(57)【要約】【課題】ヒータ及びサーミスタを備えつつも、細径の光走査装置を提供すること。【解決手段】走査光学ユニットを備えた光走査装置が、走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、印加される電圧に応じて走査光学ユニット内を加熱するヒータと、温度センサを流れる電流が入力される電流入力端子を備え、該入力された電流に基づいてヒータに印加する印加電圧を制御する電圧制御回路と、一端がヒータの一端と温度センサの一端に接続され、他端が電圧制御回路の印加電圧の出力端子に接続される第１ワイヤと、一端がヒータの他端に接続され、他端が電圧制御回路のグラウンド端子に接続される第２ワイヤと、一端が温度センサの他端に接続され、他端が電圧制御回路の電流入力端子に接続される第３ワイヤと、を備える。【選択図】図３
2014150924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、
前記走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、
印加される電圧に応じて前記走査光学ユニット内を加熱するヒータと、
前記温度センサを流れる電流が入力される電流入力端子を備え、該入力された電流に基づいて前記ヒータに印加する印加電圧を制御する電圧制御回路と、
一端が前記ヒータの一端と前記温度センサの一端に接続され、他端が前記電圧制御回路の前記印加電圧の出力端子に接続される第１ワイヤと、
一端が前記ヒータの他端に接続され、他端が前記電圧制御回路のグラウンド端子に接続される第２ワイヤと、
一端が前記温度センサの他端に接続され、他端が前記電圧制御回路の電流入力端子に接続される第３ワイヤと、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記電圧制御回路は、前記温度センサから入力された電流を電圧に変換する電流／電圧変換回路と、前記電流／電圧変換回路によって変換された電圧を所定のゲインで増幅する増幅器とを備え、前記増幅器によって増幅された電圧に基づいて前記印加電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記増幅器は、前記印加電圧に応じたゲインで増幅することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、
前記走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、
印加される電圧に応じて前記走査光学ユニット内を加熱するヒータと、
前記温度センサを流れる電流が入力される電流入力端子を備え、該入力された電流に基づいて前記ヒータに印加する印加電圧を制御し出力する電圧制御回路と、
一端が前記ヒータの一端に接続され、他端が前記電圧制御回路の前記印加電圧の出力端子に接続される第１ワイヤと、
一端が前記ヒータの他端と前記温度センサの一端に接続され、他端が前記電圧制御回路のグラウンド端子に接続される第２ワイヤと、
一端が前記温度センサの他端に接続され、他端が前記電圧制御回路の電流入力端子に接続される第３ワイヤと、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
前記電圧制御回路は、前記温度センサから入力された電流を電圧に変換する電流／電圧変換回路と、前記ヒータに電流が流れたときに前記第２ワイヤに発生する電圧と略等しい電圧を出力する補正電圧発生回路と、前記電流／電圧変換回路によって変換された電圧から前記補正電圧発生回路の出力電圧を減算する減算回路とを備え、前記減算回路によって減算された電圧に基づいて前記印加電圧を制御することを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記電圧制御回路は、前記印加電圧を所定の周期で間欠的にオン／オフし、前記印加電圧がオフしているときに、前記温度センサから入力される電流に基づいて前記印加電圧を制御することを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項７】
片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、
前記走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、
印加される電圧に応じて前記走査光学ユニット内を加熱するヒータと、
前記温度センサの一端にカソード端子が接続されたダイオードと、
前記温度センサを流れる電流が入力端子に入力され該電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路によって検出された電流に基づいて前記ヒータに印加する印加電圧を制御し、出力端子に出力する電圧制御回路と、
前記入力端子と前記出力端子との間で接続が切り換えられるコモン端子を備えるスイッチ回路と、
一端が前記ヒータの一端と前記温度センサの他端に接続され、他端が前記電圧制御回路の前記コモン端子に接続される第１ワイヤと、
一端が前記ヒータの他端と前記ダイオードのアノード端子に接続され、他端が前記制御回路のグラウンド端子に接続される第２ワイヤと、
を備え、
前記電圧制御回路は、所定の周期で前記コモン端子の接続を前記入力端子と前記出力端子との間で切り換える、
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、
前記走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、
印加される電圧に応じて前記走査光学ユニット内を加熱するヒータと、
前記ヒータの一端にアノード端子が接続されたダイオードと、
前記温度センサを流れる電流が入力端子に入力され該電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路によって検出された電流に基づいて前記ヒータに印加する印加電圧を制御し、出力端子に出力する電圧制御回路と、
前記入力端子と前記出力端子との間で接続が切り換えられるコモン端子を備えるスイッチ回路と、
一端が前記ヒータの他端と前記温度センサの一端に接続され、他端が前記電圧制御回路の前記コモン端子に接続される第１ワイヤと、
一端が前記ダイオードのカソード端子と前記温度センサの他端に接続され、他端が前記制御回路のグラウンド端子に接続される第２ワイヤと、
を備え、
前記電圧制御回路は、所定の周期で前記コモン端子の接続を前記入力端子と前記出力端子との間で切り換える、
ことを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、
前記走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、
印加される電圧に応じて前記走査光学ユニット内を加熱するヒータと、
前記温度センサを流れる電流が入力される電流入力端子を備え、該入力された電流に基づいて前記ヒータに印加する印加電圧を制御する電圧制御回路と、
一端が前記ヒータの一端と前記温度センサの一端に接続され、他端が前記電圧制御回路の前記印加電圧の出力端子に接続される第１ワイヤと、
一端が前記ヒータの他端と前記温度センサの他端に接続され、他端が前記電圧制御回路の電流入力端子に接続される第２ワイヤと、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
前記請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光走査装置を具備する光走査型内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査光学ユニット内の温度を制御する温度制御装置を備えた光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医師が患者の体腔内を観察するときに使用する装置として、一般的に電子内視鏡が知られている。従来の一般的な電子内視鏡の撮像素子には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などが用いられているが、これらの代替となるものとして、特許文献１に開示される次世代の光走査装置が提案されている。この光走査装置では、片持ち支持された光ファイバの先端部（自由端部）を共振させて、光ファイバの先端から放射される照明光を所定の軌跡（例えば螺旋状の軌跡）で走査させながら被写体に照射する。そして、被写体からの戻り光を連続的に検出して、照明光の位置と戻り光の強度とをマッピングすることにより、被写体を画像化している。また、この方式の光走査装置は、顕微鏡用途に適しており、共焦点内視鏡に適用することも提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
特許文献１に記載の光走査装置においては、マイクロアクチュエータの駆動特性や光ファイバの材料力学的性質が温度に依存するため、光ファイバの自由端部の振動は、光走査素子（光ファイバの自由端部及びマイクロアクチュエータを含む）が収容されるハウジング内の温度の影響を受ける。従って、撮像中にハウジング内の温度が変動すると、照明光の軌跡が歪み、撮像によって得られる画像にも歪みが生じてしまう。そのため、光走査素子が収容されたハウジング内の温度を所定の温度に保つ温度制御システムが設けられている。この温度制御システムは、ハウジング内に温度調節デバイス（ヒータ）とセンサデバイス（サーミスタ）を備えており、ハウジング内の温度をサーミスタでモニタしながらヒータを制御することで、ハウジング内の温度を略一定に保っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／０３３１６８号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５５０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような温度制御システムによれば、光走査装置を構成する各部品の温度依存性をキャンセルすることができるため、このような光走査装置を備えた内視鏡装置からは歪みの少ない画像が出力される。しかしながら、このような構成の場合、光走査装置のハウジング内にヒータとサーミスタを配置しなければならないため、これらを駆動させるために必要な電源電圧等を、それぞれワイヤを介して供給する必要がある。つまり、特許文献１に記載の構成の場合、ヒータ及びサーミスタは２端子回路（１端子対回路）であるため、ヒータとサーミスタを接続するために少なくとも４本のワイヤが必要となる。従って、このような光走査装置を先端に備えた内視鏡装置の場合、患者の体内に挿入される挿入部が、ヒータとサーミスタを接続するためのワイヤの分だけ太くなってしまうといった問題があるため、使用するワイヤの数を極力抑え、挿入部を細径に維持する構成が望まれている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。すなわち、ヒータ及びサーミスタを備えつつも、これらに接続するワイヤの数を３本又は２本に抑え、細径の光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の光走査装置は、片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、印加される電圧に応じて走査光学ユニット内を加熱するヒータと、温度センサを流れる電流が入力される電流入力端子を備え、該入力された電流に基づいてヒータに印加する印加電圧を制御する電圧制御回路と、一端がヒータの一端と温度センサの一端に接続され、他端が電圧制御回路の印加電圧の出力端子に接続される第１ワイヤと、一端がヒータの他端に接続され、他端が電圧制御回路のグラウンド端子に接続される第２ワイヤと、一端が温度センサの他端に接続され、他端が電圧制御回路の電流入力端子に接続される第３ワイヤと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、温度センサ及びヒータと、電圧制御回路とが３本のワイヤで接続されるため、従来と比較して細径の光走査装置を構成することが可能となる。
【０００９】
また、電圧制御回路は、温度センサから入力された電流を電圧に変換する電流／電圧変換回路と、電流／電圧変換回路によって変換された電圧を所定のゲインで増幅する増幅器とを備え、増幅器によって増幅された電圧に基づいて印加電圧を制御するように構成することができる。また、この場合、増幅器は、印加電圧に応じたゲインで増幅するように構成することができる。このような構成によれば、温度センサから出力された電流を精確に検出することが可能となるため、走査光学ユニット内の温度を精確に計測することができる。
【００１０】
また、別の観点からは、本発明の光走査装置は、片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、印加される電圧に応じて走査光学ユニット内を加熱するヒータと、温度センサを流れる電流が入力される電流入力端子を備え、該入力された電流に基づいてヒータに印加する印加電圧を制御し出力する電圧制御回路と、一端がヒータの一端に接続され、他端が電圧制御回路の印加電圧の出力端子に接続される第１ワイヤと、一端がヒータの他端と温度センサの一端に接続され、他端が電圧制御回路のグラウンド端子に接続される第２ワイヤと、一端が温度センサの他端に接続され、他端が電圧制御回路の電流入力端子に接続される第３ワイヤと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、電圧制御回路は、温度センサから入力された電流を電圧に変換する電流／電圧変換回路と、ヒータに電流が流れたときに第２ワイヤに発生する電圧と略等しい電圧を出力する補正電圧発生回路と、電流／電圧変換回路によって変換された電圧から補正電圧発生回路の出力電圧を減算する減算回路とを備え、減算回路によって減算された電圧に基づいて印加電圧を制御することを特徴とする。このような構成によれば、温度センサの出力から第２ワイヤに起因する誤差量を除くことが可能となるため、走査光学ユニット内の温度を精確に計測することができる。
【００１２】
また、電圧制御回路は、印加電圧を所定の周期で間欠的にオン／オフし、印加電圧がオフしているときに、温度センサから入力される電流に基づいて印加電圧を制御することを特徴とする。このような構成によれば、ヒータを流れる電流が温度センサの出力に影響しないため、走査光学ユニット内の温度を精確に計測することができる。
【００１３】
また、別の観点からは、本発明の光走査装置は、片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、印加される電圧に応じて走査光学ユニット内を加熱するヒータと、温度センサの一端にカソード端子が接続されたダイオードと、温度センサを流れる電流が入力端子に入力され該電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路によって検出された電流に基づいてヒータに印加する印加電圧を制御し、出力端子に出力する電圧制御回路と、入力端子と出力端子との間で接続が切り換えられるコモン端子を備えるスイッチ回路と、一端がヒータの一端と温度センサの他端に接続され、他端が電圧制御回路のコモン端子に接続される第１ワイヤと、一端がヒータの他端とダイオードのアノード端子に接続され、他端が制御回路のグラウンド端子に接続される第２ワイヤとを備え、電圧制御回路は、所定の周期でコモン端子の接続を入力端子と出力端子との間で切り換えることを特徴とする。このような構成によれば、温度センサ及びヒータと、電圧制御回路とが２本のワイヤで接続されるため、従来と比較してさらに細径の光走査装置を構成することが可能となる。
【００１４】
また、別の観点からは、本発明の光走査装置は、片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、印加される電圧に応じて走査光学ユニット内を加熱するヒータと、ヒータの一端にアノード端子が接続されたダイオードと、温度センサを流れる電流が入力端子に入力され該電流を検出する電流検出回路と、電流検出回路によって検出された電流に基づいてヒータに印加する印加電圧を制御し、出力端子に出力する電圧制御回路と、入力端子と出力端子との間で接続が切り換えられるコモン端子を備えるスイッチ回路と、一端がヒータの他端と温度センサの一端に接続され、他端が電圧制御回路のコモン端子に接続される第１ワイヤと、一端がダイオードのカソード端子と温度センサの他端に接続され、他端が制御回路のグラウンド端子に接続される第２ワイヤとを備え、電圧制御回路は、所定の周期でコモン端子の接続を入力端子と出力端子との間で切り換えることを特徴とする。
【００１５】
また、別の観点からは、本発明の光走査装置は、片持ち支持された光ファイバの自由端を振動させて、該自由端から出射する照明光を被写体上で周期的に走査させる走査光学ユニットを備えた光走査装置であって、走査光学ユニット内の温度に応じた抵抗値が設定される温度センサと、印加される電圧に応じて走査光学ユニット内を加熱するヒータと、温度センサを流れる電流が入力される電流入力端子を備え該入力された電流に基づいてヒータに印加する印加電圧を制御する電圧制御回路と、一端がヒータの一端と温度センサの一端に接続され、他端が電圧制御回路の印加電圧の出力端子に接続される第１ワイヤと、一端がヒータの他端と温度センサの他端に接続され、他端が電圧制御回路の電流入力端子に接続される第２ワイヤとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、ヒータ及びサーミスタを備えつつも、これらに接続されるワイヤの数が３本又は２本に抑えられているため、細径の光走査装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る走査型共焦点内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る共焦点走査光学ユニットの概略構成を示す側断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る温度制御システムの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る温度制御システムの等価回路図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る温度制御システムの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る温度制御システムの等価回路図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例に係る温度制御システムの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る温度制御システムの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る温度制御システムの等価回路図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る温度制御システムの回路構成の概略を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る温度制御システムの等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る走査型共焦点内視鏡装置１の概略構成を示すブロック図である。走査型共焦点内視鏡装置１は、薬剤が投与された生体組織にレーザ光を照射し、その生体組織から発せられる蛍光のうち、共焦点光学系の焦点位置と共役の位置に配置されたピンホールを介した成分のみを抽出することにより、その生体組織を、通常の内視鏡光学系によって得られる観察像より高倍率で観察可能にするものである。
【００２０】
図１に示すように、走査型共焦点内視鏡装置１は、プロセッサ１００、共焦点プローブ２００及びモニタ３００を備えている。共焦点プローブ２００は、電子内視鏡の鉗子チャネルを介して、患者の体内（例えば消化管内）に挿入される可撓性を有する細長い挿入部２００ｂを備えている。走査型共焦点内視鏡装置１を用いた内視鏡観察は、共焦点プローブ２００の挿入部２００ｂの先端面を被写体に押し付けた状態で行われる。
【００２１】
プロセッサ１００は、ＣＰＵ１０２、メインメモリ１０４、光源１０６、光検出器１０８、光カプラ１１０、映像信号処理回路１１２及び画像メモリ１１４を備えている。共焦点プローブ２００は、プロセッサ１００に接続される接続部（制御ボックス）２００ａ及び被検者の体内に挿入される可撓性を有する細長いケーブル状の挿入部２００ｂから構成される。挿入部２００ｂは、その先端に設けられた共焦点走査光学ユニット２２０と、共焦点走査光学ユニット２２０と接続部２００ａとを接続するケーブル部２１０から構成される。
【００２２】
本実施形態の共焦点プローブ２００は、電子内視鏡の鉗子チャネルに通して観察野にアクセスできるよう、挿入部２００ｂの直径は約２ｍｍ（シース内径は約１．４ｍｍ）の細径に形成されている。また、ケーブル部２１０には、共焦点走査光学ユニット２２０と接続部２００ａとを接続するＳＭＦ（シングルモード光ファイバ）２１１、及び後述するヒータ２２６及びサーミスタ２２５に接続される３本のワイヤ２１２ｃを含む複数（少なくとも１１本）のワイヤ２１２ａ〜ｃが収容されている。なお、各ワイヤ２１２ａ〜ｃの長さは５〜６ｍであり、約１００Ωの電気抵抗を有する。
【００２３】
また、接続部２００ａは、ＣＰＵ２０２、メインメモリ２０４、走査制御回路２０６及び温度調節回路２３０を備えている。プロセッサ１００と共焦点プローブ２００（接続部２００ａ）とは、光コネクタ１５２及び電気コネクタ１５４により、それぞれ光学的及び電気的に接続されている。
【００２４】
プロセッサ１００のＣＰＵ１０２は、プロセッサ１００の各部及び共焦点プローブ２００を統合的に制御する。また、共焦点プローブ２００のＣＰＵ２０２は、プロセッサ１００のＣＰＵ１０２による制御下で、共焦点プローブ２００の各部を統合的に制御する。
【００２５】
光源１０６は、患者の体腔内に投与された薬剤を励起させる励起光（例えば、青色の光）を発生する半導体レーザ光源である。光源１０６から出射した励起光は、ＳＭＦ１１０ａを介して、光カプラ１１０の分岐ポート（後述）の一方に入力される。
【００２６】
光カプラ１１０は、１つの共通ポートと２つの分岐ポートを有する１×２分岐の光カプラである。分岐ポートの一方がＳＭＦ１１０ａを介して光源１０６に接続され、他方がＳＭＦ１１０ｂを介して光検出器１０８に接続されている。また、光カプラ１１０の共通ポートは、ＳＭＦ１１０ｃを介して、共焦点プローブ２００のＳＭＦ２１１に接続されている。光源１０６から出射された励起光は、分岐ポートの一方から光カプラ１１０に入射され、共通ポートから出射される。光カプラ１１０の共通ポートから出射された励起光は、共通ポートに接続されたＳＭＦ１１０ｃを介して、光コネクタ１５２によりＳＭＦ１１０ｃに接続された共焦点プローブ２００のＳＭＦ２１１に入射する。
【００２７】
後述（図２）のように、共焦点プローブ２００のＳＭＦ２１１の先端（自由端２１１ａ）は、共焦点走査光学ユニット２２０内に収容されている。ＳＭＦ２１１を伝搬した励起光は、共焦点走査光学ユニット２２０から被写体（例えば消化管内壁）に照射される。被写体の組織に結合した蛍光色素は、励起光を吸収して励起し、蛍光を放射する。蛍光色素から放射された蛍光の一部（観察光）は、共焦点走査光学ユニット２２０内の自由端２１１ａに入射し、照射時の励起光の進行方向と逆向きにＳＭＦ２１１及びＳＭＦ１１０ｃを伝搬して、共通ポートから光カプラ１１０に入射される。光カプラ１１０に入射した観察光は、光検出器１０８に導光され、光検出器１０８及びその後段の映像信号処理回路１１２が観察光の強度に基づいて蛍光観察像を形成する。
【００２８】
次に、共焦点プローブ２００の挿入部２００ｂの先端に設けられた共焦点走査光学ユニット２２０の詳細を説明する。図２は、共焦点走査光学ユニット２２０の概略構成を示す側断面図である。以下の共焦点走査光学ユニット２２０の説明において、共焦点走査光学ユニット２２０の長手方向（中心軸ＡＸの方向）をＺ方向とし、Ｚ方向に直交しかつ互いに直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、共焦点走査光学ユニット２２０の長手方向（Ｚ軸方向）における、ケーブル部２１０に接続された一端（図２における右端）を基端といい、他端（図２における左端）を先端という。
【００２９】
図２に示すように、共焦点走査光学ユニット２２０は、ハウジング２２１、マウント部材２２２、ＸＹ軸アクチュエータ２２３、対物光学系２２４、サーミスタ２２５、ヒータ２２６、Ｚ軸アクチュエータ２２７及びＺ軸変位センサ２２８を備えている。
【００３０】
ハウジング２２１は、共焦点走査光学ユニット２２０を構成する各部を収容するケースであり、略円筒状の金属部材である内筒２２１Ａ及び外筒２２１Ｂを備えている。内筒２２１Ａは、外筒２２１Ｂ内に同軸に略隙間無く収容されており、外筒２２１Ｂの内周面によりガイドされて、外筒２２１Ｂ内を中心軸ＡＸ方向へスライド可能に構成されている。
【００３１】
内筒２２１Ａの先端部には、複数のレンズから構成される対物光学系２２４が中空部内で保持されている。また、内筒２２１Ａの内周面には、ＸＹ軸アクチュエータ２２３を同軸に支持するマウント部材２２２が取り付けられている。
【００３２】
ＸＹ軸アクチュエータ２２３は、その中空部にＳＭＦ２１１の一部（自由端部２１１ｂに隣接する部分）が挿し込まれて接着固定された略円筒形状の圧電素子２２３ａと、この圧電素子２２３ａの外周面に設けられた図示しない２組の電極対（Ｘ軸駆動用電極対、Ｙ軸駆動用電極対）を備えている。ＳＭＦ２１１の先端部（自由端部）２１１ｂは、ＸＹ軸アクチュエータ２２３の先端から所定の長さ突出し、ＸＹ軸アクチュエータ２２３により片持ち支持されている。ＸＹ軸アクチュエータ２２３は、逆圧電効果により、Ｘ軸駆動用電極対にＸ軸駆動電圧を印加するとＸ軸方向に（Ｙ軸周りに）湾曲し、Ｙ軸駆動用電極対にＹ軸駆動電圧を印加するとＹ軸方向に（Ｘ軸周りに）湾曲するように構成されている。ＸＹ軸アクチュエータ２２３の湾曲駆動により、片持ち支持されたＳＭＦ２１１の自由端部２１１ｂが揺動するように構成されている。
【００３３】
ＳＭＦ２１１を伝搬した励起光は、自由端２１１ａから出射する。なお、ＳＭＦ２１１の自由端２１１ａにおいて、励起光は直径数μｍのコアに閉じ込められており、ＳＭＦ２１１の自由端２１１ａにおけるコアは共焦点光学系の点光源（光源側ピンホール）として機能する。また、ＳＭＦ２１１の自由端２１１ａは、自由端２１１ａから放射される励起光の発散角が小さく（理想的には平行光に）なるように、球面状に成形されている。自由端２１１ａから出射した励起光は、対物光学系２２４によって集光されて、共焦点走査光学ユニット２２０の外部でスポット（集光点）を形成する。励起光のスポットは対物光学系２２４の直近に形成されるため、被写体に共焦点プローブ２００の先端を押し当てると、被写体の表層部に励起光のスポットが照射される。
【００３４】
ＸＹ軸アクチュエータ２２３に供給されるＸ軸駆動電圧及びＹ軸駆動電圧は、モニタ３００に出力されるビデオ信号のフレームレートに同期した交流電圧である。Ｘ軸駆動電圧及びＹ軸駆動電圧をＸＹ軸アクチュエータ２２３に印加することにより、ＳＭＦ２１１の自由端２１１ａ（自由端２１１ａから放射された励起光のスポット）がＺ軸に垂直なＸＹ平面上で所定の軌跡を描いて走査するようにＸＹ軸アクチュエータ２２３が駆動される。なお、厳密には、自由端２１１ａ（励起光のスポット）は曲面上に走査軌跡を描くが、ＳＭＦ２１１の自由端部２１１ｂの長さに対する自由端２１１ａの走査幅が十分に小さいため、自由端２１１ａ（励起光のスポット）がＺ軸と垂直なＸＹ平面上を走査するものと近似することができる。
【００３５】
Ｘ軸駆動電圧及びＹ軸駆動電圧の波形を変更することにより、スポットの走査軌跡を様々に変えることができる。二次元走査方式としては、例えば、中心軸ＡＸを中心とした螺旋軌道を走査するスパイラル走査、走査範囲の水平方向を往復走査するラスタスキャン方式、走査範囲を正弦波的に走査するリサージュスキャン方式など、種々の走査方式を採用することができる。
【００３６】
外筒２２１Ｂの基端部には内側に突出した基端壁部２２１Ｂｗが設けられており、内筒２２１Ａの基端面２２１Ａｆと外筒２２１Ｂの基端壁部２２１Ｂｗとが、Ｚ軸アクチュエータ２２７及びＺ軸変位センサ２２８によって連結されている。Ｚ軸アクチュエータ２２７及びＺ軸変位センサ２２８によって、Ｚ軸方向における外筒２２１Ｂに対する内筒２２１Ａの位置（すなわち、励起光のスポットの位置）が制御され、励起光のスポット走査面の深度が調節される（後述）。
【００３７】
Ｚ軸アクチュエータ２２７は、ニチノール（Ｎｉ−Ｔｉ合金）等の形状記憶合金から形成された棒状部材であり、通電加熱時に発生する形状回復力により長手方向（Ｚ軸方向）に伸長するように構成されている。Ｚ軸アクチュエータ２２７は、一対のワイヤ２１２ａ２（２１２ａ）によって接続部２００ａ内の走査制御回路２０６に接続されており、走査制御回路２０６から供給されるＺ軸駆動電流によって通電加熱されて、Ｚ軸方向に伸長する。なお、別の実施形態としては、Ｚ軸アクチュエータ２２７に超小型マイクロモータを採用することも可能である。
【００３８】
Ｚ軸変位センサ２２８は、細径の絶縁電線から形成された二重コイルがウレタン等の伸縮性を有する樹脂に埋め込まれた略円柱状の素子であり、長さ（Ｚ軸方向寸法）に応じて２つのコイル間の静電容量が変化するように構成されている。Ｚ軸変位センサ２２８の長さ（伸縮量）と静電容量との関係は予め測定されており、走査制御回路２０６内のメモリ（不図示）にルックアップテーブルとして格納されている。Ｚ軸変位センサ２２８は、一対のワイヤ２１２ｂによって接続部２００ａ内の走査制御回路２０６に接続されており、走査制御回路２０６内に設けられたＺ軸変位計測回路（不図示）によりＺ軸変位センサ２２８の静電容量が計測され、ルックアップテーブルを用いて計測された静電容量がＺ軸変位センサ２２８の長さに変換される。なお、別の実施形態としては、Ｚ軸変位センサにホール素子等の位置センサを採用することも可能である。
【００３９】
また、Ｚ軸アクチュエータ２２７は、非加熱時においては、Ｚ軸方向における自然長がＺ軸変位センサ２２８よりも少し長く形成されており、また軟らかいマルテンサイト相を示すため、Ｚ軸変位センサ２２８による圧縮力を受けて自然長よりも短くなる。Ｚ軸アクチュエータ２２７を通電加熱すると、硬いオーステナイト相への逆変態が起こり、強い形状回復力が発生してＺ軸アクチュエータ２２７が伸長する。
【００４０】
走査制御回路２０６は、Ｚ軸変位センサ２２８の長さがＣＰＵ２０２から指定された設定値となるように、Ｚ軸アクチュエータ２２７に供給するＺ軸駆動電流を調節する。これにより、Ｚ軸方向における外筒２２１Ｂに対する内筒２２１Ａの位置（すなわち、励起光のスポットの位置）が制御され、励起光のスポット走査面の深度が調節される。
【００４１】
メインメモリ２０４（図１）は、共焦点プローブ２００の識別情報や各種特性に関する情報（プロパティ）を含むプローブ情報を格納している。ＣＰＵ２０２は、システム起動時にメインメモリ２０４からプローブ情報を読み出して、共焦点プローブ２００とプロセッサ１００とを電気的に接続する電気コネクタ１５４を介してＣＰＵ１０２に送信する。ＣＰＵ１０２は、ＣＰＵ２０２から受信したプローブ情報をメインメモリ１０４に格納する。ＣＰＵ１０２は、メインメモリ１０４に格納したプローブ情報を必要に応じて読み出し、共焦点プローブ２００の制御に必要な信号を生成して、ＣＰＵ２０２に送信する。ＣＰＵ２０２は、ＣＰＵ１０２からの制御信号に従ってＸＹ軸アクチュエータ２２３及びＺ軸アクチュエータ２２７を駆動するための設定値を計算して、走査制御回路２０６に送信する。
【００４２】
走査制御回路２０６は、ＣＰＵ２０２から受信した設定値に応じてＸ軸駆動電圧、Ｙ軸駆動電圧及びＺ軸駆動電流を生成し、ワイヤ２１２ａ（２１２ａ１、２１２ａ２）を介して、共焦点走査光学ユニット２２０に供給する。具体的には、走査制御回路２０６は、ＸＹ軸アクチュエータ２２３を駆動するＸ軸駆動電圧及びＹ軸駆動電圧を、２対のワイヤ２１２ａ１を介してＸＹ軸アクチュエータ２２３に供給し、Ｚ軸アクチュエータ２２７を駆動するＺ軸駆動電流を、１対のワイヤ２１２ａ２を介してＺ軸アクチュエータ２２７に供給する。また、走査制御回路２０６は、Ｚ軸変位センサ２２８によって検出されたＺ軸アクチュエータ２２７の長さに基づいて、Ｚ軸駆動電流をフィードバック制御する。走査制御回路２０６は、ＸＹ軸アクチュエータ２２３による自由端２１１ａのＸＹ平面上での周期的な駆動とＺ軸アクチュエータ２２７によるＺ軸方向の進退とを併せることにより、励起光のスポットを三次元走査する。
【００４３】
ＸＹ軸アクチュエータ２２３の特性やＳＭＦ２１１の材料力学的性質に温度依存性があるため、自由端２１１ａの軌跡はＸＹ軸アクチュエータ２２３の周辺温度（ハウジング内温度）Ｔの影響を受ける（すなわち、温度特性を有する）。そのため、ハウジング内温度Ｔを一定温度（例えば、４１℃）に調節できるよう、共焦点走査光学ユニット２２０にはサーミスタ（ＮＴＣサーミスタ）２２５及びヒータ（コイルヒータ）２２６が設けられている（図２）。サーミスタ２２５及びヒータ２２６は、３本のワイヤ２１２ｃを介して、接続部２００ａ内に配置された温度調節回路２３０に接続されている。そして、温度調節回路２３０によってハウジング内温度Ｔの制御が行われるようになっている。温度調節回路２３０による温度調節の詳細は後述する。
【００４４】
上述のように、被写体に励起光が照射されると、被写体の組織に結合した蛍光色素が励起光を吸収して励起し、蛍光を放射する。蛍光色素から放射された蛍光の一部（観察光）は、共焦点走査光学ユニット２２０の対物光学系２２４に入射し、ＳＭＦ２１１の自由端２１１ａに集光される。ＳＭＦ２１１の自由端２１１ａにおけるコアの位置と、励起光のスポットの位置とは共役関係にあるため、励起光のスポットの位置で発生した蛍光のみがＳＭＦ２１１の自由端２１１ａにおけるコアに集光し、観察光としてＳＭＦ２１１を伝搬して、光検出器１０８によって検出される。すなわち、ＳＭＦ２１１の自由端２１１ａにおけるコアは、共焦点光学系の光検出器側ピンホールとしても機能する。また、この構成により、励起光の微小なスポット位置で発生した蛍光のみが選択的に検出されるため、極めて位置分解能が高く、迷光等によるノイズの少ない観察像の取得が可能になる。
【００４５】
光検出器１０８は、検出した観察光の強度に応じた光検出信号を映像信号処理回路１１２に出力する。映像信号処理回路１１２は、光検出信号を一定のレートでサンプルホールド及びＡＤ変換して点像のデジタル画素信号を生成する。デジタル画素信号のサンプリングは、励起光の走査と同期して行われるため、各サンプリング期間における励起光のスポットの位置と、その位置から放射された蛍光の強度（デジタル画素信号）とが対応づけられる。映像信号処理回路１１２は、この画素に対応する画像メモリ１１４のアドレスに、デジタル画素信号を格納する。このように、映像信号処理回路１１２は、各点像の空間的配列によって構成される三次元画像データを画像メモリ１１４に格納する。また、映像信号処理回路１１２は、画像メモリ１１４から三次元画像データを読み出し、三次元画像データからＣＰＵ１０２から指定された深さ（Ｚ軸座標）における２次元画像データを切り出して、画像メモリ１１４にバッファリングする。
【００４６】
バッファリングされた２次元画像データは、所定のタイミングで画像メモリ１１４から掃き出されて、所定の規格に準拠したビデオ信号に変換された後、モニタ３００に出力される。そして、モニタ３００は、プロセッサ１００が出力したビデオ信号に基づいて、被写体の画像（内視鏡画像）を画面に表示する。
【００４７】
次に、ＸＹ軸アクチュエータ２２３の温度を制御するための温度制御システムについて説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る光走査型内視鏡用温度制御システムＴＣ（以下、単に「温度制御システムＴＣ」という。）の回路構成の概略を示すブロック図である。温度制御システムＴＣは、主に、共焦点プローブ２００の接続部２００ａに設けられた温度調節回路２３０と、共焦点走査光学ユニット２２０に設けられたサーミスタ２２５及びヒータ２２６から構成される。温度調節回路２３０は、ＡＤコンバータ２３３、演算処理回路２３４、ＤＡコンバータ２３５等を備えている。詳細は後述するが、ＡＤコンバータ２３３は、サーミスタ２２５が検出したハウジング内温度Ｔに応じた電圧をデジタル信号に変換して演算処理回路２３４に出力する。そして、演算処理回路２３４は、ＡＤコンバータ２３３から入力されたデジタル信号よりハウジング内温度Ｔを算出して、これに応じたヒータ制御値を求めＤＡコンバータ２３５に出力する。ＤＡコンバータ２３５は、演算処理回路２３４から入力されるヒータ制御値をアナログ信号に変換して、ヒータ２２６及びサーミスタ２２５に供給する。すなわち、温度制御システムＴＣは、サーミスタ２２５が検出したハウジング内温度Ｔに基づいて、ヒータ２２６に供給する駆動電圧をフィードバック制御し、ハウジング内温度Ｔが所定の温度（例えば、４１℃）となるように自動制御している。
【００４８】
また、温度調節回路２３０には、３つの端子２３０ａ、２３０ｂ、及び２３０ｃが設けられている。端子２３０ａ、２３０ｂ及び２３０ｃには、３本のワイヤ２１２ｃ（２１２ｃ１、２１２ｃ２、２１２ｃ３）がそれぞれ接続されており、これらを介してサーミスタ２２５及びヒータ２２６が接続されている。本実施形態においては、端子２３０ｂは、ＤＡコンバータ２３５の出力端子とワイヤ２１２ｃ２の基端に接続されており、ワイヤ２１２ｃ２の先端は、ヒータ２２６の一端及びサーミスタ２２５の一端に接続されている。また、端子２３０ｂは、ワイヤ２１２ｃ３の基端と温度調節回路２３０のグラウンドとに接続されており、ワイヤ２１２ｃ３の先端は、ヒータ２２６の他端に接続されている。また、端子２３０ａは、増幅器２３１ａの入力端子、抵抗２３１の一端及びワイヤ２１２ｃ１の基端に接続されており、ワイヤ２１２ｃ１の先端は、サーミスタ２２５の他端に接続されている。なお、抵抗２３１の他端は、グラウンドに接続されている。また、図３に示すように、本実施形態においては、ワイヤ２１２ｃ１、２１２ｃ２及び２１２ｃ３の抵抗値をＲｃとし、ヒータ２２６の抵抗値をＲｈとし、サーミスタ２２５の抵抗値をＲｔｈとして、以下説明する。なお、各抵抗値は、Ｒｔｈ＞Ｒｈ≫Ｒｃの関係となっている。
【００４９】
上述のように、サーミスタ２２５には、ワイヤ２１２ｃ２を介してＤＡコンバータ２３５の出力電圧ＶＤＡが印加される。サーミスタ２２５は、温度によって電気抵抗が変化する素子であるため、ハウジング内温度Ｔに応じて抵抗値Ｒｔｈが定まる。そして、サーミスタ２２５には、端子２３０ｂ、ワイヤ２１２ｃ２を介してＤＡコンバータ２３５から電流が供給され、サーミスタ２２５を流れた電流は、端子２３０ａ、抵抗Ｒｖを介してグラウンドに流れるように構成されている。従って、このときの端子２３０ａの電位Ｖａは、以下のように算出される。
【００５０】
図４は、図３の温度制御システムＴＣの等価回路図である。図４（ａ）は、ワイヤ２１２ｃ１、２１２ｃ２及び２１２ｃ３を抵抗で表した等価回路図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）を簡易化した等価回路図である。図４（ａ）及び（ｂ）においては、ヒータ２２６とサーミスタ２２５の接続点における電圧をＶ１としている。図４（ｂ）に示すように、ヒータ２２６とワイヤ２１２ｃ３の合成抵抗をＲ１、サーミスタ２２５とワイヤ２１２ｃ１の合成抵抗をＲ２とすると、次の式（１）のように表すことができる。
【数１】
2014150924.tif 000003
よって、端子２３０ａの電位Ｖａ（図４（ａ））は、次の式（２）で表すことができる。
【数２】
2014150924.tif 000004
ここで、Ｖ１は、次の式（３）で表すことができる。従って、式（２）に式（３）及び式（１）を代入して、端子２３０ａの電位Ｖａは、式（４）で表すことができる。
【数３】
2014150924.tif 000005
【数４】
2014150924.tif 000006
【００５１】
サーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈは、式（４）を変形し、式（５）のように表わされる。
【数５】
2014150924.tif 000007
【００５２】
式（５）に既知の抵抗値Ｒｃ、Ｒｖ、Ｒｈ、ＤＡコンバータ２３５の出力電圧ＶＤＡ、および測定される端子２３０ａの電位Ｖａを代入することにより、サーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈが求められる。そして、後述のように、抵抗値Ｒｔｈに基づき、ＸＹ軸アクチュエータ２２３のハウジング内の温度Ｔが求められる。
【００５３】
また、Ｒｔｈ＞Ｒｈ≫Ｒｃの関係からＲｃ≒０で近似すると、式（５）は、式（６）のように表される。
【００５４】
【数６】
2014150924.tif 000008
【００５５】
このように近似することで、サーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈは、既知の抵抗Ｒｖの抵抗値、ＤＡコンバータ２３５の出力電圧ＶＤＡ、及び測定される端子２３０ａの電位Ｖａから簡単な演算式によって求めることができる。
【００５６】
端子２３０ａの電位Ｖａは、増幅器２３１ａによって、所定のゲインで増幅される。ここで、所定のゲインとは、後段のＡＤコンバータ２３３のダイナミックレンジを考慮したゲインであり、ＡＤコンバータ２３３のダイナミックレンジの範囲内に収まるようにゲインをかけることにより、端子２３０ａの電位Ｖａ（すなわち、サーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈ）を高い分解能で計測することが可能となる。そして、増幅器２３１ａによって増幅された端子２３０ａの電位Ｖａは、ＡＤコンバータ２３３によってデジタル信号に変換されて、演算処理回路２３４の温度検出部２３４ａに入力される。
【００５７】
演算処理回路２３４の温度検出部２３４ａは、増幅器２３１ａのゲインと、ＡＤコンバータ２３３から入力されるデジタル信号から端子２３０ａの電位Ｖａを計算し、更に式（６）によりサーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈを計算する。そして、温度検出部２３４ａは、次の式（７）に示すサーミスタの温度特性式を用いて、サーミスタ２２５の抵抗値ＲｔｈからＸＹ軸アクチュエータ２２３のハウジング内温度Ｔを計算する。なお、式（７）におけるＢはサーミスタ２２５のＢ定数、Ｔ０は基準温度、Ｒ０は基準温度Ｔ０における基準抵抗を示しており、これらの定数は、予め演算処理回路２３４内のメモリ（不図示）に格納されている。
【００５８】
【数７】
2014150924.tif 000009
【００５９】
演算処理回路２３４は、このようにして取得したＸＹ軸アクチュエータ２２３のハウジング内温度Ｔに基づいて、ＸＹ軸アクチュエータ２２３のハウジング内温度Ｔが設定温度Ｔｐに保たれるように、ヒータ２２６に印加する駆動電圧を制御する。具体的には、演算処理回路２３４のヒータ制御部２３４ｂは、ヒータ２２６に印加すべき駆動電圧に対応するデジタル値を制御信号としてＤＡコンバータ２３５に出力する。すなわち、本実施形態の温度制御システムＴＣは、ヒータ２２６に供給する電力を、電圧制御方式によって制御しており、本実施形態では、演算処理回路２３４のヒータ制御部２３４ｂは、１２ビット符号無し整数（０〜４０９５）の制御信号をＤＡコンバータ２３５に出力するように構成されている。なお、制御信号のビット数は、必要な駆動電圧の分解能等に応じて適宜設定される。
【００６０】
ＤＡコンバータ２３５は、定電圧源Ｖ０から給電を受けて、演算処理回路２３４が出力した制御信号をアナログ電圧信号（０〜Ｖ０）に変換して出力する。上述したように、ＤＡコンバータ２３５の出力端子は、ワイヤ２１２ｃ２を介してヒータ２２６の一端に接続されており、ヒータ２２６の他端は、ワイヤ２１２ｃ３を介してグラウンドに接続されている。従って、ヒータ２２６には以下の式（８）で示されるヒータ電流Ｉｈが供給され、ハウジング内温度Ｔが上昇又は下降する。
【数８】
2014150924.tif 000010
【００６１】
このように、本実施形態においては、温度調節回路２３０とサーミスタ２２５及びヒータ２２６とが３本のワイヤ２１２ｃ（２１２ｃ１、２１２ｃ２、２１２ｃ３）によって接続されており、ハウジング内温度Ｔが設定温度Ｔｐに保たれるように、フィードバック制御される。そして、上述したように、ワイヤ２１２ｃ１がサーミスタ２２５及びヒータ２２６に共通に接続することにより、従来よりもワイヤ２１２ｃの数を減らし、その分、挿入部２００ｂの外径を細く構成している。なお、本実施形態においては、サーミスタ２２５に印加される電圧（すなわち、出力電圧ＶＤＡ）が、一定とはならず絶えず変化するが、温度検出部２３４ａが、ヒータ制御部２３４ｂの設定値を使用して式（６）による演算を行うように構成されているため、ハウジング内温度Ｔを正確に測定することが可能になっている。
【００６２】
以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。例えば、本実施形態においては、増幅器２３１ａは、端子２３０ａの電位Ｖａを所定のゲインで増幅する構成としたが、例えば、増幅器２３１ａをＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）で構成し、端子２３０ａの電位Ｖａを、ヒータ２２６に印加される電圧（すなわち、ＤＡコンバータ２３５の出力電圧）の変化分の逆数で増幅するように構成してもよい。
【００６３】
また、本実施形態の共焦点プローブ２００は、電子内視鏡の鉗子チャネルを介して、患者の体内（例えば消化管内）に挿入されるプローブタイプのものとして説明したが、共焦点プローブ２００は、電子内視鏡と一体に構成されてもよい。
【００６４】
また、温度調節回路２３０とサーミスタ２２５及びヒータ２２６との接続についても、本実施形態の構成に限定されるものではなく、様々な接続形態を適用することが可能である。
【００６５】
図５は、本発明の第２実施形態に係る温度制御システムＴＣ２の回路構成の概略を示すブロック図である。図６は、図５の温度制御システムＴＣ２の等価回路図である。本実施形態の温度制御システムＴＣ２は、ＤＡコンバータ２３５の出力端子が、ワイヤ２１２ｃ２を介してヒータ２２６の一端のみに接続されており、ヒータ２２６の他端とサーミスタ２２５の一端とが、ワイヤ２１２ｃ３を介してグラウンドに接続されている点で、第１実施形態の温度制御システムＴＣとは異なる。また、抵抗Ｒｖの一端が所定の電源電圧ＶＤＤに接続されている点で、第１実施形態の温度制御システムＴＣとは異なる。
【００６６】
温度調節回路２３０とサーミスタ２２５及びヒータ２２６とをこのように接続すると、サーミスタ２２５には、電源電圧ＶＤＤから端子２３０ａ、ワイヤ２１２ｃ１を介し電流が供給され、サーミスタ２２５を流れた電流は、ワイヤ２１２ｃ３を介してグラウンドに流れる。また、ヒータ２２６には、ＤＡコンバータ２３５から端子２３０ｂ、ワイヤ２１２ｃ２を介して電流が供給され、ヒータ２２６を流れた電流は、ワイヤ２１２ｃ３を介してグラウンドに流れる。従って、本実施形態のサーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈは、以下のように計算される。
【００６７】
図６に示すように、ヒータ２２６とサーミスタ２２５の接続点における電圧をＶ１とし、ヒータ２２６とワイヤ２１２ｃ２の合成抵抗（Ｒｈ＋Ｒｃ）をＲ１、ヒータ２２６を流れる電流をＩ１、サーミスタ２２５を流れる電流をＩ２、ワイヤ２１２ｃ３を流れる電流をＩ３とすると、次の式（９）が成立する。
【数９】
2014150924.tif 000011
そして、式（９）をサーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈについて解くと、以下の式（１０）を得る。
【数１０】
2014150924.tif 000012
【００６８】
このように、本実施形態においても、サーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈは、既知の抵抗Ｒｖの抵抗値、ワイヤ２１２ｃ１〜２１２ｃ１の抵抗値Ｒｃ、ヒータ２２６の抵抗値Ｒｈ、ＤＡコンバータ２３５の出力電圧ＶＤＡ、電源電圧ＶＤＤ、及び測定される端子２３０ａの電位Ｖａから簡単な演算式によって求めることができる。なお、本実施形態においては、ヒータ２２６に電流が流れると、ワイヤ２１２ｃ３の抵抗Ｒｃの影響によりサーミスタ２２５の一端側（グラウンド側）の電位が上昇してしまうため、サーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈを求める上での誤差要因となる。このため、ワイヤ２１２ｃ３を極力太く構成しワイヤ２１２ｃ３の抵抗Ｒｃを極力低く構成することが望ましい。
【００６９】
また、本実施形態においては、演算処理回路２３４のヒータ制御部２３４ｂをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）等によって間欠的に駆動し（すなわち、ＤＡコンバータ２３５の出力を間欠的に駆動し）、ヒータ２２６への電圧の供給が停止しているときに、サーミスタ２２５から出力される電流（すなわち、端子２３０ａの電位Ｖａ）を検出するように構成することも可能である。このような構成によれば、端子２３０ａの電位Ｖａを検出するときに、ヒータ２２６の電流がワイヤ２１２ｃ３に流れることがないため、ワイヤ２１２ｃ３の抵抗Ｒｃの影響を受けることはなく、抵抗値Ｒｔｈをより精確に検出することができる。
【００７０】
なお、本実施形態において、ＤＡコンバータ２３５の出力電圧ＶＤＡと電源電圧ＶＤＤが同一極性である場合、ワイヤ２１２ｃ３にはヒータ２２６とサーミスタ２２５に流れる電流が流れ込む。このため、ヒータ２２６、サーミスタ２２５及びワイヤ２１２ｃ３の接続点の電位が上昇し、端子２３０ａの電位Ｖａに影響を与えるが（誤差が生じるが）、増幅器２３１ａの出力から所定の誤差量を減算することにより、誤差を補正することも可能である。図７は、本実施形態の増幅器２３１ａの出力に減算回路２３１ｂを接続した変形例のブロック図である。図７に示すように、ＤＡコンバータ２３５の出力に、ワイヤ２１２ｃ２と等価な抵抗２３６と、ヒータ２２６と等価な抵抗２３７と、ワイヤ２１２ｃ３と等価な抵抗２３６とをグラウンドに対して直列に挿入し（補正電圧発生回路）、増幅器２３１ａの出力から、抵抗２３８と抵抗２３７との間の電圧（すなわち、ワイヤ２１２ｃ３の抵抗Ｒｃの影響分）を減算することにより誤差を補正している。
【００７１】
図８は、本発明の第３実施形態に係る温度制御システムＴＣ３の回路構成の概略を示すブロック図である。本実施形態の温度制御システムＴＣ３は、共焦点走査光学ユニット２２０’にダイオード２２９を備え、温度調節回路２３０’にスイッチ２３９を備え、また、温度調節回路２３０とサーミスタ２２５及びヒータ２２６とが２本のワイヤ２１２ｃ（２１２ｃ１、２１２ｃ２）で接続されている点（つまり、サーミスタ２２５とヒータ２２６とが並列に接続されている点）で、第１実施形態の温度制御システムＴＣ及び第２実施形態の温度制御システムＴＣ２とは異なる。
【００７２】
本実施形態の温度調節回路２３０’のスイッチ２３９は、端子２３０ｂと接続されるコモン端子を、演算処理回路２３４からの制御信号に基づいて、ＤＡコンバータ２３５の出力端子と端子２３０ａとの間で切り換えるスイッチである。
【００７３】
本実施形態においては、端子２３０ｂは、スイッチ２３９のコモン端子とワイヤ２１２ｃ２の基端に接続されており、ワイヤ２１２ｃ２の先端は、ヒータ２２６の一端及びサーミスタ２２５の一端に接続されている。サーミスタ２２５の他端は、ダイオード２２９のカソード端子に接続されている。また、ヒータ２２６の他端及びダイオード２２９のアノード端子は、ワイヤ２１２ｃ１の先端に接続されており、ワイヤ２１２ｃ１の基端は、端子２３０ｃを介してグラウンドに接続されている。
【００７４】
本実施形態の温度制御システムＴＣ３は、演算処理回路２３４がスイッチ２３９の制御信号を所定の間隔で出力することにより、ヒータ２２６に対する電力の供給と、サーミスタ２２５による温度の検出を交互に行っている。スイッチ２３９がＤＡコンバータ２３５の出力端子に接続されると、ＤＡコンバータ２３５の出力電圧が、ワイヤ２１２ｃ２を介してヒータ２２６の一端及びサーミスタ２２５の一端に印加される。このとき、ヒータ２２６の他端はグラウンドに接続されているため、ヒータ２２６にはＤＡコンバータ２３５の出力電圧に応じた電流が流れるが、ダイオード２２９に対しては逆方向電圧が印加されるため、サーミスタ２２５には電流は流れない。従って、ヒータ２２６のみが機能することとなる。一方、スイッチ２３９が端子２３０ａに接続されると、抵抗Ｒｖの一端が、負の電源電圧ＶＤＤに接続されるようになっている。このため、サーミスタ２２５には、端子２３０ｃ、ワイヤ２１２ｃ１、ダイオード２２９を介してグラウンド側から電流が供給され、サーミスタ２２５を流れた電流は、ワイヤ２１２ｃ２、端子２３０ｂ、スイッチ２３９、抵抗Ｒｖを介して負の電源電圧ＶＤＤに流れる。従って、サーミスタ２２５が機能することとなる。なお、スイッチ２３９が端子２３０ａに接続されると、サーミスタ２２５に並列に接続されたヒータ２２６にも電流が流れるが、電源電圧ＶＤＤの電圧（絶対値）を出力電圧ＶＤＡよりも十分に低く設定することでヒータ２２６の発熱を抑えている。このため、ヒータ２２６に電流が流れることによって、サーミスタ２２５による温度の検出に誤差が生じることはない。
【００７５】
図９は、図８の温度制御システムＴＣ３において、スイッチ２３９が端子２３０ａに接続されたとき（つまり、サーミスタ２２５に電流が流れているとき）の等価回路図である。サーミスタ２２５に電流が流れているとき、端子２３０ａの電位Ｖａは、以下の式（１１）で表すことができる。
【数１１】
2014150924.tif 000013
そして、式（１１）をサーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈについて解くと、以下の式（１２）を得る。
【数１２】
2014150924.tif 000014
【００７６】
このように、本実施形態においても、サーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈは、既知の抵抗Ｒｖの抵抗値、ワイヤ２１２ｃ１、２１２ｃ２の抵抗値Ｒｃ、ヒータ２２６の抵抗値Ｒｈ、電源電圧ＶＤＤ、及び測定される端子２３０ａの電位Ｖａから簡単な演算式によって求めることができる。
【００７７】
また、本実施形態においては、温度調節回路２３０とサーミスタ２２５及びヒータ２２６とを２本のワイヤ２１２ｃ（２１２ｃ１、２１２ｃ２）で接続する構成としたため、第１実施形態の温度制御システムＴＣ及び第２実施形態の温度制御システムＴＣ２と比較して、挿入部２００ｂの外径をさらに細く構成することが可能となる。また、本実施形態においては、ダイオード２２９をサーミスタ２２５に対して直列に接続したが、ヒータ２２６に対して直列に接続することも可能である。図１０は、本発明の第４実施形態に係る温度制御システムＴＣ４の回路構成の概略を示すブロック図である。本実施形態の温度制御システムＴＣ４は、ダイオード２２９がヒータ２２６に対して直列に接続されている点で、第３の実施形態と異なる。
【００７８】
本実施形態においては、スイッチ２３９がＤＡコンバータ２３５の出力端子に接続されるとき、ＤＡコンバータ２３５の出力電圧が、ワイヤ２１２ｃ２を介してヒータ２２６の一端及びサーミスタ２２５の一端に印加される。このとき、ダイオード２２９に対しては順方向電圧が印加されることとなるため、ヒータ２２６にはＤＡコンバータ２３５の出力電圧に応じた電流が供給される。また、抵抗Ｒｖの一端が、第３実施形態と同様、負の電源電圧ＶＤＤに接続されているため、サーミスタ２２５には、端子２３０ｃ、ワイヤ２１２ｃ１、ダイオード２２９を介してグラウンド側から電流が供給され、サーミスタ２２５を流れた電流は、ワイヤ２１２ｃ２、端子２３０ｂ、スイッチ２３９、抵抗Ｒｖを介して負の電源電圧ＶＤＤに流れる。従って、ヒータ２２６とサーミスタ２２５の両方が機能することとなる。一方、スイッチ２３９が端子２３０ａ側に接続されると、ダイオード２２９に対しては逆方向電圧が印加されることとなるため、ヒータ２２６には電流が流れず、サーミスタ２２５のみが機能することとなる。
【００７９】
図１１は、図１０の温度制御システムＴＣ４において、スイッチ２３９が端子２３０ａに接続されたとき（つまり、サーミスタ２２５に電流が流れているとき）の等価回路図である。サーミスタ２２５に電流が流れているとき、端子２３０ａの電位Ｖａは、以下の式（１３）で表すことができる。
【数１３】
2014150924.tif 000015
そして、式（１３）をサーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈについて解くと、以下の式（１４）を得る。
【数１４】
2014150924.tif 000016
【００８０】
このように、本実施形態においても、サーミスタ２２５の抵抗値Ｒｔｈは、既知の抵抗Ｒｖの抵抗値、ワイヤ２１２ｃ１、２１２ｃ２の抵抗値Ｒｃ、ヒータ２２６の抵抗値Ｒｈ、電源電圧ＶＤＤ、及び測定される端子２３０ａの電位Ｖａから簡単な演算式によって求めることができる。
【００８１】
また、本実施形態においては、サーミスタ２２５によってハウジング内温度Ｔを計測するとき、ヒータ２２６には電流が流れない（つまり、ヒータ２２６がオフする）ため、第３実施形態の構成と比較して、より精確な温度制御が可能となる。
【００８２】
上述したように、本発明の第３実施形態及び第４実施形態においては、スイッチ２３９及びダイオード２２９によって、サーミスタ２２５及びヒータ２２６の動作を制御する構成としたが、このような構成に限定されるものではない。
【００８３】
１  走査型共焦点内視鏡装置
１００  プロセッサ
１０２，２０２  ＣＰＵ
１０４，２０４  メインメモリ
１０６  光源
１０８  光検出器
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，２１１  ＳＭＦ
１１２  映像信号処理回路
２００  共焦点プローブ（光走査型内視鏡）
２０６  走査制御回路
２１２ａ〜ｃ  ワイヤ（被覆電線）
２２０  共焦点走査光学ユニット（光走査ユニット）
２２１  ハウジング
２２２  マウント部材
２２３  ＸＹ軸アクチュエータ
２２４  対物光学系
２２５  サーミスタ
２２６  ヒータ
２２７  Ｚ軸アクチュエータ
２２８  Ｚ軸変位センサ
２２９  ダイオード
２３０  温度調節回路
２３９  スイッチ
３００  モニタ
【図１】
2014150924.tif 000017
【図２】
2014150924.tif 000018
【図３】
2014150924.tif 000019
【図４】
2014150924.tif 000020
【図５】
2014150924.tif 000021
【図６】
2014150924.tif 000022
【図７】
2014150924.tif 000023
【図８】
2014150924.tif 000024
【図９】
2014150924.tif 000025
【図１０】
2014150924.tif 000026
【図１１】
2014150924.tif 000027