４Ａは、外筒２０４Ａの内壁面形状に対応する外壁面形状を持つ内筒２０４Ｂを同軸（Ｚ方向）にスライド自在に保持している。光ファイバ２０２の先端（以下、符号「２０２ａ」を付す。）は、外筒２０４Ａ、内筒２０４Ｂの各基端面に形成された開口を通じて内筒２０４Ｂに収容支持されており、走査型共焦点内視鏡システム１の二次的な点光源として機能する。点光源である先端２０２ａの位置は、ＣＰＵ１０８による制御に従って周期的に変化する。なお、図２（ａ）中、中心軸ＡＸは、後述する対物光学系２０４Ｄの光軸であり、Ｚ方向に配置された光ファイバ２０２が振動していない状態のとき、中心軸ＡＸは、光ファイバ２０２の光軸（中心軸）と一致する。 FIG. 2A is a diagram schematically showing the configuration of the confocal optical unit 204. Hereinafter, for convenience of describing the confocal optical unit 204, the longitudinal direction of the confocal optical unit 204 is defined as the Z direction, and two directions orthogonal to the Z direction and orthogonal to each other are defined as the X direction and the Y direction. As shown in FIG. 2A, the confocal optical unit 204 has a metal outer cylinder 204A that houses various components. The outer cylinder 204A holds an inner cylinder 204B having an outer wall surface shape corresponding to the inner wall surface shape of the outer cylinder 204A so as to be slidable coaxially (Z direction). The distal end of the optical fiber 202 (hereinafter referred to as “202a”) is housed and supported in the inner cylinder 204B through openings formed in the base end surfaces of the outer cylinder 204A and the inner cylinder 204B, and is located within the scanning confocal. It functions as a secondary point light source of the endoscope system 1. The position of the tip 202a, which is a point light source, periodically changes according to control by the CPU. In FIG. 2A, a central axis AX is an optical axis of an objective optical system 204D described later, and when the optical fiber 202 arranged in the Z direction is not oscillating, the central axis AX is an optical axis. This coincides with the optical axis (center axis) of the fiber 202.

サブメモリ２０８は、共焦点内視鏡２００の識別情報や各種プロパティ等のプローブ情報を格納している。サブＣＰＵ２０６は、システム起動時にサブメモリ２０８からプローブ情報を読み出して、システム本体１００と共焦点内視鏡２００とを電気的に接続する電気コネクタ１５４を介してＣＰＵ１０８に送信する。ＣＰＵ１０８は、送信されたプローブ情報をＣＰＵメモリ１１０に格納する。ＣＰＵ１０８は、格納したプローブ情報を必要時に読み出して共焦点内視鏡２００の制御に必要な信号を生成して、サブＣＰＵ２０６に送信する。サブＣＰＵ２０６は、ＣＰＵ１０８から送信された制御信号に従って走査ドライバ２１０に必要な設定値を指定する。 The sub memory 208 stores probe information such as identification information and various properties of the confocal endoscope 200. The sub CPU 206 reads probe information from the sub memory 208 when the system is activated, and transmits the probe information to the CPU 108 via the electrical connector 154 that electrically connects the system main body 100 and the confocal endoscope 200. The CPU 108 stores the transmitted probe information in the CPU memory 110. The CPU 108 reads the stored probe information when necessary, generates a signal necessary for controlling the confocal endoscope 200, and transmits the signal to the sub CPU 206. The sub CPU 206 designates a setting value necessary for the scan driver 210 in accordance with the control signal transmitted from the CPU 108.

走査ドライバ２１０は、指定された設定値に応じたドライブ信号を生成して、先端２０２ａ付近の光ファイバ２０２の外周面に接着固定された二軸アクチュエータ２０４Ｃを駆動制御する。図２（ｂ）は、二軸アクチュエータ２０４Ｃの構成を概略的に示す図である。図２（ｂ）に示されるように、二軸アクチュエータ２０４Ｃは、走査ドライバ２１０と接続された一対のＸ軸用電極（図中「Ｘ」、「Ｘ’」）及びＹ軸用電極（図中「Ｙ」、「Ｙ’」）を圧電体上に形成した圧電アクチュエータである。 The scanning driver 210 generates a drive signal corresponding to the designated set value, and drives and controls the biaxial actuator 204C that is bonded and fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber 202 near the tip 202a. FIG. 2B is a diagram schematically showing the configuration of the biaxial actuator 204C. As shown in FIG. 2B, the biaxial actuator 204C includes a pair of X-axis electrodes (“X” and “X ′” in the figure) and Y-axis electrodes (in the figure) connected to the scanning driver 210. “Y”, “Y ′”) are piezoelectric actuators formed on a piezoelectric body.

走査ドライバ２１０は、交流電圧Ｘを二軸アクチュエータ２０４ＣのＸ軸用電極間に印加して圧電体をＸ方向に共振させると共に、交流電圧Ｘと同一周波数であって位相が直交する交流電圧ＹをＹ軸用電極間に印加して圧電体をＹ方向に共振させる。交流電圧Ｘ、Ｙはそれぞれ、振幅が時間に比例して線形に増加して、時間（Ｘ）、（Ｙ）をかけて実効値（Ｘ）、（Ｙ）に達する電圧として定義される。光ファイバ２０２の先端２０２ａは、二軸アクチュエータ２０４ＣによるＸ方向、Ｙ方向への運動エネルギーが合成されることにより、Ｘ−Ｙ平面に近似する面（以下、「ＸＹ近似面」と記す。）上において中心軸ＡＸを中心に渦巻状のパターンを描くように回転する。先端２０２ａの回転軌跡は、印加電圧に比例して大きくなり、実効値（Ｘ）、（Ｙ）の交流電圧が印加された時点で最も大きい径を有する円の軌跡を描く。図３は、ＸＹ近似面上の先端２０２ａの回転軌跡を示す図である。 The scanning driver 210 applies an AC voltage X between the X-axis electrodes of the biaxial actuator 204C to resonate the piezoelectric body in the X direction, and also applies an AC voltage Y having the same frequency as that of the AC voltage X and orthogonal in phase. Applied between the Y-axis electrodes, the piezoelectric body resonates in the Y direction. The AC voltages X and Y are respectively defined as voltages that increase linearly in proportion to time and reach effective values (X) and (Y) over time (X) and (Y). The tip 202a of the optical fiber 202 is on a surface that approximates the XY plane (hereinafter referred to as "XY approximate surface") by combining the kinetic energy in the X and Y directions by the biaxial actuator 204C. Rotate to draw a spiral pattern around the central axis AX. The rotation trajectory of the tip 202a increases in proportion to the applied voltage, and draws a circular trajectory having the largest diameter when the AC voltage having the effective values (X) and (Y) is applied. FIG. 3 is a diagram showing a rotation locus of the tip 202a on the XY approximate plane.

図４は、ＸＹ近似面上における光ファイバ２０２の先端２０２ａのＸ（又はＹ）方向の変位量（振幅）と、共焦点内視鏡２００の各動作タイミングとの関係を説明する図である。励起光は連続光（又はパルス光）であり、二軸アクチュエータ２０４Ｃへの交流電圧の印加開始直後から印加停止までの期間（以下、説明の便宜上、この期間を「サンプリング期間」と記す。）中、光ファイバ２０２の先端２０２ａから出射される。上述したように、二軸アクチュエータ２０４Ｃへ交流電圧が印加されると、光ファイバ２０２の先端２０２ａは、中心軸ＡＸを中心に渦巻状のパターンを描くように回転するため、サンプリング期間中、光ファイバ２０２の先端２０２ａから出射した励起光は、中心軸ＡＸを中心とした所定の円形の走査領域を渦巻状に走査する。サンプリング期間が経過して二軸アクチュエータ２０４Ｃへの交流電圧の印加が停止すると、光ファイバ２０２の振動が減衰する。ＸＹ近似面上における先端２０２ａの円運動は、光ファイバ２０２の振動の減衰に伴って収束し、光ファイバ２０２の振動は、所定時間後に略ゼロとなる（すなわち、先端２０２ａは、中心軸ＡＸ上でほぼ停止する）。以下、説明の便宜上、サンプリング期間が終了してから先端２０２ａが中心軸ＡＸ上にほぼ停止するまでの期間を「ブレーキング期間」と記す。ブレーキング期間の経過後、さらに所定時間の経過を待って、次のサンプリング期間が開始される。以下、説明の便宜上、ブレーキング期間が終了してから次のサンプリング期間の開始までの期間を「セトリング期間」と記す。セトリング期間は、光ファイバ２０２の先端２０２ａを中心軸ＡＸ上に完全に停止させるための待機時間であり、セトリング時間を設けることにより、先端２０２ａを精確に走査させることが可能となる。また、一フレームに対応する期間は、一つのサンプリング期間と一つのブレーキング期間で構成されており、セトリング期間を調整することによって、フレームレートを調整することができる。つまり、セトリング期間は、光ファイバ２０２の先端２０２ａが完全に停止するまでの時間とフレームレートとの関係から適宜設定することができるようになっている。なお、ブレーキング期間を短縮するため、ブレーキング期間の初期段階に二軸アクチュエータ２０４Ｃに逆相電圧を印加して制動トルクを積極的に加えてもよい。 FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the amount of displacement (amplitude) in the X (or Y) direction of the tip 202a of the optical fiber 202 on the XY approximate plane and each operation timing of the confocal endoscope 200. The excitation light is continuous light (or pulsed light) and is in the period from immediately after the start of application of AC voltage to the biaxial actuator 204C until the application is stopped (hereinafter, this period is referred to as “sampling period” for convenience of explanation). The light is emitted from the tip 202a of the optical fiber 202. As described above, when an AC voltage is applied to the biaxial actuator 204C, the tip 202a of the optical fiber 202 rotates so as to draw a spiral pattern about the central axis AX. The excitation light emitted from the tip 202a of the 202 scans a predetermined circular scanning area centering on the central axis AX in a spiral shape. When the application of the AC voltage to the biaxial actuator 204C is stopped after the sampling period has elapsed, the vibration of the optical fiber 202 is attenuated. The circular motion of the tip 202a on the approximate XY plane converges as the vibration of the optical fiber 202 is attenuated, and the vibration of the optical fiber 202 becomes substantially zero after a predetermined time (that is, the tip 202a is on the central axis AX). Almost stop). Hereinafter, for convenience of explanation, a period from the end of the sampling period until the tip 202a substantially stops on the central axis AX is referred to as a “braking period”. After the braking period, the next sampling period is started after a predetermined time has elapsed. Hereinafter, for convenience of description, a period from the end of the braking period to the start of the next sampling period is referred to as a “settling period”. The settling period is a standby time for completely stopping the tip 202a of the optical fiber 202 on the central axis AX. By providing the settling time, the tip 202a can be scanned accurately. The period corresponding to one frame is composed of one sampling period and one braking period, and the frame rate can be adjusted by adjusting the settling period. That is, the settling period can be appropriately set from the relationship between the time until the tip 202a of the optical fiber 202 completely stops and the frame rate. In order to shorten the braking period, a braking torque may be positively applied by applying a reverse phase voltage to the biaxial actuator 204C in the initial stage of the braking period.

光ファイバ２０２の先端２０２ａの前方には、対物光学系２０４Ｄが設置されている。対物光学系２０４Ｄは、複数枚の光学レンズで構成されており、図示省略されたレンズ枠を介して外筒２０４Ａに保持されている。レンズ枠は、外筒２０４Ａの内部において、内筒２０４Ｂと相対的に固定され支持されている。そのため、レンズ枠に保持された光学レンズ群は、外筒２０４Ａの内部を内筒２０４Ｂと一体となってＺ方向にスライドする。なお、外筒２０４Ａの最先端（すなわち、対物光学系２０４Ｄの前方）には、図示省略されたカバーガラスが保持されている。 An objective optical system 204D is installed in front of the tip 202a of the optical fiber 202. The objective optical system 204D is composed of a plurality of optical lenses, and is held by the outer cylinder 204A via a lens frame (not shown). The lens frame is fixed and supported relative to the inner cylinder 204B inside the outer cylinder 204A. Therefore, the optical lens group held by the lens frame slides in the Z direction integrally with the inner cylinder 204B inside the outer cylinder 204A. A cover glass (not shown) is held at the forefront of the outer cylinder 204A (that is, in front of the objective optical system 204D).

内筒２０４Ｂの基端面と外筒２０４Ａの内壁面との間には、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆが取り付けられている。また、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆの近傍には、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆを駆動するＺ軸ドライバ２０４Ｅが設けられる。Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆは、単一層構造または積層構造の圧電素子からなる小型の圧電アクチュエータであり、Ｚ軸ドライバ２０４Ｅからの印加電圧に応じて変形する。Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆが変形することにより、内筒２０４Ｂが光ファイバ２０２ごとＺ方向に進退する。 A Z-axis actuator 204F is attached between the base end surface of the inner cylinder 204B and the inner wall surface of the outer cylinder 204A. A Z-axis driver 204E that drives the Z-axis actuator 204F is provided in the vicinity of the Z-axis actuator 204F. The Z-axis actuator 204F is a small piezoelectric actuator composed of a piezoelectric element having a single layer structure or a laminated structure, and is deformed in accordance with an applied voltage from the Z-axis driver 204E. When the Z-axis actuator 204F is deformed, the inner cylinder 204B moves forward and backward in the Z direction together with the optical fiber 202.

光ファイバ２０２の先端２０２ａを出射した励起光は、対物光学系２０４Ｄを透過して被写体の表面又は表層でスポットを形成する。スポット形成位置は、点光源である先端２０２ａの進退に応じてＺ方向に変位する。すなわち、共焦点光学ユニット２０４は、二軸アクチュエータ２０４Ｃによる先端２０２ａのＸＹ近似面上の周期的な円運動とＺ方向の進退を併せることで、被写体を三次元走査する。 The excitation light emitted from the tip 202a of the optical fiber 202 passes through the objective optical system 204D and forms a spot on the surface or surface layer of the subject. The spot forming position is displaced in the Z direction in accordance with the advance / retreat of the tip 202a which is a point light source. That is, the confocal optical unit 204 scans the subject three-dimensionally by combining the periodic circular motion of the tip 202a on the XY approximate plane by the biaxial actuator 204C and the advance and retreat in the Z direction.

光ファイバ２０２の先端２０２ａは、対物光学系２０４Ｄの前側焦点位置に配置されているため、共焦点ピンホールとして機能する。先端２０２ａには、励起光により励起された被写体の散乱成分（蛍光）のうち先端２０２ａと光学的に共役な集光点からの蛍光のみが入射する。蛍光は、光ファイバ２０２を伝送後、光コネクタ１５２を通過して光分波合波器１０４に入射する。光分波合波器１０４は、入射した蛍光を光源１０２から出射される励起光と分離して光ファイバ１１２に導く。蛍光は、光ファイバ１１２を伝送して受光器１１４で検出される。受光器１１４は、微弱な光を低ノイズで検出するため、例えば光電子増倍管等の高感度光検出器としてもよい。 Since the tip 202a of the optical fiber 202 is disposed at the front focal position of the objective optical system 204D, it functions as a confocal pinhole. Of the scattering component (fluorescence) of the subject excited by the excitation light, only the fluorescence from the condensing point optically conjugate with the tip 202a is incident on the tip 202a. The fluorescence is transmitted through the optical fiber 202, passes through the optical connector 152, and enters the optical demultiplexer / multiplexer 104. The optical demultiplexer / multiplexer 104 separates the incident fluorescence from the excitation light emitted from the light source 102 and guides it to the optical fiber 112. The fluorescence is transmitted through the optical fiber 112 and detected by the light receiver 114. The light receiver 114 may be a high-sensitivity photodetector such as a photomultiplier tube in order to detect weak light with low noise.

受光器１１４によって検出された検出信号は、映像信号処理回路１１６に入力される。映像信号処理回路１１６は、ＣＰＵ１０８の制御下で動作して、検出信号を一定のレートでサンプルホールド及びＡＤ変換してデジタル検出信号を得る。ここで、サンプリング期間中の光ファイバ２０２の先端２０２ａの位置（軌跡）が決まると、当該位置に対応する観察領域（走査領域）中のスポット形成位置、当該スポット形成位置からの戻り光（蛍光）を検出してデジタル検出信号を得る信号取得タイミング（すなわち、サンプリング点）がほぼ一義的に決まる。サンプリング点と内視鏡画像の画素位置（画素アドレス）との対応関係は、リマップテーブルとしてＣＰＵメモリ１１０に格納される。例えば、内視鏡画像を水平方向（Ｘ方向）１５ピクセル、垂直方向（Ｙ方向）１５ピクセルの画素で構成した場合、順次サンプリングされた励起光の位置（サンプリング点）と内視鏡画像の画素位置（ラスタ座標）との関係は図５のようになり、ＣＰＵ１０８は、この関係に基づいて各サンプリング点に対応する内視鏡画像の画素位置（ラスタ座標）を求めてリマップテーブルを作成する。なお、図５においては、図面の見易さを考慮し、走査領域の中心部分と周辺部分の一部のサンプリング点を示しているが、実際には渦巻状の走査軌跡に沿って多数のサンプリング点が存在する。 The detection signal detected by the light receiver 114 is input to the video signal processing circuit 116. The video signal processing circuit 116 operates under the control of the CPU 108 to obtain a digital detection signal by sample-holding and AD converting the detection signal at a constant rate. Here, when the position (trajectory) of the tip 202a of the optical fiber 202 during the sampling period is determined, the spot formation position in the observation region (scanning region) corresponding to the position, the return light (fluorescence) from the spot formation position. The signal acquisition timing (that is, the sampling point) for obtaining the digital detection signal by detecting the signal is almost uniquely determined. The correspondence between the sampling point and the pixel position (pixel address) of the endoscopic image is stored in the CPU memory 110 as a remap table. For example, when the endoscopic image is composed of 15 pixels in the horizontal direction (X direction) and 15 pixels in the vertical direction (Y direction), the position of the excitation light (sampling point) and the pixels of the endoscopic image that are sequentially sampled The relationship with the position (raster coordinates) is as shown in FIG. 5, and the CPU 108 obtains the pixel position (raster coordinates) of the endoscopic image corresponding to each sampling point based on this relationship and creates a remap table. . FIG. 5 shows sampling points in the central portion and peripheral portion of the scanning region in consideration of the visibility of the drawing, but in actuality, a large number of sampling points are taken along the spiral scanning locus. There is a point.

映像信号処理回路１１６は、リマップテーブルを参照して、各サンプリング点で得られる各デジタル検出信号を対応する画素アドレスのデータとして割り当てる。以下、説明の便宜上、上記の割り当て作業をリマッピングと記す。映像信号処理回路１１６は、リマッピング結果に従って、各点像の空間的配列によって構成される画像の信号を画像メモリ１１８にフレーム単位でバッファリングする。バッファリングされた信号は、所定のタイミングで画像メモリ１１８から映像信号出力回路１２０に掃き出されて、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）やＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の所定の規格に準拠した映像信号に変換されてモニタ３００に出力される。モニタ３００の表示画面には、高倍率かつ高解像度の被写体の三次元共焦点画像（本明細書においては、単に「内視鏡画像」ともいう。）が表示される。 The video signal processing circuit 116 refers to the remapping table and assigns each digital detection signal obtained at each sampling point as corresponding pixel address data. Hereinafter, for convenience of explanation, the above assignment work is referred to as remapping. The video signal processing circuit 116 buffers an image signal constituted by a spatial arrangement of each point image in the image memory 118 according to the remapping result in a frame unit. The buffered signal is swept from the image memory 118 to the video signal output circuit 120 at a predetermined timing, and the video signal conforms to a predetermined standard such as NTSC (National Television System Committee) or PAL (Phase Alternating Line). To be output to the monitor 300. On the display screen of the monitor 300, a high-magnification and high-resolution three-dimensional confocal image of the subject (in this specification, simply referred to as “endoscopic image”) is displayed.

次に、本実施形態におけるＺ軸アクチュエータ２０４Ｆの駆動制御について、図６から図８を参照して説明する。図６は、本実施形態におけるＺ軸アクチュエータ２０４Ｆの駆動制御に係る構成要素を説明するための図である。図７は、従来技術における各構成要素の波形を示す図であり、図８は、本発明の実施形態における各構成要素の波形を示す図である。 Next, drive control of the Z-axis actuator 204F in the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram for explaining components related to drive control of the Z-axis actuator 204F in the present embodiment. FIG. 7 is a diagram showing the waveforms of the respective constituent elements in the prior art, and FIG. 8 is a diagram showing the waveforms of the respective constituent elements in the embodiment of the present invention.

本実施形態においては、Ｚ軸アクチュエータ２０４ＦおよびＺ軸アクチュエータ２０４Ｆを駆動するためのＺ軸ドライバ２０４Ｅが共焦点内視鏡２００の先端部分に配置される共焦点光学ユニット２０４に配置され、サブＣＰＵ２０６、電源回路１２５、およびモニタ回路１２８が共焦点内視鏡２００の手元操作部に配置される。図６に示されるように、サブＣＰＵ２０６は、通信ケーブル２７０を介してＺ軸ドライバ２０４Ｅに駆動信号を供給し、電源回路１２５は、電源ケーブル２７５を介してＺ軸ドライバ２０４Ｅに電圧を供給する。通信ケーブル２７０および電源ケーブル２７５は、共焦点内視鏡２００の先端部から手元操作部に延びる長距離配線である。また、モニタ回路１２８は、電源回路１２５からの出力電流をモニタし、モニタ結果をサブＣＰＵ２０６にフィードバックする。電源回路１２５は、出力可変タイプの電源回路であり、サブＣＰＵ２０６の制御に従って出力電圧が設定される。 In the present embodiment, the Z-axis actuator 204F and the Z-axis driver 204E for driving the Z-axis actuator 204F are disposed in the confocal optical unit 204 disposed at the distal end portion of the confocal endoscope 200, and the sub CPU 206, A power supply circuit 125 and a monitor circuit 128 are arranged in the hand operation unit of the confocal endoscope 200. As shown in FIG. 6, the sub CPU 206 supplies a drive signal to the Z-axis driver 204E via the communication cable 270, and the power supply circuit 125 supplies a voltage to the Z-axis driver 204E via the power cable 275. The communication cable 270 and the power cable 275 are long-distance wires extending from the distal end portion of the confocal endoscope 200 to the hand operation unit. The monitor circuit 128 monitors the output current from the power supply circuit 125 and feeds back the monitor result to the sub CPU 206. The power supply circuit 125 is a variable output type power supply circuit, and an output voltage is set under the control of the sub CPU 206.

走査型共焦点内視鏡システム１において、光ファイバ２０２のＺ軸方向の移動が指示されると、サブＣＰＵ２０６は、通信ケーブル２７０を介して、Ｚ軸ドライバ２０４ＥにＺ軸アクチュエータ２０４Ｆを駆動するための駆動信号を出力する。サブＣＰＵ２０６から出力される駆動信号の例が図７（ｃ）および図８（ｃ）に示される。ここで、従来技術においては、電源回路１２５から、図７（ａ）に示されるような一定の電圧がＺ軸ドライバ２０４Ｅに出力される。この場合、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆが駆動されると、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆに電流が供給されることにより、電源ケーブル２７５での電圧降下が発生する。そのため、Ｚ軸ドライバ２０４Ｅに入力される電圧、すなわちＺ軸アクチュエータ２０４Ｆに供給される駆動電圧は、図７（ｂ）に示すように、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆの駆動期間中だけ低い、不安定な電圧となる。 In the scanning confocal endoscope system 1, when the movement of the optical fiber 202 in the Z-axis direction is instructed, the sub CPU 206 drives the Z-axis actuator 204F to the Z-axis driver 204E via the communication cable 270. The drive signal is output. Examples of drive signals output from the sub CPU 206 are shown in FIGS. 7C and 8C. Here, in the prior art, a constant voltage as shown in FIG. 7A is output from the power supply circuit 125 to the Z-axis driver 204E. In this case, when the Z-axis actuator 204F is driven, a current is supplied to the Z-axis actuator 204F, thereby causing a voltage drop in the power cable 275. Therefore, the voltage input to the Z-axis driver 204E, that is, the drive voltage supplied to the Z-axis actuator 204F is an unstable voltage that is low only during the drive period of the Z-axis actuator 204F, as shown in FIG. It becomes.

そこで、本実施形態では、電源回路１２５から供給される電圧をＺ軸アクチュエータ２０４Ｆに供給される電流量に応じて制御することにより、電圧降下分を補填することが可能となっている。具体的には、まず、モニタ回路１２８が、電源回路１２５から出力される電流値をモニタし、サブＣＰＵ２０６にモニタ結果を出力する。ここでいうモニタ結果は、電源回路１２５から出力される電流値である。電源回路１２５から出力される電流値は、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆが駆動されることにより高くなる。 Therefore, in this embodiment, the voltage drop can be compensated by controlling the voltage supplied from the power supply circuit 125 according to the amount of current supplied to the Z-axis actuator 204F. Specifically, first, the monitor circuit 128 monitors the current value output from the power supply circuit 125 and outputs the monitor result to the sub CPU 206. The monitoring result here is a current value output from the power supply circuit 125. The current value output from the power supply circuit 125 is increased by driving the Z-axis actuator 204F.

サブＣＰＵ２０６は、モニタ回路１２８から出力される電源回路１２５の電流値に基づいて、電圧降下分を算出する。Ｚ軸ドライバ２０４Ｅにおける電圧降下は、主に電源ケーブル２７５の配線抵抗によるものであり、配線抵抗は、電源ケーブル２７５に使用されるケーブルの特性等に基づき求めることができる。そのため、電圧降下分Ｅは、Ｅ＝ＲＩ（Ｒ：電源ケーブル２７５の配線抵抗、Ｉ：電源回路１２５の出力電流）の式により、容易に算出することができる。 The sub CPU 206 calculates the voltage drop based on the current value of the power supply circuit 125 output from the monitor circuit 128. The voltage drop in the Z-axis driver 204E is mainly due to the wiring resistance of the power cable 275, and the wiring resistance can be obtained based on the characteristics of the cable used for the power cable 275. Therefore, the voltage drop E can be easily calculated by the equation E = RI (R: wiring resistance of the power cable 275, I: output current of the power circuit 125).

サブＣＰＵ２０６は、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆの駆動期間中、算出した電圧降下分Ｅを加えた電圧を出力するように、電源回路１２５を制御する。このとき、電源回路１２５からは、図８（ａ）に示す電圧がＺ軸ドライバ２０４Ｅに出力される。これにより、Ｚ軸ドライバ２０４Ｅに入力する電圧は、図８（ｂ）に示されるような略一定のものとなり、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆを安定して駆動することができる。 The sub CPU 206 controls the power supply circuit 125 so as to output a voltage obtained by adding the calculated voltage drop E during the driving period of the Z-axis actuator 204F. At this time, the voltage shown in FIG. 8A is output from the power supply circuit 125 to the Z-axis driver 204E. Thereby, the voltage input to the Z-axis driver 204E becomes substantially constant as shown in FIG. 8B, and the Z-axis actuator 204F can be driven stably.

尚、電源回路１２５において、出力電圧に電圧降下分Ｅを加える際に、Ｚ軸ドライバ２０４Ｅの最大定格を超えないように留意される。また、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆの駆動が終わった後に、電圧降下分Ｅが加えられた出力電圧がＺ軸ドライバ２０４Ｅに供給されると、オーバーシュートを起こしてしまう恐れがある。そのため、サブＣＰＵ２０６は、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆの駆動が終わる手前で、電源回路１２５からの出力電圧を下げるように、電圧を加えるタイミングを制御する。すなわち、サブＣＰＵ２０６は、電源回路１２５からＺ軸アクチュエータ２０４Ｆへ電流が供給されることをトリガとして、電圧降下分Ｅの算出を行い、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆの駆動期間に基づいて、当該駆動期間より短い期間、出力電圧に電圧降下分Ｅを加えるよう電源回路１２５を制御する。 In addition, when adding the voltage drop E to the output voltage in the power supply circuit 125, care is taken not to exceed the maximum rating of the Z-axis driver 204E. Further, if the output voltage to which the voltage drop E is added after the driving of the Z-axis actuator 204F is supplied to the Z-axis driver 204E, overshoot may occur. Therefore, the sub CPU 206 controls the timing of applying the voltage so as to lower the output voltage from the power supply circuit 125 just before the driving of the Z-axis actuator 204F ends. That is, the sub CPU 206 calculates a voltage drop E using a current supplied from the power supply circuit 125 to the Z-axis actuator 204F as a trigger, and is shorter than the drive period based on the drive period of the Z-axis actuator 204F. During the period, the power supply circuit 125 is controlled to add the voltage drop E to the output voltage.

このように、本実施形態では、共焦点内視鏡２００の先端部分に部品を追加したり、電源ケーブル２７５を太くしたりすることなく、先端部分の小型化を保ったまま、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆを安定して駆動することが可能となる。また、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆを安定して駆動することにより、光ファイバ２０２の移動量も安定し、目的の内視鏡画像を得ることができる。 As described above, in this embodiment, the Z-axis actuator 204F is maintained without reducing the size of the distal end portion without adding parts to the distal end portion of the confocal endoscope 200 or increasing the thickness of the power cable 275. Can be driven stably. In addition, by stably driving the Z-axis actuator 204F, the movement amount of the optical fiber 202 is also stabilized, and a target endoscopic image can be obtained.

次に、本発明の別の実施形態にかかるＺ軸アクチュエータ２０４Ｆの駆動制御について、図９を参照して説明する。図９の実施形態では、Ｚ軸ドライバ２０４Ｅがモニタ回路１３０を備える構成となっている。モニタ回路１３０は、Ｚ軸ドライバ２０４Ｅにおける電圧をモニタし、モニタ結果を、電圧モニタケーブル２８０を介してサブＣＰＵ２０６に出力する。この場合のモニタ結果は、Ｚ軸ドライバ２０４Ｅに入力される電圧値、すなわちＺ軸アクチュエータ２０４Ｆに供給される駆動電圧値である。そして、サブＣＰＵ２０６は、モニタ回路１３０から出力される電圧が、特定の電圧、例えば図８（ｂ）に示される一定の電圧となるように、電源回路１２５の出力電圧を制御して定電圧回路を構成する。この場合にも、電源回路１２５から、図８（ａ）に示される電圧がＺ軸ドライバ２０４Ｅへ出力される。 Next, drive control of the Z-axis actuator 204F according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment of FIG. 9, the Z-axis driver 204 </ b> E is configured to include the monitor circuit 130. The monitor circuit 130 monitors the voltage in the Z-axis driver 204E and outputs the monitoring result to the sub CPU 206 via the voltage monitor cable 280. The monitoring result in this case is a voltage value input to the Z-axis driver 204E, that is, a drive voltage value supplied to the Z-axis actuator 204F. Then, the sub CPU 206 controls the output voltage of the power supply circuit 125 so that the voltage output from the monitor circuit 130 becomes a specific voltage, for example, a constant voltage shown in FIG. Configure. Also in this case, the voltage shown in FIG. 8A is output from the power supply circuit 125 to the Z-axis driver 204E.

上記別の実施形態においても、図６に記載される実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、モニタ回路１３０によって、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆに供給される駆動電圧値を直接モニタすることにより、より正確に電圧降下を把握することができ、より高い精度でＺ軸ドライバ２０４に出力する電圧を調整することが可能となる。 In the other embodiment, the same effect as that of the embodiment described in FIG. 6 can be obtained. Furthermore, by directly monitoring the drive voltage value supplied to the Z-axis actuator 204F by the monitor circuit 130, the voltage drop can be grasped more accurately, and the voltage output to the Z-axis driver 204 with higher accuracy can be obtained. It becomes possible to adjust.

以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。まず、上記実施形態では、本発明を走査型共焦点内視鏡システムに適用した場合について説明したが、本発明は、先端部分に容量性負荷を備える様々な内視鏡を用いた内視鏡システムに適用することが可能である。例えば、走査領域の水平方向を往復走査するラスタスキャン方式や、走査領域を正弦波的に走査するリサージュスキャン方式等を採用する走査型内視鏡システムや、先端部に固体撮像素子（ＣＣＤなど）を備える電子内視鏡システムにも適用することが可能である。 The above is the description of the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. First, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a scanning confocal endoscope system has been described. However, the present invention is an endoscope using various endoscopes having a capacitive load at a distal end portion. It can be applied to the system. For example, a scanning endoscope system that employs a raster scanning method that reciprocally scans the horizontal direction of the scanning region, a Lissajous scanning method that scans the scanning region in a sinusoidal manner, or a solid-state imaging device (CCD or the like) at the tip It is also possible to apply to an electronic endoscope system including

また、上記実施形態では、Ｚ軸ドライバ２０４ＥをＺ軸アクチュエータ２０４Ｆの近傍（すなわち共焦点内視鏡２００の先端部分）に配置する構成としたが、よりスペースに余裕のある共焦点内視鏡２００の手元操作部等に備える構成としても良い。この場合、モニタ回路１２８は、Ｚ軸ドライバ２０４ＥからＺ軸アクチュエータ２０４Ｆへ出力される駆動信号をモニタして出力電圧の制御を行う。さらに、この場合、Ｚ軸ドライバ２０４ＥからＺ軸アクチュエータ２０４Ｆへ出力される複数の駆動信号を全てモニタする必要はなく、いずれか一つの信号をモニタすれば良い。 In the above embodiment, the Z-axis driver 204E is arranged in the vicinity of the Z-axis actuator 204F (that is, the distal end portion of the confocal endoscope 200). However, the confocal endoscope 200 with more space is available. It is good also as a structure with which a local operation part etc. are equipped. In this case, the monitor circuit 128 controls the output voltage by monitoring the drive signal output from the Z-axis driver 204E to the Z-axis actuator 204F. Furthermore, in this case, it is not necessary to monitor all of the plurality of drive signals output from the Z-axis driver 204E to the Z-axis actuator 204F, and any one of the signals may be monitored.

さらに、上記実施形態では、光ファイバ２０２をＺ軸方向に移動するためのＺ軸アクチュエータ２０４Ｆの駆動制御について説明したが、光ファイバ２０２をＸＹ近似面上で走査するための二軸アクチュエータ２０４Ｃについても、Ｚ軸アクチュエータ２０４Ｆと同様の駆動制御を行うことが可能である。この場合は、電源回路１２５から走査ドライバ２１０に出力される電圧に対して、電圧降下を補てんするような制御が行われる。また、電源回路１２５に、電圧降下分の算出および電圧降下分を出力電圧に加えるタイミング制御を行う機能を持たせ、サブＣＰＵ２０６を介さずに電源回路１２５のみにて出力電圧の制御を行うことも可能である。さらに、各アクチュエータへの出力電圧の制御を、サブＣＰＵ２０６に替えて、システム本体１００が備えるＣＰＵ１０８で行うことも可能である。この場合、電源回路１２５およびモニタ回路１２８をシステム本体１００に備えても良い。 Furthermore, in the above embodiment, the drive control of the Z-axis actuator 204F for moving the optical fiber 202 in the Z-axis direction has been described. However, the biaxial actuator 204C for scanning the optical fiber 202 on the XY approximate plane is also described. The same drive control as that of the Z-axis actuator 204F can be performed. In this case, control for compensating for the voltage drop is performed on the voltage output from the power supply circuit 125 to the scan driver 210. Further, the power supply circuit 125 may have a function of calculating a voltage drop and a timing control for adding the voltage drop to the output voltage, and the output voltage may be controlled only by the power supply circuit 125 without using the sub CPU 206. Is possible. Furthermore, the control of the output voltage to each actuator can be performed by the CPU 108 provided in the system main body 100 instead of the sub CPU 206. In this case, the power supply circuit 125 and the monitor circuit 128 may be provided in the system main body 100.

１００システム本体
１０２光源
１０４光分波合波器
１０６ダンパ
１０８ＣＰＵ
１１０ＣＰＵメモリ
１１２光ファイバ
１１４受光器
１１６映像信号処理回路
１１８画像メモリ
１２０映像信号出力回路
１２５電源回路
１２８モニタ回路
２００共焦点プローブ
２０２光ファイバ
２０４共焦点光学ユニット
２０６サブＣＰＵ
２０８サブメモリ
２１０走査ドライバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 System main body 102 Light source 104 Optical demultiplexing / multiplexing device 106 Damper 108 CPU
110 CPU memory 112 Optical fiber 114 Light receiver 116 Video signal processing circuit 118 Image memory 120 Video signal output circuit 125 Power supply circuit 128 Monitor circuit 200 Confocal probe 202 Optical fiber 204 Confocal optical unit 206 Sub CPU
208 Sub memory 210 Scan driver

Claims

体腔内の画像を取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段を動かすための、容量性負荷からなるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段に電圧を供給する電源手段と、
前記電源手段から出力される電流、または前記駆動手段に入力される電圧をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段のモニタ結果に基づいて、前記アクチュエータの駆動により生じる電圧降下分を算出し、算出した電圧降下分を前記駆動手段に供給する電圧に加えるよう、前記電源手段を制御する制御手段と、
を備える、
内視鏡システム。 An image acquisition means for acquiring an image in the body cavity;
An actuator comprising a capacitive load for moving the image acquisition means;
Drive means for driving the actuator;
Power supply means for supplying a voltage to the drive means;
Monitoring means for monitoring a current output from the power supply means or a voltage input to the driving means;
Control means for controlling the power supply means so as to calculate a voltage drop caused by driving the actuator based on the monitoring result of the monitor means, and to add the calculated voltage drop to the voltage supplied to the drive means ;
Equipped with a,
Endoscope system.

前記アクチュエータと前記駆動手段は長距離配線によって接続されている、
請求項１に記載の内視鏡システム。 The actuator and the driving means are connected by a long distance wiring ,
The endoscope system according to claim 1.

前記画像取得手段は、
入射端に入射する光を出射端まで導光し、該出射端から被写体に出射する光ファイバと、
前記光ファイバの射出端から射出される前記光が、所定の走査領域内で前記被写体面上を走査するように、前記光ファイバの射出端を駆動させる光ファイバ走査手段と、
を備える、
請求項１または請求項２に記載の内視鏡システム。 The image acquisition means includes
An optical fiber that guides light incident on the incident end to the exit end, and exits the exit end to the subject;
Optical fiber scanning means for driving the emission end of the optical fiber so that the light emitted from the emission end of the optical fiber scans the subject surface within a predetermined scanning region;
Equipped with a,
The endoscope system according to claim 1 or 2.

前記制御手段は、
前記アクチュエータが駆動される期間中であって、前記アクチュエータが駆動される期間より短い期間に、前記駆動手段に供給する電圧を調整するよう前記電源手段を制御する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内視鏡システム。 The control means includes
Controlling the power supply means so as to adjust the voltage supplied to the drive means during a period in which the actuator is driven and shorter than a period in which the actuator is driven ;
The endoscope system according to any one of claims 1 to 3 .

前記画像取得手段と、前記アクチュエータと、前記駆動手段と、を先端部分に備える内視鏡と、
前記電源手段と、前記モニタ手段と、前記制御手段と、を備えるシステム本体と、
からなる、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内視鏡システム。 An endoscope provided with a tip portion of the image acquisition means, the actuator, and the driving means;
A system main body comprising the power supply means, the monitor means, and the control means;
Consist of ,
The endoscope system according to any one of claims 1 to 4 .

前記電源手段が、前記制御手段を備える、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内視鏡システム。 The power supply means comprises the control means;
The endoscope system according to any one of claims 1 to 5 .

前記アクチュエータは、２軸アクチュエータである、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の内視鏡システム。 The actuator is a biaxial actuator ;
The endoscope system according to any one of claims 1 to 6 .

内視鏡の先端部分に配置された容量性負荷の駆動方法であって、
前記容量性負荷を駆動する駆動手段に入力される電圧、または前記駆動手段に電圧を供給する電源手段から出力される電流をモニタするステップと、
前記モニタするステップにおけるモニタ結果に基づいて、前記アクチュエータの駆動により生じる電圧降下分を算出し、算出した電圧降下分を前記駆動手段に供給する電圧に加えるよう、前記電源手段を制御するステップと、
からなる方法。 A method of driving a capacitive load disposed at a distal end portion of an endoscope,
Monitoring the voltage input to the driving means for driving the capacitive load, or the current output from the power supply means for supplying voltage to the driving means;
Calculating the voltage drop caused by driving the actuator based on the monitoring result in the monitoring step, and controlling the power supply means to add the calculated voltage drop to the voltage supplied to the drive means ;
A method consisting of: