本發明涉及掃描型內窺鏡裝置,尤其涉及對被攝體進行掃描而取得圖像的掃描型內窺鏡裝置。
背景技術:
以往,在醫療領域的內窺鏡裝置中,為了減輕被檢者的負擔,提出了用于使插入到該被檢者的體腔內的插入部細徑化的各種技術。該提案之一例如具有如下的掃描型內窺鏡裝置:該掃描型內窺鏡裝置在相當于上述的插入部的部分中不具有固體攝像元件。
例如,在日本特表2010-534862號公報中提出了如下的掃描型內窺鏡裝置:該掃描型內窺鏡裝置使用壓電致動器使懸臂式光纖進行動作,從而使光纖按照漩渦形的二維掃描圖案進行動作。
在日本特表2010-534862號公報所公開的掃描型內窺鏡裝置中,對射出照明光的照明用光纖的前端部進行驅動以按照漩渦形的二維掃描圖案對被攝體進行掃描,利用配置在照明用光纖的周圍的受光用光纖來接受來自該被攝體的返回光。
并且,使用按照每種顏色成分將受光用光纖所接受的返回光分離而得到的信號來生成該被攝體的圖像。為了實現細徑的插入部,對細徑的光纖的前端部進行驅動的壓電元件等致動器部件也必須較小。
然而,由于致動器部件具有溫度特性,所以存在如下問題:形成在被攝體上的照明光的二維掃描圖案的尺寸會根據溫度而發生變化。
進而,致動器部件本身在相對于驅動信號的致動器的位移量上存在個體差。尤其在使用了電介質的致動器的情況下,個體差較大。
雖然也考慮了在插入部的前端設置有對溫度進行檢測的溫度傳感器或對位移量進行檢測的位移量傳感器,根據所檢測的溫度或位移量對致動器的驅動信號進行控制,但由于在插入部的前端設置傳感器會導致插入部的外徑變大,所以并不優選。
因此,本發明的目的在于,提供如下的掃描型內窺鏡裝置:該掃描型內窺鏡裝置能夠在不使插入部的外徑變大的情況下抑制在對致動器進行驅動時因致動器的個體差導致的照明光的二維掃描圖案的變動。
技術實現要素:
用于解決課題的手段
本發明的一個方式的掃描型內窺鏡裝置具有:光源,其射出照明光;光纖,其貫穿插入于內窺鏡的插入部內,將所述照明光從基端引導至前端;介電致動器,其對所述光纖的前端進行驅動,以使得從所述光纖射出的所述照明光在被攝體上進行掃描;存儲部,其對驅動信號和所述介電致動器的位移量的相關系數信息進行存儲,其中,該驅動信號對所述介電致動器進行驅動;驅動信號檢測部,其檢測對所述介電致動器進行驅動的所述驅動信號;以及校正部,其根據所述相關系數信息和在所述驅動信號檢測部中檢測出的所述驅動信號來校正對所述介電致動器進行驅動的所述驅動信號,以使得所述介電致動器的所述位移量成為規定的值。
附圖說明
圖1是示出與本發明的實施方式有關的內窺鏡裝置1的結構的結構圖。
圖2是示出與本發明的實施方式有關的、設定在被攝體的表面上的假想的XY平面的一例的圖。
圖3是示出與本發明的實施方式有關的、向設置于內窺鏡的X軸用的致動器15X提供的第1驅動信號的信號波形的一例的圖。
圖4是示出與本發明的實施方式有關的、向設置于內窺鏡的Y軸用的致動器15Y提供的第2驅動信號的信號波形的一例的圖。
圖5是用于對與本發明的實施方式有關的、在向圖2那樣的假想的XY平面照射照明光的情況下的、從點SA到點YMAX為止的照明光的照射點坐標的時間上的位移進行說明的圖。
圖6是用于對與本發明的實施方式有關的、在向圖2那樣的假想的XY平面照射照明光的情況下的、從點YMAX到點SA為止的照明光的照射點坐標隨時間的位移進行說明的圖。
圖7是示出與本發明的實施方式有關的X軸用的致動器15X的結構的示意圖。
圖8是示出與本發明的實施方式有關的、致動器的溫度T與電流I的關系的曲線圖g1。
圖9是示出與本發明的實施方式有關的、致動器的溫度T與位移量D的關系的曲線圖g2。
圖10是示出與本發明的實施方式有關的、存儲在內窺鏡2的存儲器16中的相關系數信息表TBL的結構的圖。
圖11是示出與本發明的實施方式有關的、控制器25的驅動波形校正處理的流程的例子的流程圖。
圖12是用于對與本發明的實施方式有關的、所計算出的位移量Dx與基準位移量Drx的關系進行說明的圖。
圖13是示出與本發明的實施方式有關的、因位移量Dx和Dy變化而導致的照明光的照明范圍的變化的圖。
具體實施方式
以下,參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
圖1是示出與本實施方式有關的內窺鏡裝置1的結構的結構圖。如圖1所示,內窺鏡裝置1是掃描型內窺鏡裝置,該掃描型內窺鏡裝置構成為具有插入到被檢者的體腔內的掃描型內窺鏡(以下,稱為內窺鏡)2以及能夠連接內窺鏡2的主體裝置3。
主體裝置3與用于顯示內窺鏡圖像的監視器4連接。主體裝置3與用于操作指示和各種設定的輸入裝置(未圖示)連接,用戶能夠從該輸入裝置對內窺鏡裝置1給予內窺鏡圖像的顯示、攝影、記錄等各種動作指示。
內窺鏡2構成為具有插入部11,該插入部11形成為具有能夠向被檢者的體腔內插入的細長形狀和撓性。插入部11的基端部構成為相對于主體裝置3裝卸自如。
插入部11具有照明用光纖12、受光用光纖13、聚光光學系統14、致動器15以及存儲器16。存儲器16是閃速存儲器等能夠改寫的非易失性存儲器。聚光光學系統14具有透鏡14a和14b。
主體裝置3構成為具有:光源單元21、驅動器單元22、檢測單元23、存儲器24以及控制器25。
光源單元21具有3個光源31a、31b、31c和合波器32,該光源單元21是射出照明光的光源。
驅動器單元22具有信號產生器33、兩個數字/模擬轉換器(以下,稱為D/A器)34a、34b以及兩個放大器35a、35b。
檢測單元23具有分波器36、檢測部37以及模擬/數字轉換部(以下,稱為A/D轉換部)38。
存儲器24是閃速存儲器等能夠改寫的非易失性存儲器。
控制器25構成為包含中央處理裝置(CPU)、ROM、RAM??刂破?5讀出并執行在ROM或者存儲器24中所存儲的規定的軟件程序,由此實現各種功能。
另外,各種功能雖然通過軟件程序來實現,但也可以通過硬件電路來實現。
照明用光纖12和受光用光纖13在插入部11的內部從基端部貫穿插入到前端部。即,照明用光纖12是貫穿插入于內窺鏡2的插入部11內的、將照明光從基端引導至前端的光纖。
照明用光纖12是將從主體裝置3的光源單元21提供的照明光引導至聚光光學系統14的導光部件。
受光用光纖13是接受來自被攝體的返回光并引導至主體裝置3的檢測單元23的導光部件。即,受光用光纖13是貫穿插入于內窺鏡2的插入部11內的、將來自被攝體的返回光從前端引導至基端的光纖。
照明用光纖12的包含光入射面在內的端部配設在合波器32的輸出端,該合波器32設置在主體裝置3的內部。并且,照明用光纖12的包含光出射面在內的端部12a配置在透鏡14a的光入射面的附近,該透鏡14a設置在插入部11的前端部。
受光用光纖13的包含光入射面在內的端部13a配置在插入部11的前端部的前端面上的透鏡14b的光出射面的周圍并進行固定。并且,受光用光纖13的包含光出射面在內的端部與設置在主體裝置3的內部的分波器36的輸入端連接。
聚光光學系統14構成為具有透鏡14a和透鏡14b,其中,經過了照明用光纖12的光出射面的照明光向該透鏡14a入射,該透鏡14b使經過了透鏡14a的照明光向被攝體射出。
在插入部11的前端部側的照明用光纖12的中途部安裝有致動器15。根據從主體裝置3的驅動器單元22提供的驅動信號對致動器15進行驅動。
以下,以如下的情況為例進行說明:將與相當于插入部11的長度方向的軸的插入軸(或者聚光光學系統14的光軸)垂直的假想的平面作為圖2所示的XY平面設定于被攝體的表面。
圖2是示出設定在被攝體的表面的假想的XY平面的一例的圖。
具體來說,在將圖2的XY平面上的點SA作為在相當于從紙面近前側朝向內側的方向上存在插入部11的插入軸的位置進行假想設定的情況下,該點SA作為該插入軸與紙面的交點進行圖示。并且,將圖2的XY平面上的X軸方向設定成從紙面左側朝向右側的方向。并且,將圖2的XY平面上的Y軸方向設定成從紙面下側朝向上側的方向。并且,圖2的構成XY平面的X軸和Y軸在點SA上交叉。點SA是當照明用光纖12的端部12a靜止時的位于中心位置O時的照明光的照射點。
回到圖1,致動器15構成為具有:X軸用的致動器15X,其根據從主體裝置3的驅動器單元22提供的第1驅動信號而進行動作,以使得照明用光纖12的包含光出射面在內的端部在X軸方向上擺動;以及Y軸用的致動器15Y,其根據從主體裝置3的驅動器單元22提供的第2驅動信號而進行動作,以使得照明用光纖12的包含光出射面在內的端部在Y軸方向上擺動。
X軸用的致動器15X和Y軸用的致動器15Y各自構成為例如分別具有1個以上的壓電元件。這里,致動器15X和15Y是使用了強電介質的致動器。并且,照明用光纖12的包含光出射面在內的端部12a伴隨著上述那樣的致動器15X和15Y的動作而以點SA為中心呈漩渦狀擺動。即,致動器15是因被施加驅動電壓而對作為照明用光纖12的前端的端部12a進行驅動以使得從照明用光纖12射出的照明光在被攝體上進行掃描的介電致動器。并且,致動器15具有用于使照明用光纖12的前端在互相垂直的兩個方向上運動的兩個致動器15X和15Y。
X軸用的致動器15X例如由壓電元件形成,該壓電元件預先被實施了極化處理以使得極化方向與X軸的負方向(在圖2的紙面上從右朝左的方向)一致,該X軸用的致動器15X構成為根據從驅動器單元22輸出的第1驅動信號,在被施加了正值的電壓時(在伴隨著驅動信號的提供而產生的電場的方向相對于極化方向是正向的情況下)沿著Z軸方向(紙面的法線方向)收縮,并且在被施加了負值的電壓時(在伴隨著驅動信號的提供而產生的電場的方向相對于極化方向是反向的情況下)沿著Z軸方向伸長。
Y軸用的致動器15Y例如由壓電元件形成,該壓電元件預先被實施了極化處理以使得極化方向與Y軸的負方向(在圖2的紙面上從上朝下的方向)一致,該Y軸用的致動器15Y構成為根據從驅動器單元22輸出的第2驅動信號,在被施加了正值的電壓時沿著Z軸方向收縮,并且在被施加了負值的電壓時沿著Z軸方向伸長。
在插入部11的內部設置有存儲器16,在該存儲器16中保存有致動器15X和15Y固有的信息(具體而言為后述的相關系數信息)。并且,存儲器16通過信號線與控制器25連接,以使得在內窺鏡2與主體裝置3連接時,能夠通過主體裝置3的控制器25來讀出保存在存儲器16中的信息??刂破?5所讀出的信息保存在存儲器24中。
光源單元21的光源31a例如構成為具有激光光源等,在根據控制器25的控制而發光時,向合波器32射出紅色的波段的光(以下,也稱為R光)。
光源31b例如構成為具有激光光源等,在根據控制器25的控制而發光時,向合波器32射出綠色的波段的光(以下,也稱為G光)。
光源31c例如構成為具有激光光源等,在根據控制器25的控制而發光時,向合波器32射出藍色的波段的光(以下,也稱為B光)。
合波器32構成為對從光源31a發出的R光、從光源31b發出的G光以及從光源31c發出的B光進行合波而提供給照明用光纖12的光入射面。
驅動器單元22的信號產生器33構成為根據控制器25的控制而生成使照明用光纖12的包含光出射面在內的端部12a在X軸方向上擺動的第1驅動控制信號(例如具有下述數學式(1)所示的波形的信號),并輸出給D/A轉換器34a。另外,在下述數學式(1)中,X(t)表示在時刻t時的信號電平,a表示不依賴于時刻t的振幅值,G(t)表示用于正弦波sin(2πft)的調制的規定的函數。
X(t)=a×G(t)×sin(2πft)……(1)
并且,信號產生器33構成為根據控制器25的控制而生成使照明用光纖12的包含光出射面在內的端部12a在Y軸方上擺動的第2驅動控制信號(例如具有下述數學式(2)所示的波形的信號),并輸出給D/A轉換器34b。另外,在下述數學式(2)中,Y(t)表示在時刻t時的信號電平,b表示不依賴于時刻t的振幅值,G(t)表示用于正弦波的調制的規定的函數,表示相位。
D/A轉換器34a構成為將從信號產生器33輸出的數字的第1驅動控制信號轉換成作為模擬的電壓信號的第1驅動信號并輸出給放大器35a。
D/A轉換器34b構成為將從信號產生器33輸出的數字的第2驅動控制信號轉換成作為模擬的電壓信號的第2驅動信號并輸出給放大器35b。
放大器35a構成為對從D/A轉換器34a輸出的第1驅動信號進行放大而輸出給X軸用的致動器15X。
放大器35b構成為對從D/A轉換器34b輸出的第2驅動信號進行放大而輸出給Y軸用的致動器15Y。
這里,例如,當在上述數學式(1)和(2)中設定成a=b且的情況下,向X軸用的致動器15X提供作為具有圖3所示的信號波形的電壓信號的第1驅動信號,并且向Y軸用的致動器15Y提供作為具有圖4所示的信號波形的電壓信號的第2驅動信號。
圖3是示出向設置于內窺鏡的X軸用的致動器15X提供的第1驅動信號的信號波形的一例的圖。圖4是示出向設置于內窺鏡的Y軸用的致動器15Y提供的第2驅動信號的信號波形的一例的圖。
當向X軸用的致動器15X提供具有圖3所示的信號波形的第1驅動信號并且向Y軸用的致動器15Y提供具有圖4所示的信號波形的第2驅動信號時,照明用光纖12的包含光出射面在內的端部呈以點SA為中心的漩渦狀擺動,根據這樣的擺動而呈圖5和圖6所示的漩渦狀對被攝體的表面進行掃描。即,掃描是照明光在被攝體上呈漩渦狀進行的掃描。
圖5是用于說明在向圖2那樣的假想的XY平面照射照明光的情況下的、從點SA到點YMAX為止的照明光的照射點坐標隨時間的位移的圖。圖6是用于說明在向圖2那樣的假想的XY平面照射照明光的情況下的、從點YMAX到點SA為止的照明光的照射點坐標隨時間的位移的圖。
具體來說,在圖3和圖4的時刻T1中,向被攝體的表面的相當于點SA的位置照射照明光。之后,第1和第2驅動信號的振幅值從時刻T1到時刻T2增加,與此相伴,被攝體的表面上的照明光的照射坐標以將點SA作為起點朝向外側描繪第1漩渦狀的軌跡的方式進行移位,當進一步地到達時刻T2時,照明光照射到被攝體的表面上的照明光的照射坐標的距點SA的最外點即點YMAX上。在從時刻T1到時刻T2的期間,照明光照射到X軸的負方向上的距點SA的最外點即點XMAX。
并且,第1和第2驅動信號的振幅值從時刻T2到時刻T3減少,與此相伴,被攝體的表面上的照明光的照射坐標以將點YMAX作為起點朝向內側描繪第2漩渦狀的軌跡的方式進行移位,當進一步地到達時刻T3時,照明光照射到被攝體的表面上的點SA上。
即,致動器15具有如下的結構:能夠根據從驅動器單元22提供的第1和第2驅動信號而使照明用光纖12的包含光出射面在內的端部擺動,以使得經由聚光光學系統14向被攝體照射的照明光的照射位置描繪出與圖5和圖6所例示的漩渦狀的掃描圖案對應的軌跡。
受光用光纖13的光出射面被配設成使從受光用光纖13的光出射面射出的返回光向分波器36射出。
檢測單元23的分波器36構成為具有分色鏡等,將從受光用光纖13的光出射面射出的返回光分離成R(紅)、G(綠)和B(藍)的每個顏色成分的光而朝向檢測部37射出。
檢測部37對從分波器36輸出的R光、G光和B光的各強度進行檢測并生成與該檢測出的各光的強度對應的模擬信號而向A/D轉換部38輸出。
A/D轉換部38將從檢測部37輸出的各模擬信號轉換成數字信號而向控制器25輸出。
在存儲器24中保存有用于實現主體裝置3的各種功能的程序等。并且,在存儲器24中還預先保存有在后述的處理時所使用的基準位移量Drx、Dry的信息。
控制器25讀出保存在ROM或者存儲器24中的用于光源控制和致動器驅動控制的控制程序,根據該讀出的控制程序來進行光源單元21和驅動器單元22的控制。
如上所述,在檢測出插入部11與主體裝置3電連接時,控制器25從存儲器16讀出致動器15固有的信息并保存在存儲器24中。
控制器25根據致動器15固有的信息而生成對致動器15的驅動信號進行控制的驅動控制信號并提供給驅動器單元22。
并且,控制器25在相當于從時刻T1到時刻T2的期間根據從檢測單元23輸出的R信號、G信號和B信號而生成1幀的圖像。并且,控制器25在相當于從時刻T2到時刻T3的期間根據從檢測單元23輸出的R信號、G信號和B信號而生成1幀的圖像。
這里,輸出第1驅動信號的放大器35a的輸出和輸出第2驅動信號的放大器35b的輸出被輸入到控制器25,控制器25具有電流檢測電路25a,該電流檢測電路25a用于根據所輸入的電壓信號對第1和第2驅動信號各自的電流值進行實時檢測。
即,電流檢測電路25a對提供給X軸用的致動器15X的第1驅動信號的電流Ix的大小和提供給Y軸用的致動器15Y的第2驅動信號的電流Iy的大小進行實時檢測。
(致動器15固有的相關系數信息M、N、K、L)
如上所述,X軸用的致動器15X和Y軸用的致動器15Y是使用了強電介質的致動器,各致動器根據所施加的電壓進行伸縮,但具有個體差。此外,各致動器具有溫度特性,在對致動器15X和15Y進行驅動時,各致動器的位移量也根據致動器自身的溫度而發生變化。
圖7是示出X軸用的致動器15X的結構的示意圖。由于Y軸用的致動器15Y的結構與X軸用的致動器15X相同,因此省略說明。
這里,致動器15X具有對長方體形狀的套圈51進行夾持的兩個強電介質部件15Xa和15Xb。照明用光纖12以由兩個強電介質部件15Xa和15Xb夾持的方式配置在套圈51的中央部。
兩個強電介質部件15Xa和15Xb的內側與共用的接地端連接,從各強電介質部件15Xa、15Xb的外側表面被施加電壓V。通過電流檢測電路25a對流過各強電介質部件的電流I進行檢測。在圖7中,僅示出了施加給強電介質部件15Xa的電壓V和流過的電流I。
根據申請人的實驗結果,發現了在對使用了強電介質的致動器15施加了恒定的電壓Vc的狀態下,流過致動器15的電流I根據致動器15的溫度T而發生變化,電流I與溫度T的關系呈線性關系。此外,發現了致動器15的溫度T與作為致動器15的振幅量的位移量D的關系也呈線性關系。
即,在對致動器15X施加了恒定的電壓Vc的狀態下,流過致動器15X的電流I根據溫度T而發生變化,流過致動器15X的電流I與致動器15X的溫度T呈線性關系。
圖8是示出致動器的溫度T與電流I的關系的曲線圖g1。關于致動器15X,在施加了恒定的電壓Vc時,流過強電介質的電流I的值根據動作的環境溫度而發生變化。圖8所示的電流I與溫度T的關系呈線性關系,按照每個致動器15X而不同。即,電流I與溫度T的相關系數按照每個致動器15X而不同。
圖9是示出致動器的溫度T與位移量D的關系的曲線圖g2。如圖9所示,關于致動器15X,致動器15X的位移量D根據致動器15X的溫度T而發生變化。如圖9所示,在被施加恒定的電壓Vc時,致動器15X的溫度T與位移量D呈線性關系,按照每個致動器15X而不同。圖9所示的溫度T與位移量D的關系按照每個X軸用的致動器15X而不同。即,溫度T與位移量D的相關系數按照每個致動器15X而不同。
由此,在致動器15X的制造時,對于每個致動器對電流I相對于溫度T的變化和位移量D相對于溫度T的變化進行實測,將關于致動器15X的溫度T與電流I的相關系數和溫度T與位移量D的相關系數的信息寫入內窺鏡2的存儲器16。
圖8所示的電流I與溫度T的關系和圖9所示的溫度T與位移量D的關系也與Y軸用的致動器15Y的情況相同,在致動器15Y的制造時,對于每個致動器對各變化進行實測,將關于致動器15Y的各相關系數的信息寫入內窺鏡2的存儲器16。
這里,恒定的電壓Vc是致動器15X和15Y各自的與作為圖5所示的照射點坐標的最外點的點XMAX和YMAX對應的驅動信號的電壓。
另外,恒定的電壓Vc可以不是致動器15X和15Y各自的與作為照射點坐標的最外點的點XMAX和YMAX對應的電壓,例如也可以是與照射點坐標的最外點的下一個較遠點等其他的點對應的電壓。
主體裝置3根據內窺鏡2的存儲器16的相關系數信息,根據施加了電壓Vc時的流過各致動器的電流I來計算溫度T,根據計算出的溫度T來計算位移量D。
具體來說,由于電流I與溫度T的關系呈線性,所以在致動器15的制造時,對于施加了電壓Vc時的各個致動器15X和致動器15Y,例如對分別在兩個溫度Ta和Tb時的電流I的值Ia和Ib進行實測,根據實測得到的兩點的值來決定圖8的曲線圖g1的關系式。溫度T與電流I具有以下的式子(3)的關系。
T=M×I+N……(3)
這里,M、N是式子(3)的相關系數。
此外,由于溫度T與位移量D的關系也呈線性,所以在致動器15的制造時,對于施加了電壓Vc時的各個致動器15X和致動器15Y,例如對分別在兩個溫度Tc和Td時的位移量D的值Da和Db進行實測,根據實測得到的兩點的值來決定圖9的曲線圖g2的關系式。溫度T與位移量D具有以下的式子(4)的關系。
D=K×T+L……(4)
這里,K、L是式子(4)的相關系數。
4個相關系數M、N、K、L是搭載于內窺鏡2的各致動器15X、15Y固有的值,是每個內窺鏡2所固有的值。對于施加了電壓Vc時的各致動器15X、15Y,在制造時通過實測而決定的這些相關系數M、N、K、L的值被存儲于內窺鏡2的存儲器16。
由此,存儲器16和24構成存儲部,該存儲部對致動器15的位移量的相關系數信息和對致動器15進行驅動的驅動信號進行存儲。
圖10是示出存儲在內窺鏡2的存儲器16中的相關系數信息表TBL的結構的圖。在相關系數信息表TBL中存儲有M、N、K、L的各相關系數作為相關系數信息。即,相關系數信息包含各致動器的驅動信號(這里是電流信號的電流值)與溫度的相關系數、以及各致動器的溫度與位移量的相關系數。
(作用)
接著,對控制器25的動作進行說明。
當內窺鏡2與主體裝置3連接并通過內窺鏡2對被攝體進行觀察時,控制器25對光源單元21和驅動器單元22進行控制,根據來自檢測單元23的圖像信號而生成內窺鏡圖像并輸出給監視器4,由此對被攝體的圖像(即內窺鏡圖像)進行顯示。
如上所述,由于致動器15具有固有的溫度特性,致動器15的位移量D按照每個內窺鏡2而不同,所以執行圖11的驅動波形校正處理。
圖11是示出控制器25的驅動波形校正處理的流程的例子的流程圖。
當將內窺鏡2與主體裝置3連接并將主體裝置3的電源接通時,主體裝置3的控制器25從內窺鏡2的存儲器16讀出相關系數信息表TBL的相關系數信息并保存在存儲器24中(S1)。
控制器25根據電流檢測電路25a的輸出對規定的時機的流過各致動器15X、15Y的電流Ix、Iy進行檢測(S2)。這里,規定的時機是指對致動器15X和15Y進行驅動而施加了與作為照射點坐標的最外點的點XMAX和YMAX對應的電壓Vc的時機。
即,在S2的處理中,構成對第1和第2驅動信號進行檢測的驅動信號檢測部,對流過致動器15X和15Y的電流信號的電流值進行檢測,其中,該第1和第2驅動信號對作為介電致動器的致動器15X和15Y進行驅動。
控制器25根據檢測出的分別流過致動器15X和15Y的電流Ix、Iy的值對各致動器15X和15Y的各個溫度Tx和Ty進行計算并推斷(S3)。使用上述的式子(3)和存儲在存儲器24中的相關系數M、N來進行溫度Tx和Ty的計算。
此外,控制器25根據計算出的溫度Tx和Ty對致動器15X和15Y各自的位移量Dx和Dy進行計算并推斷(S4)。使用上述的式子(4)和存儲在存儲器24中的相關系數K、L來進行位移量Dx和Dy的計算。
控制器25根據計算并推斷出的位移量Dx和Dy對第1和第2驅動信號的校正系數Adx和Ady進行計算,以使得致動器15X和15Y各自的位移量Dx和Dy分別成為規定的位移量Drx和Dry(S5)。
具體來說,對于致動器15X,控制器25根據計算得到的位移量Dx和作為基準的基準位移量Drx對校正系數Adx進行計算。基準位移量Drx是用于得到規定的尺寸的漩渦狀的照明范圍的X軸方向上的最大位移時的位移量,該基準位移量Drx被預先保存在存儲器24中。這里,通過以下的式子(5)求出校正系數Adx。
Adx=Dx/Drx……(5)
校正系數Adx是關于致動器15X的位移量Dx相對于基準位移量Drx的比率。
圖12是用于對計算出的位移量Dx與基準位移量Drx的關系進行說明的圖。圖12示出相對于照明用光纖12的包含光出射面在內的端部12a靜止時的中心位置O而計算出的位移量Dx和基準位移量Drx的位移范圍。在圖12的例子中,計算出的位移量Dx比基準位移量Drx大。
同樣地,通過以下的式子(6)求出校正系數Ady。
Ady=Dy/Dry……(6)
校正系數Ady是關于致動器15Y的位移量Dy相對于基準位移量Dry的比率?;鶞饰灰屏緿ry是用于得到規定的尺寸的漩渦狀的照明范圍的Y軸方向上的最大位移時的位移量,該基準位移量Dry被預先保存在存儲器24中。計算出的位移量Dy與基準位移量Dry的關系也與圖12相同。
當位移量Dx和Dy根據使用內窺鏡2的環境溫度而發生變化時,照明光的擺動范圍發生變化。當在內窺鏡觀察中擺動范圍因環境溫度而發生變化時,由于顯示在監視器4中的內窺鏡圖像看起來也會改變,所以手術人員感到違和感。
圖13是示出因位移量Dx和Dy發生變化而導致的照明光的照明范圍的變化的圖。在圖13中,基準照明范圍ARr表示在致動器15X和15Y的照明用光纖12的端部12a按照基準位移量Drx和Dry進行移位時的呈漩渦狀照射照明光的區域。照明范圍AR表示在致動器15X和15Y的照明用光纖12的端部12a按照位移量Dx和Dy進行移位時的呈漩渦狀照射照明光的區域。
如上所述,基準位移量Drx和Dry是用于得到規定的尺寸的漩渦狀的照明范圍的、分別在X軸和Y軸這兩個方向上的最大位移時的最大位移量。在圖13中,根據因致動器15的溫度而發生變化的位移量Dx和Dy生成的照明范圍AR比根據基準位移量Drx和Dry生成的基準照明范圍ARr大。另外,在圖13中,照明范圍AR的直徑ARx和ARy分別比基準照明范圍ARr的直徑ARrx和ARry大,但有時也因溫度而比基準照明范圍ARr的直徑ARrx和ARry小。
控制器25將根據上述的式子(5)和(6)計算出的校正系數Adx和Ady輸出給信號產生器33(S6)。
信號產生器33生成根據來自控制器25的校正系數Adx和Ady而校正后的第1和第2驅動控制信號并輸出給D/A轉換器34a。
例如,信號產生器33生成使針對X軸用的致動器15X的驅動控制信號乘以上述的校正系數Adx而得到的驅動控制信號,生成使針對Y軸用的致動器15Y的驅動控制信號乘以上述的校正系數Ady而得到的驅動控制信號。這樣,對信號產生器33所輸出的驅動信號的波形進行校正。
由此,根據校正系數Adx對針對致動器15X的驅動控制信號進行校正,根據校正系數Ady對針對致動器15Y的驅動控制信號進行校正,位移量Dx和Dy分別與基準位移量Drx和Dry相等。其結果為,照明范圍AR與基準照明范圍ARr相等,根據入射到受光用光纖13的光入射面的光而在檢測單元23中生成的、在監視器4中顯示的被攝體的尺寸不會變動。
即,通過S6的處理,根據位移量相對于基準位移量的比率對驅動控制信號的輸出電平進行校正,由此校正對致動器15進行驅動的第1和第2驅動信號,其中,該位移量是使用相關系數信息根據在S2中檢測出的電流值而計算出的。在S6中,根據相關系數信息和在S2中檢測出的電流值來校正對致動器15X和15Y進行驅動的第1和第2驅動信號,以使得致動器15X和15Y各自的最大位移時的位移量分別成為基準位移量Drx和Dry。
由此,在S6的處理中,構成如下的校正部:根據相關系數信息和在S2中檢測出的電流值來校正對致動器15進行驅動的第1和第2驅動信號,以使得作為介電致動器的致動器15的位移量Dx和Dy成為作為規定的值的基準位移量Drx和Dry。
另外,在上述的例子中,在連接內窺鏡2而使內窺鏡圖像顯示于監視器4之前執行從S1到S6的處理,但也可以在生成內窺鏡圖像的各幀圖像時執行從S1到S6的處理。
例如,也可以在生成了各幀圖像時,執行從S1到S6的處理,在輸出用于得到下一幀圖像的第1和第2驅動控制信號時,根據由上述的處理所求出的校正量對各驅動控制信號進行校正。
或者,也可以根據手術人員的指示來執行從S1到S6的處理。
例如,也可以在手術人員進行內窺鏡觀察的中途,當對規定的開關進行操作時執行從S1到S6的處理。
此外,或者也可以通過S2和S3的處理始終對溫度進行檢測,在檢測出的溫度存在規定的閾值以上的變化時,執行從S4到S6的處理。
并且,在上述的例子中,使用作為相對于基準位移量的比率的校正系數對致動器15的驅動信號進行校正,但也可以使用作為相對于基準位移量的差的校正量對致動器15的驅動信號進行校正。
如上所述,根據上述的實施方式,能夠提供如下的掃描型內窺鏡裝置:能夠在插入部的外徑不變大的情況下抑制在對致動器進行驅動時因致動器的個體差而導致的所照明的二維掃描圖案的變動。
其結果為,由于顯示在監視器4上的被攝體的顯示區域的尺寸不發生變化,所以手術人員不會感到違和感。
本發明并不限于上述的實施方式,能夠在不改變本發明的主旨的范圍內進行各種的變更、改變等。
本申請是以2014年8月26日在日本申請的日本特愿2014-171969號為優先權主張的基礎進行申請的,上述的公開內容被引用于本申請說明書和權利要求。