JP6234217B2 - 光走査装置の作動方法 - Google Patents
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Description
従って、特許文献1に手法では、走査終点から走査始点までの経路(復路)において、光の照射位置が螺旋の中心部を通過せず、このため取得した画像に歪みが生じてしまうという問題があった。そして、このような問題は、内視鏡システムに限らず、同様の手法による光走査装置全般に起こり得る問題である。
本発明の光走査装置の作動方法は、揺動可能に支持された光ファイバの揺動部の出射端から照射された光の照射位置を螺旋状の第1の経路の中心から外周へと変位させる第1の変位と、前記光の照射位置を螺旋状の第2の経路の外周から中心へと変位させる第2の変位と、を交互に繰り返すように構成された光走査装置を作動させる、光走査装置の作動方法であって、
前記第2の経路において、螺旋走査の周期内の所定のタイミングより前は、駆動周波数f1で前記揺動部を駆動し、螺旋走査の周期内の所定のタイミング以降は、駆動周波数f2で前記揺動部を駆動し、
前記揺動部の共振周波数をfcとするとき、前記駆動周波数f1、f2は、
|f2−fc|>|f1−fc|
を満たすことを特徴とする。
なお、「滑らかに接続される」とは、螺旋走査の周期内の所定のタイミングにおける駆動周波数f1による前記揺動部の駆動振幅の波形の接線の傾きと、螺旋走査の周期内の所定のタイミングにおける駆動周波数f2による前記揺動部の駆動振幅の波形の接線の傾きとが、同じ符号であることを意味するものとする。
また、「駆動振幅の波形」とは、横軸に時間、縦軸に駆動振幅をとったものとする。
前記ルックアップテーブルに基づいて、画像データを補正することが好ましい。
図5に示すように、この走査パターンでは、揺動可能に支持された光ファイバの揺動部11bの出射端から照射された光の照射位置を螺旋状の第1の経路の中心から外周へと変位させる第1の変位と、光ファイバの揺動部11bの出射端から照射された光の照射位置を螺旋状の第2の経路の外周から中心へと変位させる第2の変位とからなり、これらを交互に繰り返すものである。そして、光の照射位置において観察対象物が反射又は発生する光の受光量に応じて画素を形成する。
一方で、第2の変位において、仮に一定の駆動周波数f1で揺動部を駆動し、駆動振幅Aを第2の変位の終点に向かって漸減させていくと(実線で示している)、上述した要因によって光の照射位置が螺旋の中心部にすぐに収束せず、円環状の軌跡を描く。
すなわち、揺動部11bの共振周波数をfcとするとき、駆動周波数f1、f2は、関係式、
|f2−fc|>|f1−fc|
を満たし、タイミングT1以降は、この式を満たす駆動周波数f2で揺動部を駆動する。なお、この実施形態では、図6に示すように、f2<f1<fcを満たしている。
そして、この例では、図5に示すように、第1の変位を奇数フレーム、第2の変位を偶数フレームに割り当て、画像を形成している。
以下、本実施形態の光走査装置の作動方法の作用効果について説明する。
そして、第2の変位におけるタイミングT1以降は、駆動周波数f2で揺動部を駆動する。この駆動周波数f2は、上記の関係式に示すように、駆動周波数f1対比で、共振周波数fcからのずれが大きいため、上述した要因を抑制して、光ファイバの螺旋振動振幅を素早く減衰させて、光の照射位置が螺旋の中心部を通るようにすることができる。これにより、第2の変位の終点のずれを抑制することができるため、次の第1の変位における始点のずれも抑制されることとなる。
従って、本実施形態の方法によれば、光の照射位置に抜けの無い所望の螺旋状の軌跡を描かせることができ、観察の対象となる全領域にわたって対象物からの光を受光することができるため、高品質の画像を取得することができる。
図7は、駆動周波数を一定値に変化させた場合の駆動パターンを示す図である。図7に示すように、この例では、タイミングT1より前は、一定の駆動周波数f1で揺動部を駆動し、タイミングT1以降は、一定の周波数f2で揺動部を駆動している。一方で、揺動部の駆動振幅Aは、第1の変位においては、振幅0からA1(第1の変位の終点)まで線形に増大し、第2の変位では、タイミングT1までの間にA1からA3まで線形に減少し、タイミングT1において振幅がA3からA2(>A3)に不連続に変化し、そこから線形に減少し、螺旋走査の周期内の終点のタイミングT2(以下、単にタイミングT2という)で振幅0となる。
このように、駆動周波数を共振周波数fcからさらに遠ざけることで、振幅を減衰させることによっても、本発明の作用効果を得ることができる。
なお、本発明においては、駆動パターンは、図7、図8に示す場合に限られず、例えば、図8に示す駆動パターンにおいて、タイミングT1からタイミングT2までの間の振幅が増大するような波形とすることもできる。
|f2−fc|>|f1−fc|
を満たすように選定する。
11 照明用光ファイバ
11a 固定端
11b 揺動部
11c 先端部
12 検出用光ファイババンドル
13 配線ケーブル
20 スコープ
21 駆動部
22 操作部
23 挿入部
24 先端部
25a、25b 投影用レンズ
26 取付環
27 アクチュエータ管
28a〜28d 圧電素子
29 ファイバ保持部材
30 制御装置本体
31 制御部
32 発光タイミング制御部
33R、33G、33B レーザ
34 結合器
35 光検出器
36 ADC
37 画像処理部
38 駆動制御部
40 ディスプレイ
100 対象物
Claims (5)
- 揺動可能に支持された光ファイバの揺動部の出射端から照射された光の照射位置を螺旋状の第1の経路の中心から外周へと変位させる第1の変位と、前記光の照射位置を螺旋状の第2の経路の外周から中心へと変位させる第2の変位と、を交互に繰り返すように構成された光走査装置を作動させる、光走査装置の作動方法であって、
前記第2の経路において、螺旋走査の周期内の所定のタイミングより前は、駆動周波数f1で前記揺動部を駆動し、螺旋走査の周期内の所定のタイミング以降は、駆動周波数f2で前記揺動部を駆動し、
前記揺動部の共振周波数をfcとするとき、前記駆動周波数f1、f2は、
|f2−fc|>|f1−fc|
を満たすことを特徴とする、光走査装置の作動方法。 - 前記螺旋走査の周期内の所定のタイミングにおいて、駆動周波数f1による前記揺動部の駆動振幅の波形と、駆動周波数f2による前記揺動部の駆動振幅の波形とが、滑らかに接続される、請求項1に記載の光走査装置の作動方法。
- 前記揺動部の駆動振幅は、前記螺旋走査の周期内の所定のタイミングにおいて不連続に変化する、請求項2に記載の光走査装置の作動方法。
- 前記駆動周波数f2は、前記螺旋走査の周期内の所定のタイミング以降時間と共に減少する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置の作動方法。
- 前記光の照射位置の第1及び第2の変位のデータを取得し、該データを有するルックアップテーブルを作成し、
前記ルックアップテーブルに基づいて、画像データを補正する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光走査装置の作動方法。
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