JP5571268B1 - 走査型内視鏡システム - Google Patents

Abstract

走査型内視鏡システムは、照明光を導く導光部と、照明光の照射位置が所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように導光部を揺動させる駆動部と、照明光の戻り光を受光する受光部と、を備えた走査型内視鏡と、戻り光の強度に応じた信号を出力する光検出部と、照明光の照射位置が渦巻状の軌跡の最外点から中心点へ向かう第１の走査と、照明光の照射位置が渦巻状の軌跡の中心点から最外点へ向かう第２の走査と、を順次行うとともに、照明光の照射位置が同一円周上を周回する第３の走査を行うように駆動部を駆動させる制御部と、を有する。

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。

医療分野の内視鏡においては、被検者の負担を軽減するために、当該被検者の体腔内に挿入される挿入部を細径化するための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。

具体的には、前述の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を各色成分毎に分離して得た信号を用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、前述のような構成を具備するものとしては、例えば、日本国特開２０１０−１３１１１２号公報に開示されているような内視鏡装置が従来知られている。

ところで、前述のような走査型内視鏡を具備するシステムにおいては、観察時におけるフレームレートを安定させるための制御として、例えば、被写体への照明光の照射に係るタイミングと、当該被写体からの戻り光に応じた画像の生成に係るタイミングと、を同期させるような制御を行うことが望ましい。

しかし、日本国特開２０１０−１３１１１２号公報には、前述のような制御に係る観点について特に言及等されていない。その結果、日本国特開２０１０−１３１１１２号公報に開示された構成によれば、例えば、被写体への照明光の照射に係るタイミングと、当該被写体からの戻り光に応じた画像の生成に係るタイミングと、が好適に同期しないことに起因し、走査型内視鏡を用いた観察時におけるフレームレートの安定性が損なわれてしまう、という課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、走査型内視鏡を用いた観察時におけるフレームレートの安定性を従来に比べて向上させることが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。

本発明の一態様の走査型内視鏡システムは、光源から発せられた照明光を導くファイバと、前記ファイバを経て被写体へ照射される前記照明光の照射位置を変えるために前記ファイバを揺動させることが可能なアクチュエータと、前記被写体へ照射された前記照明光の戻り光を受光し、前記戻り光の強度に応じた信号を生成して出力するように構成された検出部と、前記照明光の照射位置が渦巻状の軌跡となる走査を行うように前記アクチュエータを駆動させるための制御と、前記照明光の照射位置が同一円周上を周回するように前記アクチュエータを駆動させるための制御と、を行うコントローラと、前記照明光の照射位置が前記渦巻状の軌跡となる走査が行われた前記被写体からの戻り光を前記光検出部において受光することで生成される信号に基づき前記被写体の画像を生成する画像生成部と、を有し、さらに、前記コントローラは、前記画像生成部が前記被写体の画像を生成するタイミングにおいて、前記照明光の照射位置が前記渦巻状の軌跡となる走査を行うように前記アクチュエータを駆動させるための制御から前記照明光の照射位置が前記同一円周上を周回するように前記アクチュエータを駆動させるための制御へと切り替える。

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。 被写体の表面に設定される仮想的なＸＹ平面の一例を説明するための図。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の一例を説明するための図。 図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる第１の渦巻状の軌跡を説明するための図。 図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる第２の渦巻状の軌跡を説明するための図。 図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる円状の軌跡の一例を説明するための図。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の第１の変形例を説明するための図。 図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる円状の軌跡の、図６とは異なる例を説明するための図。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の第２の変形例を説明するための図。 図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる円状の軌跡の、図６及び図８とは異なる例を説明するための図。 図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる円状の軌跡の、図６、図８及び図１０とは異なる例を説明するための図。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の第３の変形例を説明するための図。 走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の第４の変形例を説明するための図。

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。

図１から図１３は、本発明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。

走査型内視鏡システム１は、例えば図１に示すように、被検者の体腔内に挿入される走査型内視鏡２と、走査型内視鏡２に接続される本体装置３と、本体装置３に接続されるモニタ４と、を有して構成されている。

走査型内視鏡２は、被検者の体腔内に挿入可能な細長形状及び可撓性を備えて形成された挿入部１１を有して構成されている。なお、挿入部１１の基端部には、走査型内視鏡２を本体装置３に着脱自在に接続するための図示しないコネクタ等が設けられている。

挿入部１１の内部における基端部から先端部にかけての部分には、本体装置３の光源ユニット２１から供給された照明光を対物光学系１４へ導く導光部としての機能を具備する照明用ファイバ１２と、被写体からの戻り光を受光して本体装置３の検出ユニット２３へ導く受光用ファイバ１３と、がそれぞれ挿通されている。

照明用ファイバ１２の光入射面を含む端部は、本体装置３の内部に設けられた合波器３２に配置されている。また、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部は、挿入部１１の先端部に設けられたレンズ１４ａの光入射面の近傍において、固定部材等により固定されない状態で配置されている。

受光用ファイバ１３の光入射面を含む端部は、挿入部１１の先端部の先端面における、レンズ１４ｂの光出射面の周囲に固定配置されている。また、受光用ファイバ１３の光出射面を含む端部は、本体装置３の内部に設けられた分波器３６に配置されている。

対物光学系１４は、照明用ファイバ１２からの照明光が入射されるレンズ１４ａと、レンズ１４ａを経た照明光を被写体へ出射するレンズ１４ｂと、を有して構成されている。

挿入部１１の先端部側における照明用ファイバ１２の中途部には、本体装置３のドライバユニット２２から出力される駆動信号に基づいて駆動するアクチュエータ１５が取り付けられている。

ここで、以降においては、挿入部１１の長手方向の軸に相当する挿入軸（または対物光学系１４の光軸）に対して垂直な仮想の平面として、図２に示すようなＸＹ平面を被写体の表面に設定する場合を例に挙げつつ説明を進める。図２は、被写体の表面に設定される仮想的なＸＹ平面の一例を説明するための図である。

具体的には、図２のＸＹ平面上の点ＳＡは、紙面手前側から奥側に相当する方向に挿入部１１の挿入軸が存在するものとして仮想的に設定した場合における、当該挿入軸と紙面との交点を示している。また、図２のＸＹ平面におけるＸ軸方向は、紙面左側から右側に向かう方向として設定されている。また、図２のＸＹ平面におけるＹ軸方向は、紙面下側から上側に向かう方向として設定されている。また、図２のＸＹ平面を構成するＸ軸及びＹ軸は、点ＳＡにおいて交差している。

アクチュエータ１５は、本体装置３のドライバユニット２２から出力される第１の駆動信号に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＸ軸方向に揺動させるように動作するＸ軸用アクチュエータ（図示せず）と、本体装置３のドライバユニット２２から出力される第２の駆動信号に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＹ軸方向に揺動させるように動作するＹ軸用アクチュエータ（図示せず）と、を有して構成されている。そして、アクチュエータ１５は、前述のようなＸ軸用アクチュエータ及びＹ軸用アクチュエータの動作により、被写体へ照射される照明光の照射位置が所定の走査パターンに応じた軌跡を描くように、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部を揺動させることができる。

挿入部１１の内部には、走査型内視鏡２の個体識別情報等の種々の情報を含む内視鏡情報が予め格納されたメモリ１６が設けられている。そして、メモリ１６に格納された内視鏡情報は、走査型内視鏡２と本体装置３とが接続された際に、本体装置３のコントローラ２５により読み込まれる。

一方、本体装置３は、光源ユニット２１と、ドライバユニット２２と、検出ユニット２３と、メモリ２４と、コントローラ２５と、を有して構成されている。

光源ユニット２１は、光源３１ａと、光源３１ｂと、光源３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。

光源３１ａは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御によりオンされた際に、赤色の波長帯域の光（以降、Ｒ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

光源３１ｂは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御によりオンされた際に、緑色の波長帯域の光（以降、Ｇ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

光源３１ｃは、例えばレーザ光源等を具備し、コントローラ２５の制御によりオンされた際に、青色の波長帯域の光（以降、Ｂ光とも称する）を合波器３２へ出射するように構成されている。

合波器３２は、光源３１ａから発せられたＲ光と、光源３１ｂから発せられたＧ光と、光源３１ｃから発せられたＢ光と、を合波して照明用ファイバ１２の光入射面に供給できるように構成されている。

ドライバユニット２２は、信号発生器３３と、デジタルアナログ（以下、Ｄ／Ａという）変換器３４ａ及び３４ｂと、アンプ３５と、を有して構成されている。

信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＸ軸方向に揺動させる第１の駆動信号として、例えば図３に示すような、所定の波形の信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ａに出力するように構成されている。図３は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の一例を説明するための図である。

また、信号発生器３３は、コントローラ２５の制御に基づき、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部をＹ軸方向に揺動させる第２の駆動信号として、前述の第１の駆動信号の位相を９０°ずらした波形の信号を生成してＤ／Ａ変換器３４ｂに出力するように構成されている。

Ｄ／Ａ変換器３４ａは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第１の駆動信号をアナログの第１の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力するように構成されている。

Ｄ／Ａ変換器３４ｂは、信号発生器３３から出力されたデジタルの第２の駆動信号をアナログの第２の駆動信号に変換してアンプ３５へ出力するように構成されている。

アンプ３５は、Ｄ／Ａ変換器３４ａ及び３４ｂから出力された第１及び第２の駆動信号を増幅してアクチュエータ１５へ出力するように構成されている。

ここで、図３において例示した駆動信号の波形の振幅値（信号レベル）は、最大値になる時刻Ｔ１を起点として徐々に減少し、時刻Ｔ２で０になった直後から徐々に増加して時刻Ｔ３で最大値となり、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間において最大値を維持した直後から徐々に減少して時刻Ｔ５で０になる。

そして、図３に示すような波形を具備する第１の駆動信号がアクチュエータ１５のＸ軸用アクチュエータに供給されるとともに、当該第１の駆動信号の位相を９０°ずらした第２の駆動信号がアクチュエータ１５のＹ軸用アクチュエータに供給されることにより、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が点ＳＡを中心として揺動される。また、このような照明用ファイバ１２の揺動に応じ、被写体の表面に照射される照明光の軌跡が図４→図５→図６→図４→…の順に変化する。図４は、図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる第１の渦巻状の軌跡を説明するための図である。図５は、図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる第２の渦巻状の軌跡を説明するための図である。図６は、図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる円状の軌跡の一例を説明するための図である。

具体的には、被写体の走査開始タイミングに相当する時刻Ｔ１においては、被写体の表面における照明光の照射座標の最外点である点ＹＭＡＸに照明光が照射される。そして、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ１から時刻Ｔ２にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＹＭＡＸを起点として内側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２に達すると、被写体の表面の点ＳＡに相当する位置に照明光が照射される（図４参照）。

また、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ２から時刻Ｔ３にかけて増加するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＳＡを起点として外側へ第２の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ３に達すると、被写体の表面における照明光の照射座標の最外点である点ＹＭＡＸに照明光が照射される（図５参照）。

その後、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間中においては、被写体の表面における照明光の照射座標が、点ＳＡと点ＹＭＡＸとの間の距離に相当する半径ＲＭＡＸの円状の軌跡に沿って所定の回数分周回するように変位する（図６参照）。

そして、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ４から時刻Ｔ５にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＹＭＡＸを起点として内側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ５に達すると、被写体の表面における点ＳＡに照明光が照射される（図４参照）。

一方、検出ユニット２３は、分波器３６と、検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃと、アナログデジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換器３８ａ、３８ｂ及び３８ｃと、を有して構成されている。

分波器３６は、ダイクロイックミラー等を具備し、受光用ファイバ１３の光出射面から出射された戻り光をＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の色成分毎の光に分離して検出器３７ａ、３７ｂ及び３７ｃへ出射するように構成されている。

検出器３７ａは、分波器３６から出力されるＲ光の強度を検出し、当該検出したＲ光の強度に応じたアナログのＲ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ａへ出力するように構成されている。

検出器３７ｂは、分波器３６から出力されるＧ光の強度を検出し、当該検出したＧ光の強度に応じたアナログのＧ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｂへ出力するように構成されている。

検出器３７ｃは、分波器３６から出力されるＢ光の強度を検出し、当該検出したＢ光の強度に応じたアナログのＢ信号を生成してＡ／Ｄ変換器３８ｃへ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ａは、検出器３７ａから出力されたアナログのＲ信号をデジタルのＲ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ｂは、検出器３７ｂから出力されたアナログのＧ信号をデジタルのＧ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

Ａ／Ｄ変換器３８ｃは、検出器３７ｃから出力されたアナログのＢ信号をデジタルのＢ信号に変換してコントローラ２５へ出力するように構成されている。

メモリ２４には、本体装置３の制御を行うための制御プログラム等が予め格納されている。また、メモリ２４には、本体装置３のコントローラ２５により読み込まれた内視鏡情報が格納される。

コントローラ２５は、ＣＰＵ等を具備し、メモリ２４に格納された制御プログラムを読み出し、当該読み出した制御プログラムに基づいて光源ユニット２１及びドライバユニット２２の制御を行うように構成されている。

コントローラ２５は、光源ユニット２１から照明用ファイバ１２へ照明光を供給させるための制御、及び、ドライバユニット２２からアクチュエータ１５へ駆動信号を供給させるための制御をそれぞれ維持しながら、検出ユニット２３から出力される各色信号に基づく画像を生成してモニタ４に表示させることができるように構成されている。

具体的には、コントローラ２５は、光源ユニット２１から照明用ファイバ１２へ照明光を供給させるための制御、及び、ドライバユニット２２からアクチュエータ１５へ駆動信号を供給させるための制御をそれぞれ維持しながら、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく１フレーム分の画像と、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく１フレーム分の画像と、を時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの期間中に生成してモニタ４に表示させる。すなわち、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４に相当する期間中に検出ユニット２３から出力される各色信号は、画像の生成に寄与しない。

以上に述べた実施例によれば、２フレーム分の画像を得るための走査が完了する一定の期間毎に、前述の時刻Ｔ３から時刻Ｔ４における動作と同様の動作が行われる。そのため、以上に述べた実施例によれば、照明用ファイバ１２の揺動及び照明用ファイバ１２への照明光の供給のうちの少なくともいずれか一方を一時的に停止させるような制御等を行うことなく、被写体への照明光の照射に係るタイミングと、当該被写体からの戻り光に応じた画像の生成に係るタイミングと、を好適に同期させることができる。その結果、以上に述べた実施例によれば、走査型内視鏡を用いた観察時におけるフレームレートの安定性を従来に比べて向上させることができる。

なお、本実施例によれば、図３に例示した波形を具備する駆動信号の代わりに、例えば、図７に示すような波形を具備する駆動信号がアクチュエータ１５に供給されるようにしてもよい。図７は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の第１の変形例を説明するための図である。

ここで、図７において例示した駆動信号の波形の振幅値（信号レベル）は、最大値になる時刻Ｔ１１を起点として徐々に減少し、時刻Ｔ１２で０になった直後から徐々に増加して時刻Ｔ１３で最大値となり、時刻Ｔ１３の略直後から時刻Ｔ１４の略直前までの期間中に最大値未満の所定値に減衰され、時刻Ｔ１４で再び最大値まで増幅され、時刻Ｔ１４の直後から徐々に減少して時刻Ｔ１５で０になる。なお、前述の所定値は、例えば、アクチュエータ１５により揺動される照明用ファイバ１２の端部の長さ等に応じて適宜設定すればよい。

そして、図７に示すような波形を具備する第１の駆動信号がアクチュエータ１５のＸ軸用アクチュエータに供給されるとともに、当該第１の駆動信号の位相を９０°ずらした第２の駆動信号がアクチュエータ１５のＹ軸用アクチュエータに供給されることにより、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が点ＳＡを中心として揺動される。また、このような照明用ファイバ１２の揺動に応じ、被写体の表面に照射される照明光の軌跡が図４→図５→図８→図４→…の順に変化する。図８は、図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる円状の軌跡の、図６とは異なる例を説明するための図である。

具体的には、被写体の走査開始タイミングに相当する時刻Ｔ１１においては、被写体の表面における照明光の照射座標の最外点である点ＹＭＡＸに照明光が照射される。そして、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＹＭＡＸを起点として内側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ１２に達すると、被写体の表面の点ＳＡに相当する位置に照明光が照射される（図４参照）。

また、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３にかけて増加するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＳＡを起点として外側へ第２の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ１３に達すると、被写体の表面における照明光の照射座標の最外点である点ＹＭＡＸに照明光が照射される（図５参照）。

その後、時刻Ｔ１３の略直後から時刻Ｔ１４の略直前までの期間中においては、被写体の表面における照明光の照射座標が、点ＳＡと点Ｙ１との間の距離に相当する半径Ｒ１（＜ＲＭＡＸ）の円状の軌跡に沿って所定の回数分周回するように変位する（図８参照）。

そして、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ１４から時刻Ｔ１５にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＹＭＡＸを起点として内側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ１５に達すると、被写体の表面における点ＳＡに照明光が照射される（図４参照）。

一方、コントローラ２５は、光源ユニット２１から照明用ファイバ１２へ照明光を供給させるための制御、及び、ドライバユニット２２からアクチュエータ１５へ駆動信号を供給させるための制御をそれぞれ維持しながら、時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく１フレーム分の画像と、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく１フレーム分の画像と、を時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４までの期間中に生成してモニタ４に表示させる。すなわち、時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４に相当する期間中に検出ユニット２３から出力される各色信号は、画像の生成に寄与しない。

以上に述べた第１の変形例によれば、２フレーム分の画像を得るための走査が完了する一定の期間毎に、前述の時刻Ｔ１３から時刻Ｔ１４における動作と同様の動作が行われる。そのため、以上に述べた第１の変形例によれば、照明用ファイバ１２の揺動及び照明用ファイバ１２への照明光の供給のうちの少なくともいずれか一方を一時的に停止させるような制御等を行うことなく、被写体への照明光の照射に係るタイミングと、当該被写体からの戻り光に応じた画像の生成に係るタイミングと、を好適に同期させることができる。その結果、以上に述べた第１の変形例によれば、走査型内視鏡を用いた観察時におけるフレームレートの安定性を従来に比べて向上させることができる。

なお、本実施例によれば、図３または図７に例示した波形を具備する駆動信号の代わりに、例えば、図９に示すような波形を具備する駆動信号がアクチュエータ１５に供給されるようにしてもよい。図９は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の第２の変形例を説明するための図である。

ここで、図９において例示した駆動信号の波形の振幅値（信号レベル）は、最大値になる時刻Ｔ２１を起点として時刻Ｔ２２まで徐々に減少し、時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３までの期間において所定値を維持し、時刻Ｔ２３から徐々に減少して時刻Ｔ２４で０になり、時刻Ｔ２４で０になった直後から時刻Ｔ２５まで徐々に増加し、時刻Ｔ２５から時刻Ｔ２６までの期間において所定値を維持し、時刻Ｔ２６から徐々に増加して時刻Ｔ２７で最大値になり、時刻Ｔ２７から時刻Ｔ２８まで徐々に減少し、時刻Ｔ２８から時刻Ｔ２９までの期間において所定値を維持し、時刻Ｔ２９から徐々に減少して時刻Ｔ３０で０になる。

そして、図９に示すような波形を具備する第１の駆動信号がアクチュエータ１５のＸ軸用アクチュエータに供給されるとともに、当該第１の駆動信号の位相を９０°ずらした第２の駆動信号がアクチュエータ１５のＹ軸用アクチュエータに供給されることにより、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が点ＳＡを中心として揺動される。また、このような照明用ファイバ１２の揺動に応じ、図４の渦巻状の軌跡に沿って照射されている照明光の照射位置が図１０に例示する円状の軌跡に一時的に移行するとともに、図５の渦巻状の軌跡に沿って照射されている照明光の照射位置が図１１に例示する円状の軌跡に一時的に移行する。図１０は、図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる円状の軌跡の、図６及び図８とは異なる例を説明するための図である。図１１は、図２のような仮想的なＸＹ平面を走査する際に描かれる円状の軌跡の、図６、図８及び図１０とは異なる例を説明するための図である。

具体的には、被写体の走査開始タイミングに相当する時刻Ｔ２１においては、被写体の表面における照明光の照射座標の最外点である点ＹＭＡＸに照明光が照射される。そして、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＹＭＡＸを起点として内側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２２に達すると、被写体の表面の点Ｙ２に相当する位置に照明光が照射される（図４参照）。

時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３までの期間中においては、被写体の表面における照明光の照射座標が、点ＳＡと点Ｙ２との間の距離に相当する半径Ｒ２（＜ＲＭＡＸ）の円状の軌跡に沿って所定の回数分周回するように変位する（図１０参照）。

その後、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ２３から時刻Ｔ２４にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点Ｙ２を起点として内側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２４に達すると、被写体の表面の点ＳＡに相当する位置に照明光が照射される（図４参照）。

また、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ２４から時刻Ｔ２５にかけて増加するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＳＡを起点として外側へ第２の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２５に達すると、被写体の表面の点Ｙ３に相当する位置に照明光が照射される（図５参照）。

時刻Ｔ２５から時刻Ｔ２６までの期間中においては、被写体の表面における照明光の照射座標が、点ＳＡと点Ｙ３との間の距離に相当する半径Ｒ３（＜ＲＭＡＸ）の円状の軌跡に沿って所定の回数分周回するように変位する（図１１参照）。

その後、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ２６から時刻Ｔ２７にかけて増加するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点Ｙ３を起点として外側へ第２の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２７に達すると、被写体の表面の点ＹＭＡＸに相当する位置に照明光が照射される（図５参照）。

そして、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ２７から時刻Ｔ２８にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点ＹＭＡＸを起点として内側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ２８に達すると、被写体の表面の点Ｙ２に相当する位置に照明光が照射される（図４参照）。

時刻Ｔ２８から時刻Ｔ２９までの期間中においては、被写体の表面における照明光の照射座標が、点ＳＡと点Ｙ２との間の距離に相当する半径Ｒ２（＜ＲＭＡＸ）の円状の軌跡に沿って所定の回数分周回するように変位する（図１０参照）。

その後、第１及び第２の駆動信号の振幅値が時刻Ｔ２９から時刻Ｔ３０にかけて減少するに伴い、被写体の表面における照明光の照射座標が点Ｙ２を起点として内側へ第１の渦巻状の軌跡を描くように変位し、さらに、時刻Ｔ３０に達すると、被写体の表面の点ＳＡに相当する位置に照明光が照射される（図４参照）。

一方、コントローラ２５は、光源ユニット２１から照明用ファイバ１２へ照明光を供給させるための制御、及び、ドライバユニット２２からアクチュエータ１５へ駆動信号を供給させるための制御をそれぞれ維持しながら、時刻Ｔ２１から時刻Ｔ２２に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく前半部の画像を時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３までの期間中に生成し、時刻Ｔ２３から時刻Ｔ２４に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく後半部の画像を時刻Ｔ２５から時刻Ｔ２６までの期間中に生成し、さらに、当該前半部の画像及び当該後半部の画像を合成した１フレーム分の画像を時刻Ｔ２５から時刻Ｔ２６までの期間中に生成してモニタ４に表示させる。すなわち、時刻Ｔ２３から時刻Ｔ２４に相当する期間中、及び、時刻Ｔ２５から時刻Ｔ２６までの期間中に検出ユニット２３から出力される各色信号は、画像の生成に寄与しない。

また、コントローラ２５は、光源ユニット２１から照明用ファイバ１２へ照明光を供給させるための制御、及び、ドライバユニット２２からアクチュエータ１５へ駆動信号を供給させるための制御をそれぞれ維持しながら、時刻Ｔ２４から時刻Ｔ２５に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく前半部の画像を時刻Ｔ２５から時刻Ｔ２６までの期間中に生成し、時刻Ｔ２６から時刻Ｔ２７に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく後半部の画像を時刻Ｔ２８から時刻Ｔ２９までの期間中に生成し、さらに、当該前半部の画像及び当該後半部の画像を合成した１フレーム分の画像を時刻Ｔ２８から時刻Ｔ２９までの期間中に生成してモニタ４に表示させる。すなわち、時刻Ｔ２８から時刻Ｔ２９に相当する期間中に検出ユニット２３から出力される各色信号は、画像の生成に寄与しない。

以上に述べた第２の変形例によれば、１フレーム分の画像を得るための走査の途中に設けられた所定の期間毎に、前述の時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２３における動作、時刻Ｔ２５から時刻Ｔ２６における動作、または、時刻Ｔ２８から時刻Ｔ２９における動作のいずれかと同様の動作が行われる。そのため、以上に述べた第２の変形例によれば、照明用ファイバ１２の揺動及び照明用ファイバ１２への照明光の供給のうちの少なくともいずれか一方を一時的に停止させるような制御等を行うことなく、被写体への照明光の照射に係るタイミングと、当該被写体からの戻り光に応じた画像の生成に係るタイミングと、を好適に同期させることができる。その結果、以上に述べた第２の変形例によれば、走査型内視鏡を用いた観察時におけるフレームレートの安定性を従来に比べて向上させることができる。

なお、本実施例によれば、図３、図７または図９に例示した波形を具備する駆動信号の代わりに、例えば、図１２に示すような波形を具備する駆動信号がアクチュエータ１５に供給されるようにしてもよい。図１２は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の第３の変形例を説明するための図である。

ここで、図１２に示すような波形を具備する第１の駆動信号がアクチュエータ１５のＸ軸用アクチュエータに供給されるとともに、当該第２の駆動信号の位相を９０°ずらした第２の駆動信号がアクチュエータ１５のＹ軸用アクチュエータに供給されることにより、時刻Ｔ４１から時刻Ｔ４２までの期間、及び、時刻Ｔ４３から時刻Ｔ４４までの期間のそれぞれにおいて、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が点ＳＡを中心とした渦巻状の軌跡を描くように、すなわち、図５に例示したような第２の渦巻状の軌跡→図４に例示したような第１の渦巻状の軌跡の順で揺動される。

但し、図１２に示した駆動信号の波形によれば、時刻Ｔ４３から時刻Ｔ４４までの期間の最大振幅値が、時刻Ｔ４１から時刻Ｔ４２までの期間における最大振幅値に比べて小さくなるように設定されている。そのため、図１２に示した駆動信号の波形によれば、例えば、時刻Ｔ４１から時刻Ｔ４２までの期間における照明光の照射座標の最外点の座標位置を点ＹＭＡＸ１とし、時刻Ｔ４３から時刻Ｔ４４までの期間における照明光の照射座標の最外点の座標位置を点ＹＭＡＸ２とした場合に、ＹＭＡＸ１＞ＹＭＡＸ２の関係が成り立つようになっている。

一方、コントローラ２５は、光源ユニット２１から照明用ファイバ１２へ照明光を供給させるための制御、及び、ドライバユニット２２からアクチュエータ１５へ駆動信号を供給させるための制御をそれぞれ維持しながら、時刻Ｔ４１から時刻Ｔ４２に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく２フレーム分の画像を時刻Ｔ４３から時刻Ｔ４４までの期間中に生成してモニタ４に表示させる。すなわち、時刻Ｔ４３から時刻Ｔ４４に相当する期間中に検出ユニット２３から出力される各色信号は、画像の生成に寄与しない。

以上に述べた第３の変形例によれば、２フレーム分の画像を得るための走査が完了する一定の期間毎に、前述の時刻Ｔ４３から時刻Ｔ４４における動作と同様の動作が行われる。そのため、以上に述べた第３の変形例によれば、照明用ファイバ１２の揺動及び照明用ファイバ１２への照明光の供給のうちの少なくともいずれか一方を一時的に停止させるような制御等を行うことなく、被写体への照明光の照射に係るタイミングと、当該被写体からの戻り光に応じた画像の生成に係るタイミングと、を好適に同期させることができる。その結果、以上に述べた第３の変形例によれば、走査型内視鏡を用いた観察時におけるフレームレートの安定性を従来に比べて向上させることができる。

なお、本実施例によれば、図３、図７、図９または図１２に例示した波形を具備する駆動信号の代わりに、例えば、図１３に示すような波形を具備する駆動信号がアクチュエータ１５に供給されるようにしてもよい。図１３は、走査型内視鏡に設けられたアクチュエータに供給される駆動信号の信号波形の第４の変形例を説明するための図である。

ここで、図１３に示すような波形を具備する第１の駆動信号がアクチュエータ１５のＸ軸用アクチュエータに供給されるとともに、当該第２の駆動信号の位相を９０°ずらした第２の駆動信号がアクチュエータ１５のＹ軸用アクチュエータに供給されることにより、時刻Ｔ５１から時刻Ｔ５２までの期間においては、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が点ＳＡを中心とした渦巻状の軌跡を描くように、すなわち、図５に例示したような第２の渦巻状の軌跡→図４に例示したような第１の渦巻状の軌跡の順で揺動される。

また、図１３に示すような波形を具備する第１の駆動信号がアクチュエータ１５のＸ軸用アクチュエータに供給されるとともに、当該第２の駆動信号の位相を９０°ずらした第２の駆動信号がアクチュエータ１５のＹ軸用アクチュエータに供給されることにより、時刻Ｔ５３から時刻Ｔ５４までの期間においては、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が点ＳＡを中心とした円状の軌跡を描くように揺動される。

なお、図１３に示した駆動信号の波形によれば、時刻Ｔ５３から時刻Ｔ５４までの期間における最大振幅値（信号レベル）が、０より大きく、かつ、時刻Ｔ５１から時刻Ｔ５２までの期間における最大振幅値に比べて小さい一定の値を具備するように設定されている。そのため、図１３に示した駆動信号の波形によれば、時刻Ｔ５３から時刻Ｔ５４までの期間において、照明用ファイバ１２の光出射面を含む端部が、例えば、図８の円状の軌跡に沿って揺動されてもよく、図１０の円状の軌跡に沿って揺動されてもよく、または、図１１の円状の軌跡に沿って揺動されてもよい。

一方、コントローラ２５は、光源ユニット２１から照明用ファイバ１２へ照明光を供給させるための制御、及び、ドライバユニット２２からアクチュエータ１５へ駆動信号を供給させるための制御をそれぞれ維持しながら、時刻Ｔ５１から時刻Ｔ５２に相当する期間に検出ユニット２３から出力された各色信号に基づく２フレーム分の画像を時刻Ｔ５３から時刻Ｔ５４までの期間中に生成してモニタ４に表示させる。すなわち、時刻Ｔ５３から時刻Ｔ５４に相当する期間中に検出ユニット２３から出力される各色信号は、画像の生成に寄与しない。

以上に述べた第４の変形例によれば、２フレーム分の画像を得るための走査が完了する一定の期間毎に、前述の時刻Ｔ５３から時刻Ｔ５４における動作と同様の動作が行われる。そのため、以上に述べた第４の変形例によれば、照明用ファイバ１２の揺動及び照明用ファイバ１２への照明光の供給のうちの少なくともいずれか一方を一時的に停止させるような制御等を行うことなく、被写体への照明光の照射に係るタイミングと、当該被写体からの戻り光に応じた画像の生成に係るタイミングと、を好適に同期させることができる。その結果、以上に述べた第４の変形例によれば、走査型内視鏡を用いた観察時におけるフレームレートの安定性を従来に比べて向上させることができる。

本発明は、上述した実施例及び変形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。

本出願は、２０１２年９月１９日に日本国に出願された特願２０１２−２０６１０２号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (8)

1. 光源から発せられた照明光を導くファイバと、
   前記ファイバを経て被写体へ照射される前記照明光の照射位置を変えるために前記ファイバを揺動させることが可能なアクチュエータと、
   前記被写体へ照射された前記照明光の戻り光を受光し、前記戻り光の強度に応じた信号を生成して出力するように構成された検出部と、
   前記照明光の照射位置が渦巻状の軌跡となる走査を行うように前記アクチュエータを駆動させるための制御と、前記照明光の照射位置が同一円周上を周回するように前記アクチュエータを駆動させるための制御と、を行うコントローラと、
   前記照明光の照射位置が前記渦巻状の軌跡となる走査が行われた前記被写体からの戻り光を前記光検出部において受光することで生成される信号に基づき前記被写体の画像を生成する画像生成部と、を有し、
   さらに、前記コントローラは、前記画像生成部が前記被写体の画像を生成するタイミングにおいて、前記照明光の照射位置が前記渦巻状の軌跡となる走査を行うように前記アクチュエータを駆動させるための制御から前記照明光の照射位置が前記同一円周上を周回するように前記アクチュエータを駆動させるための制御へと切り替える
   ことを特徴とする走査型内視鏡システム。
2. 前記コントローラは、前記画像生成部が前記被写体の画像生成を終了するタイミングにおいて、前記照明光の照射位置が前記同一円周上を周回するように前記アクチュエータを駆動させるための制御から、前記照明光の照射位置が前記渦巻状の軌跡となる走査を行うように前記アクチュエータを駆動させるための制御へと切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡視システム。
3. 前記コントローラは、前記照明光の照射位置が前記渦巻状の軌跡の最外点から中心点へ向かう第１の走査と、前記照明光の照射位置が前記渦巻状の軌跡の前記中心点から前記最外点へ向かう第２の走査とを順次行うとともに、前記第１の走査及び前記第２の走査が行われた直後、または、前記第１の走査及び前記第２の走査が行われている最中のいずれかにおいて前記照明光の照射位置が前記同一円周上を周回する第３の走査を行うように前記アクチュエータを駆動させるための制御を行い、
   前記画像生成部は、前記タイミングにおいて、前記第１の走査に応じて前記光検出部から出力される信号に基づく第１の画像、及び、前記第２の走査に応じて前記光検出部から出力される信号に基づく第２の画像のうち少なくとも一方を、生成する
   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。
4. 前記コントローラは、前記第１の走査、前記第２の走査、及び、前記第３の走査を順次行うように前記アクチュエータを駆動させるための制御を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の走査型内視鏡システム。
5. 前記画像生成部は、前記第１の画像及び前記第２の画像を、前記タイミングにおいて生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載の走査型内視鏡システム。
6. 前記コントローラは、前記第３の走査において、前記渦巻状の軌跡における前記中心点と前記最外点との間の距離以下の所定の半径を具備する円状の軌跡に沿って前記照明光が照射されるように前記アクチュエータを駆動させるための制御を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の走査型内視鏡システム。
7. 前記コントローラは、前記第１の走査の最中に一時的に前記第３の走査へ移行するとともに、前記第２の走査の最中に一時的に前記第３の走査へ移行するように前記アクチュエータを駆動させるための制御を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の走査型内視鏡システム。
8. 前記画像生成部は、前記第１の画像を、前記第２の走査から移行して前記第３の走査が行われている期間中に生成するとともに、前記第２の画像を、前記第１の走査から移行して前記第３の走査が行われている期間中に生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載の走査型内視鏡システム。

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