特許 6118562 内視鏡システムおよび容量性負荷の駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6118562

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】内視鏡システムおよび容量性負荷の駆動方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20170410BHJP

   A61B 1/04 20060101ALI20170410BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20170410BHJP

   H04N 7/18 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/00 300P

   A61B1/04 362J

   G02B23/24 B

   H04N7/18 M

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-2205(P2013-2205)

(22)【出願日】2013年1月10日

(65)【公開番号】特開2014-132976(P2014-132976A)

(43)【公開日】2014年7月24日

【審査請求日】2015年12月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078880

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100169856

【弁理士】

【氏名又は名称】尾山 栄啓

(72)【発明者】

【氏名】小林 将太郎

【審査官】 原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０３５６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０６３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３２６９１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

Ｈ０４Ｎ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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。

【請求項2】

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。

【請求項3】

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。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

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。

【請求項8】

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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許２０１１−３６４６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【発明の効果】

【0012】

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。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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。

【図8】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。

【図9】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。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【符号の説明】

【0043】

１００ システム本体
１０２ 光源
１０４ 光分波合波器
１０６ ダンパ
１０８ ＣＰＵ
１１０ ＣＰＵ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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】