(57)【要約】  光走査装置に適用される駆動条件設定方法および装置が提案される。駆動条件設定方法は、走査軌跡検出手段を取り付けるステップと、アクチュエータに印加する駆動信号を変化させることにより、走査軌跡検出手段から検出される走査軌跡を調整する調整ステップ（ステップＳ０３〜Ｓ０６）とを有する。調整ステップは、アクチュエータに印加される駆動信号の第１の駆動信号値および走査軌跡の目標振幅を設定する設定ステップ（ステップＳ０３）と、第１の駆動信号値でアクチュエータを振動させながら、アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を変化させて検出される走査軌跡の振幅を、目標振幅と比較して、アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を決定する周波数決定ステップ（ステップＳ０４）とを有する。
2016157249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を導光し、振動可能に支持された先端部から射出する光ファイバと、前記光ファイバの前記先端部を振動させるアクチュエータとを備える光走査装置に適用される駆動条件設定方法であって、
前記光ファイバの前記先端部から射出される光の走査軌跡を検出する走査軌跡検出手段を取り付けるステップと、
前記アクチュエータに駆動信号を印加して前記先端部を振動させ、前記駆動信号を変化させることにより、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡を調整する調整ステップと
を有し、該調整ステップは、
前記アクチュエータに印加される前記駆動信号の第１の駆動信号値および前記走査軌跡の目標振幅を設定する設定ステップと、
前記第１の駆動信号値で前記アクチュエータを振動させながら、該アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を変化させて検出される走査軌跡の振幅を、前記目標振幅と比較して、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を決定する周波数決定ステップと
を有することを特徴とする駆動条件設定方法。
【請求項２】
前記周波数決定ステップにおいて、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数は、前記光ファイバの前記先端部の共振周波数から所定値離れた周波数を初期値として、前記共振周波数に向けて変化される請求項１に記載の駆動条件設定方法。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記光ファイバの前記先端部における光の射出方向と直交し、且つ、互いに直交する第１の方向及び第２の方向に前記光ファイバを振動させることができるように構成され、前記周波数決定ステップにより、前記第１の方向の振動について前記駆動信号の周波数を決定した後、決定された前記周波数により前記第２の方向に前記アクチュエータを振動させながら、前記アクチュエータに印加する前記第２の方向の駆動信号を変化させて検出される走査軌跡の振幅を、前記目標振幅と比較して、前記アクチュエータに印加する第２の駆動信号値を決定する、第２の駆動信号値決定ステップをさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の駆動条件設定方法。
【請求項４】
前記第２の駆動信号値決定ステップは、前記第２の方向の前記駆動信号の振幅が所定の値を超えないように実行される請求項３に記載の駆動条件設定方法。
【請求項５】
前記調整ステップは、前記第２の駆動信号値決定ステップの後、前記アクチュエータに対して、前記周波数決定ステップで決定された前記周波数で、前記第１の方向に前記第１の駆動信号値の駆動信号を印加し、且つ、前記第２の方向に前記第２の駆動信号値の駆動信号を印加し、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の外周形状において、長径をａ、短径をｂとした時の楕円度γ＝ｂ／ａの値が所定値より大きくなるように、前記第１の方向の駆動信号と前記第２の方向の駆動信号との位相差を調整する位相調整ステップを有することを特徴とする請求項３または４に記載の駆動条件設定方法。
【請求項６】
前記調整ステップは、前記第２の駆動信号値決定ステップの後、前記アクチュエータに対して、前記周波数決定ステップで決定された前記周波数で、前記第１の方向に前記第１の駆動信号値を振幅の最大値とする駆動信号を印加し、且つ、前記第２の方向に前記第２の駆動信号値を振幅の最大値とする駆動信号を印加し、前記光ファイバの前記先端部を渦巻状に走査させ、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の最外周形状において、長径をａ、短径をｂとした時の楕円度γ＝ｂ／ａの値が所定値より大きくなるように、前記第１の方向の駆動信号と前記第２の方向の駆動信号との位相差を調整する位相調整ステップを有することを特徴とする請求項３または４に記載の駆動条件設定方法。
【請求項７】
前記位相調整ステップの後、前記アクチュエータに、前記第１の方向の振幅の最大値を前記第１の駆動信号値とし、前記第２の方向の振幅の最大値を前記第２の駆動信号値とする駆動信号を印加して、前記光ファイバの前記先端部を渦巻状に走査させ、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の最小振幅を最大振幅で除して得られる値を振幅収束率とするとき、該振幅収束率を検査する検査ステップを有する請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記周波数決定ステップで決定された前記駆動信号の周波数、前記設定ステップで設定された前記第１の駆動信号値、前記第２の駆動信号値決定ステップで決定された前記第２の駆動信号値、および、前記位相調整ステップで調整された前記位相差を、前記光走査装置のメモリに記憶させるステップを有する請求項５から７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記光走査装置は、光走査型内視鏡であることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
光源からの光を導光し、振動可能に支持された先端部から射出する光ファイバと、前記光ファイバの前記先端部を振動させるアクチュエータとを備える光走査装置に適用される駆動条件設定装置であって、
前記アクチュエータを制御する制御部と、
前記光ファイバの前記先端部から射出される光の走査軌跡を検出する走査軌跡検出手段と、
を備え、
前記制御部は、前記アクチュエータに駆動信号を印加して前記先端部を振動させ、前記駆動信号を変化させることにより前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡を調整し、該調整は、前記アクチュエータに印加される前記駆動信号の第１の駆動信号値および前記走査軌跡の目標振幅を設定した後、前記第１の駆動信号値で前記アクチュエータを振動させながら、該アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を変化させて検出される走査軌跡の振幅を、前記目標振幅と比較して、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を決定することを特徴とする駆動条件設定装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を、前記光ファイバの前記先端部の共振周波数から所定値離れた周波数を初期値として、前記共振周波数に向けて変化させて、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を決定することを特徴とする請求項１０に記載の駆動条件設定装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、前記光ファイバの前記先端部における光の射出方向と直交し、且つ、互いに直交する第１の方向及び第２の方向に前記光ファイバを振動させることができるように構成され、前記制御部は、前記第１の方向の振動について前記駆動信号の周波数を決定した後、決定された前記周波数により前記第２の方向に前記アクチュエータを振動させながら、前記アクチュエータに印加する前記第２の方向の駆動信号を変化させて検出される走査軌跡の前記第２の方向の振幅を、前記目標振幅と比較して、前記アクチュエータに印加する第２の駆動信号値を決定するように構成されている請求項１０または１１に記載の駆動条件設定装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記第２の駆動信号値を決定した後、前記アクチュエータに対して、前記周波数で前記第１の方向に前記第１の駆動信号値の駆動信号を印加し、且つ、前記第２の方向に前記第２の駆動信号値の駆動信号を印加し、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の外周形状において、長径をａ、短径をｂとした時の楕円度γ＝ｂ／ａの値が所定値より大きくなるように、前記第１の方向の駆動信号と前記第２の方向の駆動信号との位相差を調整するように構成されている請求項１２に記載の駆動条件設定装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記第２の駆動信号値を決定した後、前記アクチュエータに対して、前記周波数で前記第１の方向に前記第１の駆動信号値を振幅の最大値とする駆動信号を印加し、且つ、前記第２の方向に前記第２の駆動信号値を振幅の最大値とする駆動信号を印加し、前記光ファイバの前記先端部を渦巻状に走査させ、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の最外周形状において、長径をａ、短径をｂとした時の楕円度γ＝ｂ／ａの値が所定値より大きくなるように、前記第１の方向の駆動信号と前記第２の方向の駆動信号との位相差を調整するように構成されている請求項１２に記載の駆動条件設定装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記位相差を調整した後、前記アクチュエータに、前記第１の方向の振幅の最大値を前記第１の駆動信号値とし、前記第２の方向の振幅の最大値を前記第２の駆動信号値とする駆動信号を印加して、前記光ファイバの前記先端部を渦巻状に走査させ、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の最小振幅を最大振幅で除して得られる値を振幅収束率とするとき、該振幅収束率を検査するように構成されている請求項１３または１４に記載の駆動条件設定装置。
【請求項１６】
前記駆動信号の周波数、前記第１の駆動信号値、前記第２の駆動信号値、および、前記位相差を、前駆動条件設定記光走査装置のメモリに記憶させるように構成されている請求項１３から１５の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置のための駆動条件設定方法および駆動条件設定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ等の光源からの光を導光する光ファイバを振動させて、対象物上で出射光を渦巻状の軌跡を描くように走査させる光走査装置が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。そのような光走査装置では、光ファイバの先端部が振動可能な状態で片持ち支持され、この先端部を圧電素子や電磁的手段を用いた駆動機構によって、光ファイバの光軸に直交し且つ互いに直交する２軸方向に駆動させている。この直交する２軸方向の振動の位相を９０°互いにずらして、同一周波数で振動させ、振動の振幅を０と最大値との間で周期的に拡大、縮小させることによって、対象物上を渦巻状の走査軌跡で走査することができる。なお、以下に渦巻状の走査をスパイラル走査とも呼ぶ。【０００３】
光走査装置の光ファイバに振動を与える周波数は、光ファイバの先端部の共振周波数近傍に設定されることが多い。その理由は、駆動周波数を共振周波数近傍とすることで、少ないエネルギーでより大きな振幅での走査が可能になるからである。例えば、引用文献２によれば、光位置検出器（ＰＳＤ：Position Sensitive Detector）を用いて、渦巻状の走査の走査軌跡を検出し、その最外周の形状を略真円とするように、印加電圧の振幅、位相差、駆動周波数等の駆動パラメータを調整する方法が開示されている。ここで、駆動周波数は、ファイバの振幅が最大となる周波数、すなわち、共振周波数に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１９０２６７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４７４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らが検討したところによれば、光ファイバを走査させるファイバ走査型の光走査装置において、光ファイバの先端部を共振周波数で振動させると、スパイラル走査の中心部で振動が十分収束せず、走査領域の中抜けが起きやすくなる。また、共振周波数で駆動させると、温度変化等の環境変化により共振周波数が僅かに変化しただけでも、走査軌跡が楕円に歪みやすく、且つ、振幅が低下し易い。そこで、共振周波数からある程度離した周波数で、光ファイバの先端部を振動させることが好ましい。しかしながら、駆動周波数をファイバ先端部の共振周波数から適当な値だけ離すと、ファイバ先端部の振幅が低下し、走査範囲が小さくなりエネルギー効率が低下する。また、共振周波数から離し過ぎた状態で、駆動機構に印加する電圧や電流を大きくすると、駆動機構が故障や破損をする可能性もある。【０００６】
したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、光走査装置における適切な駆動条件を設定する方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する駆動条件設定方法の発明は、
光源からの光を導光し、振動可能に支持された先端部から射出する光ファイバと、前記光ファイバの前記先端部を振動させるアクチュエータとを備える光走査装置に適用される駆動条件設定方法であって、
前記光ファイバの前記先端部から射出される光の走査軌跡を検出する走査軌跡検出手段を取り付けるステップと、
前記アクチュエータに駆動信号を印加して前記先端部を振動させ、前記駆動信号を変化させることにより、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡を調整する調整ステップと
を有し、該調整ステップは、
前記アクチュエータに印加される前記駆動信号の第１の駆動信号値および前記走査軌跡の目標振幅を設定する設定ステップと、
前記第１の駆動信号値で前記アクチュエータを振動させながら、該アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を変化させて検出される走査軌跡の振幅を、前記目標振幅と比較して、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を決定する周波数決定ステップと
を有することを特徴とするものである。【０００８】
好適には、上記前記周波数決定ステップにおいて、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数は、前記光ファイバの前記先端部の共振周波数から所定値離れた周波数を初期値として、前記共振周波数に向けて変化されるようにする。【０００９】
好ましくは、前記アクチュエータは、前記光ファイバの前記先端部における光の射出方向と直交し、且つ、互いに直交する第１の方向及び第２の方向に前記光ファイバを振動させることができるように構成され、前記周波数決定ステップにより、前記第１の方向の振動について前記駆動信号の周波数を決定した後、決定された前記周波数により前記第２の方向に前記アクチュエータを振動させながら、前記アクチュエータに印加する前記第２の方向の駆動信号を変化させて検出される走査軌跡の振幅を、前記目標振幅と比較して、前記アクチュエータに印加する第２の駆動信号値を決定する、第２の駆動信号値決定ステップをさらに有する。【００１０】
前記第２の駆動信号値決定ステップは、前記第２の方向の前記駆動信号の振幅が所定の値を超えないように実行されることが好ましい。【００１１】
さらに好ましくは、前記調整ステップは、前記第２の駆動信号値決定ステップの後、前記アクチュエータに対して、前記周波数決定ステップで決定された前記周波数で、前記第１の方向に前記第１の駆動信号値の駆動信号を印加し、且つ、前記第２の方向に前記第２の駆動信号値の駆動信号を印加し、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の外周形状において、長径をａ、短径をｂとした時の楕円度γ＝ｂ／ａの値が所定値より大きくなるように、前記第１の方向の駆動信号と前記第２の方向の駆動信号との位相差を調整する位相調整ステップを有する。あるいは、前記調整ステップは、前記第２の駆動信号値決定ステップの後、前記アクチュエータに対して、前記周波数決定ステップで決定された前記周波数で、前記第１の方向に前記第１の駆動信号値を振幅の最大値とする駆動信号を印加し、且つ、前記第２の方向に前記第２の駆動信号値を振幅の最大値とする駆動信号を印加し、前記光ファイバの前記先端部を渦巻状に走査させ、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の最外周形状において、長径をａ、短径をｂとした時の楕円度γ＝ｂ／ａの値が所定値より大きくなるように、前記第１の方向の駆動信号と前記第２の方向の駆動信号との位相差を調整する位相調整ステップを有することができる。【００１２】
また、前記駆動条件設定方法は、前記位相調整ステップの後、前記アクチュエータに、前記第１の方向の振幅の最大値を前記第１の駆動信号値とし、前記第２の方向の振幅の最大値を前記第２の駆動信号値とする駆動信号を印加して、前記光ファイバの前記先端部を渦巻状に走査させ、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の最小振幅を最大振幅で除して得られる値を振幅収束率とするとき、該振幅収束率を検査する検査ステップを有するようにすることができる。【００１３】
さらに、前記駆動条件設定方法は、前記周波数決定ステップで決定された前記駆動信号の周波数、前記設定ステップで設定された前記第１の駆動信号値、前記第２の駆動信号値決定ステップで決定された前記第２の駆動信号値、および、前記位相調整ステップで調整された前記位相差を、前記光走査装置のメモリに記憶させるようにすることが好ましい。【００１４】
ここで、前記光走査装置は、光走査型内視鏡とすることができる。【００１５】
上記目的を達成する駆動条件設定装置の発明は、
光源からの光を導光し、振動可能に支持された先端部から射出する光ファイバと、前記光ファイバの前記先端部を振動させるアクチュエータとを備える光走査装置に適用される駆動条件設定装置であって、
前記アクチュエータを制御する制御部と、
前記光ファイバの前記先端部から射出される光の走査軌跡を検出する走査軌跡検出手段と、
を備え、
前記制御部は、前記アクチュエータに駆動信号を印加して前記先端部を振動させ、前記駆動信号を変化させすることにより前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡を調整し、該調整は、前記アクチュエータに印加される前記駆動信号の第１の駆動信号値および前記走査軌跡の目標振幅を設定した後、前記第１の駆動信号値で前記アクチュエータを振動させながら、該アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を変化させて検出される走査軌跡の振幅を、前記目標振幅と比較して、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を決定することを特徴とするものである。【００１６】
好適には、前記制御部は、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を、前記光ファイバの前記先端部の共振周波数から所定値離れた周波数を初期値として、前記共振周波数に向けて変化させて、前記アクチュエータに印加する駆動信号の周波数を決定する。【００１７】
好ましくは、前記アクチュエータは、前記光ファイバの前記先端部における光の射出方向と直交し、且つ、互いに直交する第１の方向及び第２の方向に前記光ファイバを振動させることができるように構成され、前記制御部は、前記第１の方向の振動について前記駆動信号の周波数を決定した後、決定された前記周波数により前記第２の方向に前記アクチュエータを振動させながら、前記アクチュエータに印加する前記第２の方向の駆動信号を変化させて検出される走査軌跡の前記第２の方向の振幅を、前記目標振幅と比較して、前記アクチュエータに印加する第２の駆動信号値を決定するように構成されている。【００１８】
さらに好ましくは、前記制御部は、前記第２の駆動信号値を決定した後、前記アクチュエータに対して、前記周波数で前記第１の方向に前記第１の駆動信号値の駆動信号を印加し、且つ、前記第２の方向に前記第２の駆動信号値の駆動信号を印加し、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の外周形状において、長径をａ、短径をｂとした時の楕円度γ＝ｂ／ａの値が所定値より大きくなるように、前記第１の方向の駆動信号と前記第２の方向の駆動信号との位相差を調整するように構成されている。あるいは、前記制御部は、前記第２の駆動信号値を決定した後、前記アクチュエータに対して、前記周波数で前記第１の方向に前記第１の駆動信号値を振幅の最大値とする駆動信号を印加し、且つ、前記第２の方向に前記第２の駆動信号値を振幅の最大値とする駆動信号を印加し、前記光ファイバの前記先端部を渦巻状に走査させ、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の最外周形状において、長径をａ、短径をｂとした時の楕円度γ＝ｂ／ａの値が所定値より大きくなるように、前記第１の方向の駆動信号と前記第２の方向の駆動信号との位相差を調整するように構成することができる。【００１９】
また、前記制御部は、前記位相差を調整した後、前記アクチュエータに、前記第１の方向の振幅の最大値を前記第１の駆動信号値とし、前記第２の方向の振幅の最大値を前記第２の駆動信号値とする駆動信号を印加して、前記光ファイバの前記先端部を渦巻状に走査させ、前記走査軌跡検出手段により検出される走査軌跡の最小振幅を最大振幅で除して得られる値を振幅収束率とするとき、該振幅収束率を検査するように構成されていることが好ましい。【００２０】
さらに、前記駆動条件設定装置は、前記駆動信号の周波数、前記第１の駆動信号値、前記第２の駆動信号値、および、前記位相差を、前駆動条件設定記光走査装置のメモリに記憶させるように構成されていることが好ましい。【００２１】
なお、本願において、「走査軌跡検出手段」とは、光ファイバの振動により投影される光の走査軌跡を２次元的に検出する手段であって、例えば、光位置検出器（ＰＳＤ：Position Sensitive Detector）や荷電結合素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）などの画像センサを用いることができる。あるいは、「走査軌跡検出手段」としては、走査軌跡をスクリーン上に投影し、ヒトの眼で確認する方法であってもよい。または、光走査装置内部に配置され、光ファイバの先端部の位置を検出する検出器であっても良い。また、「光走査装置」は、光ファイバの先端部を振動させて対象物上を走査させる走査装置である。光走査装置としては、光走査型内視鏡や光走査型投影装置（プロジェクタ）のように、光ファイバの振幅より広い領域に光を照射する広角光学系を有するもの、および、光走査型顕微鏡のように光ファイバの振幅に対して光を投影する範囲が狭い狭焦点光学系の装置を含む。「第１の駆動信号値」および「第２の駆動信号値」は、駆動信号の振幅を表すものとする。例えば、圧電素子を駆動する場合は、振動電圧の振幅値である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、光走査装置における適切な条件を設定する方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施の形態に係る駆動条件設定装置に光走査型内視鏡を接続した状態を示すブロック図である。
【図２】図１の光走査型内視鏡の先端部の断面図である。
【図３】光走査型内視鏡のアクチュエータを照明用光ファイバとともに示す図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】スパイラル走査の走査軌跡の一部を示す図である。
【図５】図１の駆動条件設定装置を用いて駆動条件設定を実行するフローチャートである。
【図６】駆動信号の周波数調整処理のフローチャートである。
【図７】光ファイバの先端部のＸ方向およびＹ方向の振幅の周波数特性の一例を示す図である。
【図８】表示装置に表示されるＹ方向の照明光の軌跡を示す図である。
【図９】駆動信号の電圧調整処理のフローチャートである。
【図１０】表示装置に表示されるＸ方向の照明光の走査軌跡を示す図である。
【図１１】駆動信号の位相調整処理のフローチャートである。
【図１２】ＰＳＤを用いて検出される楕円状の軌跡の一例を示す図である。
【図１３】スパイラル走査の振幅収束率を説明するための図であり、（ａ）は最大振幅値（ｈmax）を示し、（ｂ）は最小振幅値（ｈmin）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る駆動条件設定装置に光走査型内視鏡３０（光走査装置）を接続した状態を示すブロック図である。駆動条件設定装置は、駆動条件設定装置本体１０とＰＳＤ２０（走査軌跡検出手段）とを備える。また、駆動条件設定装置本体１０には、必要に応じて、ディスプレイ等の表示装置１８や、キーボード、マウス、および／またはタッチパネル等の入力装置１９が接続されている。光走査型内視鏡３０は、接続部３１により駆動条件設定装置本体１０に対して接続される。また、ＰＳＤ２０は、検出面上の光スポットの位置を検出する検出器であり、スポット位置の座標に対応する電圧値を検出信号として出力する。
【００２６】
駆動条件設定の対象となる光走査型内視鏡３０は、内視鏡装置の所謂スコープ部分であり、光走査型内視鏡３０の内部を挿通された照明用光ファイバ３３（光ファイバ）と、照明用光ファイバ３３の先端部３３ａの振動を駆動させるアクチュエータ３４と、アクチュエータ３４に駆動信号を伝達する駆動信号線３５と、光走査型内視鏡３０の内部（例えば、接続部３１）に内蔵されるメモリ３６を備える。また、光走査型内視鏡３０には、照明光の照射による反射光や蛍光等の被検出光を受光して伝達する受光用光ファイバ３７（図２参照）が挿通されている。
【００２７】
内視鏡観察時の状態では、光走査型内視鏡３０は、接続部３１により光走査型内視鏡装置の制御装置本体に接続され、内視鏡画像の生成に使用される。光走査型内視鏡装置本体は、光走査型内視鏡３０に光を供給する光源部、アクチュエータ３４を駆動するための駆動回路、光走査型内視鏡３０で受光した画素データから画像を生成する画像処理回路等を備える。このような光走査型内視鏡装置は、例えば、日本国特許出願公開特開２０１４−４４２６５号公報、特開２０１４−１４５９４１号公報等に開示されている。光走査型内視鏡３０は、通常、制御装置本体とは別に流通しており、本発明の駆動条件設定装置は、主に製品出荷時において光走査型内視鏡３０の駆動条件設定を行うためのものである。
【００２８】
駆動条件設定装置本体１０は、内視鏡観察時の制御装置本体と同様に光走査型内視鏡３０の接続部３１に接続可能に構成されている。駆動条件設定装置本体１０は、駆動条件設定装置本体１０全体を制御する制御部１１と、光走査型内視鏡３０に対して駆動条件設定用の照明光を供給する光源部１２と、光走査型内視鏡３０のアクチュエータ３４を駆動する駆動回路１３と、ＰＳＤ２０からの出力を受けこれを処理する演算回路１４と、演算回路１４から出力される駆動条件を示す駆動パラメータを記憶する記憶部１５とを備える。
【００２９】
光源部１２は、例えば、レーザダイオード、ＤＰＳＳレーザ（半導体励起個体レーザ）等の光源を備える。光走査型内視鏡３０で内視鏡観察を行う場合は、カラー画像を得るために波長の異なる光を射出する複数の光源を使用する場合があるが、駆動条件設定装置本体１０では、駆動条件設定用に単一の光源があれば良い。光源部１２の発光タイミングは、制御部１１によって制御される。光源部１２から射出される光は、照明用光ファイバ１６に入射され、駆動条件設定装置本体１０の筺体と光走査型内視鏡３０の接続部３１との間で光走査型内視鏡３０の照明用光ファイバ３３に結合されている。照明用光ファイバ１６，３３としては、例えば、シングルモード光ファイバを用いることができる。
【００３０】
駆動回路１３は、光走査型内視鏡３０のアクチュエータ３４に、内視鏡観察時と同様の駆動信号を供給する。後述するように、照明用光ファイバ３３の先端部３３ａが圧電素子により駆動される場合は、駆動回路１３は、圧電素子の駆動電圧を供給する。駆動回路１３の出力は駆動信号線１７に供給される。駆動信号線１７は、駆動条件設定装置本体１０の筺体と光走査型内視鏡３０の接続部３１との間で光走査型内視鏡３０の駆動信号線３５に接続される。駆動回路１３もまた、制御部１１により駆動開始のタイミングを制御される。
【００３１】
演算回路１４は、ＰＳＤ２０から出力される照明光の受光面上の照射位置に対応する検出信号を、検出信号線２１を介して取得し、この信号を照射位置の座標値（ｘ，ｙ）に変換する。さらに、演算回路１４は、変換した座標値（ｘ，ｙ）から走査軌跡を算出し、順次制御部１１に出力する。これにより制御部１１は、光走査型内視鏡３０の走査軌跡の情報を得る。また、演算回路１４は、必要に応じて取得した照明光の走査軌跡を表示装置１８に表示する。これによって、駆動条件設定装置の使用者は、表示装置１８上で走査軌跡を確認することができる。制御部１１に出力される走査軌跡および表示装置に表示される走査軌跡は、後述する駆動条件の設定に使用される。制御部１１は、駆動条件として決定された駆動パラメータを記憶部１５に格納されるように構成される。
【００３２】
次に、光走査型内視鏡３０の駆動機構について説明する。図２は、図１の光走査型内視鏡３０の挿入部３２の先端部３２ａ（波線で示した部分）の断面図である。光走査型内視鏡３０の挿入部３２の先端部３２ａは、アクチュエータ３４、投影用レンズ３８ａ、３８ｂ、中心部を通る照明用光ファイバ３３および外周部を通る複数の受光用光ファイバ３７を含んで構成される。受光用光ファイバ３７は、内視鏡観察時に被検出光の検出用に使用されるものであり、駆動条件設定には使用されないので詳しい説明を省略する。アクチュエータ３４は、取付環３９により挿入部３２の内部に固定されたアクチュエータ管４０、並びに、アクチュエータ管４０内に配置されるファイバ保持部材４１および圧電素子４２ａ〜４２ｄ（図３（ａ）および（ｂ）参照）を含んで構成される。
【００３３】
照明用光ファイバ３３は、ファイバ保持部材４１で支持されるとともにファイバ保持部材４１から先端部３３ａまでが、振動可能に支持された揺動部３３ｂとなっている。また、投影用レンズ３８ａ、３８ｂは、挿入部３２の最先端に配置される。投影用レンズ３８ａ、３８ｂは、照明用光ファイバ３３の先端部３３ａから射出されたレーザ光を、観察対象物上に略集光するように構成されている。したがって、ＰＳＤ２０は、受光面がこの集光位置に一致するように位置決めされる。なお、投影用レンズは、二枚構成に限られず、一枚や他の複数枚のレンズにより構成される場合もある。
【００３４】
図３は、光走査型内視鏡３０のアクチュエータ３４を照明用光ファイバ３３とともに示す図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。照明用光ファイバ３３は角柱状の形状を有するファイバ保持部材４１の中央を貫通し、これによってファイバ保持部材４１によって固定され保持される。ファイバ保持部材４１の４つの側面は、それぞれ照明用光ファイバ３３の先端部３３ａにおける光の射出方向（光軸方向）である＋Ｚ方向に垂直で、且つ互いに直交する、＋Ｙ方向および＋Ｘ方向並びにこれらの反対方向に向いている。そして、ファイバ保持部材４１の＋Ｙ方向および−Ｙ方向にはＹ方向駆動用の一対の圧電素子４２ａ、４２ｃが固定され＋Ｘ方向および−Ｘ方向にはＸ方向駆動用の一対の圧電素子４２ｂ、４２ｄが固定される。ファイバ保持部材４１を挟んで対向配置された圧電素子４２ｂ、４２ｄが、互いに一方が伸びるとき他方が縮むことによって、ファイバ保持部材４１に撓みを生じさせ、これを交互に繰り返すことによりＸ方向の振動を生ぜしめる。Ｙ方向の振動についても同様である。
【００３５】
駆動回路１３は、Ｘ方向駆動用の圧電素子４２ｂ、４２ｄとＹ方向駆動用の圧電素子４２ａ、４２ｃとに、同一の周波数の振動電圧を印加し、あるいは、異なる周波数の振動電圧を印加し、振動駆動させることができる。Ｙ方向駆動用の圧電素子４２ａ、４２ｃとＸ方向駆動用の圧電素子４２ｂ、４２ｄとをそれぞれ振動駆動させると、図２、図３に示した照明用光ファイバ３３の揺動部３３ｂが振動し、先端部３３ａが偏向するので、先端部３３ａから出射されるレーザ光はＰＳＤ２０の受光面を走査する。スパイラル走査の場合は、Ｘ方向とＹ方向に同一周波数で互いに位相が９０°異なり振幅が０と最大値との間で変化する振動電圧を印加する。これによって、ＰＳＤ２０の受光面が、図４に示すような渦巻状の軌跡を描くように走査される。図４において、実線は振幅拡大時の走査軌跡の例を示し、波線は、振幅縮小時の走査軌跡の例を示す。
【００３６】
次に、駆動条件を設定する方法について説明する。図５は、図１の駆動条件設定装置を用いて駆動条件設定を実行するフローチャートである。
【００３７】
まず、本駆動条件設定装置の使用者は、駆動条件設定装置本体１０に、図１に示すように光走査型内視鏡３０を接続する（ステップＳ０１）。これによって、駆動条件設定装置本体１０の照明用光ファイバ１６および駆動信号線１７が、それぞれ、光走査型内視鏡３０の照明用光ファイバ３３および駆動信号線３５と接続される。
【００３８】
次に、使用者は、光走査型内視鏡３０の挿入部３２の先端部３２ａを固定し、先端部３２ａから照射される照明光がスポットを形成する集光面上に、ＰＳＤ２０の受光面が一致するように、ＰＳＤ２０を配置する（ステップＳ０２）。ここで、ＰＳＤ２０の検出信号線２１は、駆動条件設定装置本体１０の演算回路１４に接続されている。なお、ＰＳＤ２０は、光走査型内視鏡３０の照明用光ファイバ３３の先端部３３ａを振動させない状態で、射出された照明光がＰＳＤ２０の座標原点を照射するように配置する。さらに、Ｘ方向またはＹ方向の一方向にだけ照明用光ファイバ３３の先端部３３ａを駆動させ、ＰＳＤ２０の座標軸方向と照明用光ファイバ３３の直線走査の方向を一致させる。このため、ＰＳＤ２０の位置調整および回転調整のための機構が設けられていることが好ましい。
【００３９】
さらに、圧電素子４２ａ〜４２ｄに印加する上限電圧の振幅Ｖｍａｘ（第１の駆動信号値）と目標振幅Ｄとを設定する（ステップＳ０３）。ステップＳ０３は、設定ステップに相当する。一般に、圧電素子は、電圧を印加すると結晶内部の分極による変形を生じる。しかしながら、圧電素子にその分極が反転するほどの電圧を印加すると、圧電素子が破壊され分極が消失してしまう可能性がある。このため、圧電素子４２ａ〜４２ｄに印加する電圧としては、予め安全を見込んだ上限値を設定する。また、目標振幅Ｄとしては、所望の照明光の照射範囲を得るための走査振幅を設定する。ここで、目標振幅は、照明用光ファイバ３３の先端部３３ａの振幅を設定しても良いし、投影用レンズ３８ａ，３８ｂ透過後の照射位置での振幅を設定するようにしても良い。本実施の形態では、ＰＳＤ２０によって得られる照明光の照射位置での振幅を設定するものとする。目標振幅Ｄは、光走査型内視鏡３０の場合、観察可能な視野の広さに対応する。また視野の形状は、必ずしも真円ではなく、必要に応じて楕円でも良く、Ｘ方向とＹ方向とで目標振幅Ｄを変えてもよい。
【００４０】
ステップＳ０３に続いて、ステップＳ０４〜Ｓ０６では、アクチュエータ３４に駆動信号を印加して照明用光ファイバ３３の先端部３３ａを振動させ、印加する駆動信号を調整することによりＰＳＤ２０から得られる走査軌跡を円形状の走査軌跡となるように調整する。ステップＳ０３〜ステップＳ０６は、調整ステップに相当する。
【００４１】
まず、駆動信号の周波数の調整を行う（ステップＳ０４）。ステップＳ０４は、周波数決定ステップに相当する。駆動信号の周波数の調整は、図６の駆動信号の周波数調整処理のフローチャートに詳細を示しているので、以下に図６を参照して説明する。
【００４２】
まずＸ方向、Ｙ方向のそれぞれについて、照明用光ファイバの振動の共振周波数ｆｘ，ｆｙを設定する（ステップＳ１１）。共振周波数ｆｘ，ｆｙは、光走査型内視鏡３０の設計値から有限要素法等を用いて予測しても良いし、駆動条件設定装置本体１０に接続された状態で測定しても良い。共振周波数を測定する場合は、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれについて個別に、周波数を変えながら駆動回路１３からアクチュエータ３４に振動電圧を印加する。照明用光ファイバ３３の先端部３３ａから射出される照明光の振幅をＰＳＤ２０により検知し、最大振幅が得られる周波数を共振周波数として決定することができる。あるいは、駆動条件設定装置本体１０に図示しないインピーダンスアナライザを設け、照明用光ファイバ３３の駆動周波数を変化させながらインピーダンス測定により共振周波数を測定しても良い。いずれの場合も、駆動回路１３からアクチュエータ３４に印加する電圧は、共振周波数で振動させた場合でも照明用光ファイバ３３が破損しないように、例えば上限電圧Ｖｍａｘの１／１０程度の十分低い値とする。
【００４３】
次に、Ｘ方向の共振周波数ｆｘとＹ方向の共振周波数ｆｙとを比較し（ステップＳ１２）、ｆｘの方が大きい場合（この場合、第１の方向はＹ方向であり、第２の方向はＸ方向である）は、Ｙ方向の一次元走査を行うことによって、周波数を決定する。まず、Ｙ方向の駆動電圧をＶｍａｘに設定し、駆動周波数の初期値ｆ０を
ｆ０＝ｆｘ＋Δｆ
に設定する（ステップＳ１３）。すなわち、Ｘ方向の共振周波数ｆｘよりも所定の周波数Δｆだけ上側にｆ０を設定する。Δｆは、例えば共振周波数の±２％以上であることが好ましい。
【００４４】
次に、光源部１２を発光させながら、アクチュエータ３４により、照明用光ファイバ３３の先端部３３ａをＹ方向に振動させる。この様子を、図７を用いて説明する。図７には、同一の駆動電圧に対する、Ｘ方向およびＹ方向の振幅の周波数特性を示している。実線はＸ方向、波線はＹ方向の照明用光ファイバ３３の先端部３３ａの振幅の周波数に対する変化を示している。ステップＳ１２で比較したように、Ｘ方向の共振周波数ｆｘの方がＹ方向の共振周波数ｆｙよりも大きい。また、駆動周波数の初期値ｆ０は、ｆｘよりも十分高い周波数に設定される。そして、制御部１１の制御により駆動回路１３は、Ｙ方向の走査のために印加する駆動周波数を、初期値ｆ０から徐々に低い周波数へ向けて掃引する（ステップＳ１４）。このとき、ＰＳＤ２０により、照明光の照射位置が検出され、検出信号線２１を介して演算回路１４でＹ方向の走査軌跡が算出される。駆動周波数を徐々に下げていくと、走査振幅は徐々に拡大し目標振幅Ｄに近づいていく。制御部１１は、走査振幅を目標振幅Ｄと比較し（ステップＳ１５）、目標振幅Ｄの近傍になったところで、駆動周波数ｆを決定して走査を終了する（ステップＳ１９）。なお、目標振幅Ｄの近傍とは、例えば、目標振幅Ｄ±１０％の範囲である。±１０％の範囲であれば、Ｘ方向またはＹ方向に伸縮していたとしても、あまり大きな歪みとはならない。
【００４５】
また、Ｙ方向の走査軌跡は、必要に応じて表示装置１８に表示させることもできる。図８は、表示装置１８に表示されるＹ方向の照明光の走査軌跡を示している。表示される走査軌跡の振幅ｈは、周波数を低下させるとともに目標振幅Ｄに近づく。駆動周波数ｆは、制御部１１が決定するのではなく、このように表示装置１８に表示される画像を確認しながら、使用者によって決定されるようにしても良い。なお、図６のフローチャートには記載していないが、駆動周波数をｆ０から下げていき、Ｘ方向の共振周波数ｆｘに到達してもステップ１５でＹ方向の振幅が目標振幅Ｄに達しない場合は、以下のステップＳ１６〜ステップＳ１８の手順に切り替えて実行する。それでも、目標振幅Ｄに達しない場合は、その光走査型内視鏡３０は不良であるとみなされ、以下の処理を中止する。
【００４６】
一方、ステップＳ１２において、Ｘ方向の共振周波数ｆｘの方がＹ方向野共振周波数ｆｙよりも大きくない場合（この場合、第１の方向はＸ方向であり、第２の方向はＹ方向である）は、Ｘ方向の駆動電圧ＶｘをＶｍａｘとし、駆動周波数の初期値ｆ０を
ｆ０＝ｆｙ＋Δｆ
に設定する（ステップＳ１６）。そして、Ｘ方向について駆動周波数の初期値ｆ０から走査させつつ、駆動周波数を周波数の低い方に掃引する（ステップＳ１７）。そして、Ｘ方向の振幅が目標振幅Ｄの近傍になったところで（ステップＳ１８）、駆動周波数ｆを決定し走査を終了する（ステップＳ１９）。
【００４７】
なお、上記説明では、駆動周波数の初期値ｆ０を共振周波数ｆｘ，ｆｙよりも周波数の高い側に設定したが、低い側に設定することもできる。例えば、ｆｘ＞ｆｙの場合には、Ｖｘ＝Ｖｍａｘ，ｆ０＝ｆｙ−Δｆ
と設定し、アクチュエータ３４を駆動して照明用光ファイバ３３の先端部３３ａをＸ方向に走査させる。そして、周波数を徐々に増大させ、振幅ｈが目標振幅Ｄになった時の周波数を駆動周波数ｆとして決定することができる。
【００４８】
次に、図５に戻り、駆動信号の電圧を調整する（ステップＳ０５）。ただし、図６の駆動信号の周波数を調整するフローチャートの中で、既にＸ方向またはＹ方向の何れか一方の駆動電圧は、Ｖｍａｘに設定されている。したがって、ステップＳ０５では、駆動信号の電圧を決定していないもう一方の駆動電圧の振幅（第２の駆動信号値）を決定する。ステップＳ０５は、第２の駆動信号値決定ステップに相当する。この処理のフローを図９の駆動信号の電圧調整処理のフローチャートを用いて説明する。
【００４９】
まず、図６のフローチャートと同様に、Ｘ方向の共振周波数ｆｘとＹ方向の共振周波数ｆｙとの大小関係により処理が分かれる。まず、ｆｘ＞ｆｙの場合（ステップＳ２１）、以下のステップＳ２２〜Ｓ２５により、Ｘ方向の駆動電圧Ｖｘ（第２の駆動信号値）を決定する。この場合、Ｙ方向の駆動電圧Ｖｙは、既にステップＳ１３でＶｍａｘ（第１の駆動信号値）に設定されている。
【００５０】
まず、制御部１１の制御により、光源部１２を発光させながら、駆動回路１３がアクチュエータ３４を駆動周波数ｆでＸ方向に走査させる（ステップＳ２２）。照明光の照射位置は、ＰＳＤ２０により検出され演算回路１４により算出される。このとき、駆動電圧Ｖｘを０から徐々に大きくしていく（ステップＳ２３）。これによって、Ｘ方向の走査振幅は、０から徐々に拡大する。ここで、図７に示すように、Ｙ方向と同じ駆動電圧（即ちＶｍａｘ）を印加した場合、駆動周波数ｆではＸ方向の走査軌跡の振幅は目標振幅Ｄよりも大きくなる。したがって、０＜Ｖｘ＜Ｖｍａｘの範囲で、走査軌跡の振幅が目標振幅Ｄとなる駆動電圧Ｖｘが存在する。したがって、Ｘ方向の駆動電圧Ｖｘの決定は、駆動信号の振幅がＶｍａｘ（所定の値）を超えないように実行される。制御部１１はＸ方向の走査振幅が目標振幅Ｄの近傍になるまで駆動電圧Ｖｘを増大し、走査振幅が目標振幅Ｄの近傍になったと判断した時は（ステップＳ２４）、その時の値に駆動電圧Ｖｘを決定し走査を終了させる（ステップＳ２５）。なお、ここでも、目標振幅Ｄの近傍とは、例えば、目標振幅Ｄ±１０％の範囲である。また、Ｘ方向とＹ方向との目標振幅は必ずしも同じでなくて良い。
【００５１】
なお、ステップＳ２２〜ステップＳ２５において、ＰＳＤ２０により検出され演算回路１４により算出された照明光の走査軌跡は、必要に応じて表示装置１８に表示される。図１０は、表示装置１８に表示されるＸ方向の照射光の走査軌跡を示す図である。駆動電圧Ｖｘが増加するにつれて、Ｘ方向の走査振幅ｈは目標振幅Ｄに近づく。駆動電圧Ｖｘは、制御部１１ではなく、このように表示装置１８に表示される画像を確認しながら、使用者が決定するようにしても良い。
【００５２】
一方、ステップＳ２１において、ｆｘ＞ｆｙではない場合、ステップＳ２６〜Ｓ２９によりＹ方向の駆動電圧Ｖｙを決定する。この場合、Ｘ方向の駆動電圧Ｖｘは、ステップＳ１６でＶｍａｘに設定されている。まず、光源部１２を発光させながら、アクチュエータ３４が駆動周波数ｆでＹ方向に駆動される（ステップＳ２６）。次に、駆動電圧Ｖｙを０から徐々に大きくし（ステップＳ２７）、Ｙ方向の走査振幅を０から徐々に拡大する。制御部１１が、Ｙ方向の走査振幅が目標振幅Ｄの近傍になったと判断した時は（ステップＳ２８）、その時の電圧値にＶｙを決定し走査を終了させる（ステップＳ２９）。この場合も、駆動電圧Ｖｙは、表示装置１８に表示される画像を確認しながら、制御部１１ではなく使用者が決定するようにしても良い。
【００５３】
次に、図５のフローチャートに戻り、駆動信号の位相調整を行う（ステップＳ０６）。ステップＳ０６は、位相調整ステップに相当する。理想的なスパイラル走査を行うためには、アクチュエータ３４に印加されるＸ方向とＹ方向の駆動電圧の位相は、９０°ずれていることが望ましい。しかし、実際の光ファイバを走査する場合には、駆動回路１３からアクチュエータ３４への信号の遅れがＸ方向とＹ方向とで異なることなどを原因として、位相ずれが生じる。このため、駆動信号の位相調整を行うことが必要になる。
【００５４】
図１１は、駆動信号の位相調整処理を示すフローチャートである。まず、駆動回路１３において、駆動周波数とＸ方向およびＹ方向の駆動電圧の振幅を、ステップＳ０４およびＳ０５で決定した周波数ｆと駆動電圧ＶｘおよびＶｙに設定する。次に、駆動回路１３から、初期位相差として位相を９０°ずらした駆動信号をアクチュエータ３４に印加する（ステップＳ３１）。理想的には、アクチュエータ３４は照明用光ファイバ３３の先端部３３ａを、円軌道を描くように走査するが、位相ずれが生じているとその軌道は楕円に変形する。
【００５５】
図１２は、ＰＳＤ２０を用いて検出される楕円状の軌跡の一例を示す図である。ここで、ａは楕円の長径（長軸の長さの１／２）であり、ｂは楕円の短径（短軸の長さの１／２）である。また、γ＝ｂ／ａで定義されるγは楕円度を示す。制御部１１は、演算回路１４で算出される走査経路から、楕円度γを計算し、走査軌跡を真円に近づけるように、駆動回路１３からアクチュエータ３４に送信されるＸ方向およびＹ方向の駆動信号の位相差を調整する（ステップＳ３２）。この調整は、γが、所定値より大きくなるまで、例えば、γ＞０．９を満たすまで行う（ステップＳ３３）。この場合、γ＞０．９となった時の位相差をＸ方向およびＹ方向の駆動信号間の位相差θとして決定する（ステップＳ３４）。なお、楕円度γを判定するための所定値は０．９に限られず、他の値を設定することも可能である。γの値を１に近づけるほど、照明光の走査軌跡を真円に近くすることができる。
【００５６】
以上のステップＳ０４〜Ｓ０６によって、駆動回路１３における駆動パラメータとして、周波数ｆ、Ｘ方向の駆動電圧の振幅Ｖｘ、Ｙ方向の駆動電圧の振幅ＶｙおよびＸ方向およびＹ方向の駆動信号の位相差θが決定される。次にこれらの駆動パラメータを用いて、スパイラル走査を行い走査軌跡の最外周の楕円度と振幅収束率を評価する（ステップＳ０７）。ステップＳ０７は、検査ステップに相当する。ここで、Ｘ方向およびＹ方向の駆動電圧の振幅Ｖｘ，Ｖｙは、スパイラル走査における最大振幅に設定される。
【００５７】
ステップＳ０４〜Ｓ０６において、円軌道となるようにアクチュエータ３４を駆動する駆動パラメータを決定した。しかし、スパイラル走査を行う場合には、走査軌跡に歪みが生じ、走査領域が円形とならない場合が発生し得るので、ステップＳ０７においてスパイラル走査の走査軌跡を確認するフローを行う。例えば、走査軌跡の最外周の楕円度γが０．９より小さければ、光走査型内視鏡３０は、不良と判定される。
【００５８】
一方、振幅収束率とは、スパイラル走査における走査中心における中抜けの発生を評価する指標であり、以下のように定義する。まず、図１３（ａ）にスパイラル走査の１フレームにおける、1次元方向（Ｘ方向又はＹ方向）の走査軌跡の時間変化の一例を示す。また、図１３（ｂ）に振幅の最小値付近での1次元方向の走査軌跡を拡大して示す。１フレーム中におけるファイバ振幅の最大値をhmax、最小値をhminとすると、振幅収束率は、
hmin÷hmax×１００［％］
により定義される。対象物への走査領域の最大半径は、振幅の最大値hmaxと紐付けられる。一方、ファイバが０に減衰しない場合、走査領域の中心部は中抜けし、走査されない領域が発生する。その領域の半径は振幅の最小値hminと紐付けられる。中抜けが生じると、画像中心部の画素情報が欠損するという問題が生じる。
【００５９】
光走査型内視鏡３０が同じく細径化可能なバンドルファイバを用いたイメージライトガイドと比べ、解像力の点で優れた効果を得るためには、少なくとも１００×１００画素相当以上の画像表示が望ましい。１００×１００画素の画像において、前述の振幅収束率が２％であるとすると、中心部の画素情報欠損は１００×０．０２＝２画素となる。２画素以下ならば、画素補間処理等の画像処理によって、解像感に著しい影響を及ぼさないが、それ以上であると、画像中心部の解像感に大きな影響を与えてしまう。よって、光走査型内視鏡３０では、振幅収束率は２％以下であることが望ましい。例えば、振幅収束率が２％を超える場合は、光走査型内視鏡３０は不良品と判定することができる。
【００６０】
次に、ステップＳ０７により適正な範囲の楕円度と振幅収束率とが得られた場合は、制御部１１によって、または、使用者の操作によって、演算回路１４で算出された、周波数ｆ、Ｘ方向の駆動電圧の振幅Ｖｘ、Ｙ方向の駆動電圧の振幅ＶｙおよびＸ方向およびＹ方向の駆動信号の位相差θの各駆動条件を示す駆動パラメータが、光走査型内視鏡３０内のメモリ３６に格納される（ステップＳ０８）。各駆動パラメータは、駆動条件設定装置本体１０の記憶部１５にいったん保存され、この記憶部１５からメモリ３６へダウンロードすることによって行うことができる。あるいは、記憶部１５には、駆動条件設定装置本体１０に着脱可能な、可搬型の記憶媒体（メモリカード等）が装着され、使用者が駆動条件の算出後にこれを駆動条件設定装置本体１０から取り外して、光走査型内視鏡３０の所定の場所にメモリ３６として挿入するようにしても良い。
【００６１】
最後に、使用者が駆動条件設定装置本体１０から光走査型内視鏡３０を取り外して、駆動条件の設定が終了する（ステップＳ０９）。
【００６２】
以上のようにして、光走査型内視鏡３０は、メモリ３６に駆動パラメータを保持する。光走査型内視鏡３０を用いて内視鏡観察を行う際には、前述のように光走査型内視鏡３０は光源および駆動回路、画像処理部を有する制御装置本体に接続される。制御装置本体は、光走査型内視鏡３０のメモリ３６から駆動パラメータを読み出し、この駆動パラメータに基づいて、駆動回路を駆動しアクチュエータ３４を動作させる。
【００６３】
なお、上記の駆動条件設定のプロセスを環境条件を変えて複数回行い、異なる環境条件ごとの駆動パラメータをメモリ３６に格納するようにすることができる。例えば、温度条件を１５°Ｃ、２５°Ｃ、３５°Ｃのように変えることが考えられる。あるいは、湿度や光走査型内視鏡３０の先端部３２ａの押圧状態を変えて駆動パラメータを測定することもできる。光走査型内視鏡３０が実際の観察に使用される場合は、環境条件に応じた駆動パラメータをメモリ３６から読みだして、駆動条件を設定することができる。また、光走査型内視鏡３０のズーム状態、即ち、照明用光ファイバ３３の先端部３３ａと投影用レンズ３８ａ，３８ｂとの距離等の観察条件に応じて、駆動パラメータを測定してメモリ３６に格納することもできる。
【００６４】
本発明によれば、上記駆動条件設定装置を用いて、上述の駆動条件設定手順に従って駆動パラメータを決定しているので、光走査装置に適切な駆動条件を設定できる。これによって、光走査型内視鏡３０は観察時においても、Ｘ方向およびＹ方向の共振周波数ｆｘ，ｆｙから離した駆動周波数ｆで、走査軌跡の振幅が目標振幅Ｄとなるように走査をするので、所望とする視野範囲を走査することができる。また、駆動周波数ｆを共振周波数ｆｘ，ｆｙから離しているので、温度変化等の環境変化が生じても、走査軌跡に歪みや中抜けが生じにくく、安定した走査軌跡で光走査をすることができる。
【００６５】
さらに、Ｘ方向の駆動電圧およびＹ方向の駆動電圧を、圧電素子４２ａ〜４２ｄの安全を見込んだ最大の印加電圧Ｖｍａｘ以下の適正な電圧値とすることによって、アクチュエータ３４へ過度の電圧又は電流が印加されることにより、故障や寿命の劣化が生じることを抑制することができる。また、共振周波数ｆｘ，ｆｙから所定値離れた周波数から、共振周波数に徐々に近づけながら駆動周波数を決定するので、光ファイバの先端部が共振周波数で振動され、ファイバの振幅が大きくなりすぎるために破損が生じることを避けることができる。
【００６６】
さらに、Ｘ方向とＹ方向とについて、それぞれ、走査軌跡の振幅が目標振幅Ｄに調整されるので、アクチュエータ３４の構造に製造上のバラツキがあっても、直交する２軸方向の振幅が等しい走査を行うことができる。また、楕円度γが所定値より大きくなるように位相調整を行い、Ｘ方向の駆動信号とＹ方向の駆動信号の位相差を決定したので、最外周が真円に近いスパイラル走査軌跡となるように、照明用光ファイバ３３を走査させることができる。さらに、決定された駆動パラメータを用いて、スパイラル走査の軌跡を評価し、軌跡の歪みや中抜けを確認するようにしたので、不良を把握することができる。
【００６７】
また、駆動条件の決定手順をアルゴリズムとして規定したので、各光走査型内視鏡３０ごとに、駆動条件設定装置によって自動的に駆動条件を決定することが可能である。さらに、決定された駆動条件を駆動パラメータとして、光走査型内視鏡３０内部のメモリにダウンロードすることができるので、光走査型内視鏡への駆動条件の設定も自動化できる。
【００６８】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。たとえば、光走査装置の光ファイバを駆動する方法としては圧電素子を用いる方法に限られず、電磁コイルと永久磁石とを用いた電磁的な駆動方法によりアクチュエータを構成することもできる。その場合、駆動回路はアクチュエータに印加する電圧を制御するものに代えて、電流を制御するようにする。
【００６９】
さらに、上記実施の形態において、制御部、光源部、駆動回路、演算回路および記憶部を同一の駆動条件設定装置本体に内蔵されるものとしたが、これらは、別体のハードウエアとしても良い。また、上記実施の形態は、光走査装置の出荷前の駆動条件の設定に適用するものとしたが、これに限られず、使用開始後の光走査装置の駆動条件を調整するために適用することもできる。さらに、上記実施の形態では、内視鏡観察用の制御装置本体とは別に、駆動条件設定装置本体を設けたが、駆動条件設定装置本体の機能を内視鏡観察用の制御装置本体に内蔵させて、使用者がＰＳＤと接続して駆動条件の調整を行えるようにしても良い。
【００７０】
走査軌跡検出手段としては、ＰＳＤを用いたがこれに限られない。例えば、ＣＣＤなどの画像センサを走査装置からの光の集光位置に配置しても良い。あるいは、照明光の照射位置にスクリーンを配置して、スクリーン上で観察される照明光の走査軌跡を使用者が目視で確認して、入力装置を介して操作して各種駆動パラメータを設定するようにしても良い。
【００７１】
また、目標振幅としては、上記実施の形態ではＰＳＤ受光面で検出される走査軌跡の振幅としたが、走査軌跡の振幅を投影光学系の倍率で割った値を目標振幅としても良い。この場合は、目標振幅は光ファイバ先端部の振幅となる。また、目標振幅に走査振幅を近づけるための駆動電圧の調整は、例えば、駆動回路の電圧アンプのゲインを調整することによって行うことができる。同様に、電磁的な駆動方法を用いる場合は、電流アンプのゲイン調整により駆動電流を調整することができる。
【００７２】
また、光走査装置は光走査型内視鏡に限られず、ファイバを走査する光走査型顕微鏡や光走査型投影装置（プロジェクタ）に適用することも可能である。また、上記実施の形態では、光走査装置である光走査型内視鏡は、光源および駆動回路を備えていなかったが、これらを内蔵する光走査装置に対しても本発明を適用することができる。その場合、駆動条件設定装置は、少なくとも光走査装置に接続される駆動条件設定装置本体の制御部と、走査軌跡検出手段と、走査軌跡検出手段が検出した位置情報を格納する記憶装置を含み、制御部の制御のもと光走査装置の光源および駆動回路を駆動してファイバを走査させ、光スポットの位置をＰＳＤにより検出して、駆動条件の設定を行い駆動パラメータを記憶装置に格納すれば良い。その他、駆動条件設定装置の構成としては、種々の変形形態が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明に係る駆動条件設定装置および駆動条件設定方法は、光走査装置の製品出荷前の駆動条件設定等に好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０    駆動条件設定装置本体
１１    制御部
１２    光源部
１３    駆動回路
１４    演算回路
１５    記憶部
１６    照明用光ファイバ
１７    駆動信号線
１８    表示装置
１９    入力装置
２０    ＰＳＤ
２１    検出信号線
３０    光走査型内視鏡
３１    接続部
３２    挿入部
３２ａ    先端部
３３    照明用光ファイバ
３３ａ    先端部
３３ｂ    揺動部
３４    アクチュエータ
３５    駆動信号線
３６    メモリ
３７    受光用光ファイバ
３７ａ    先端部
３８ａ，３８ｂ    投影用レンズ
３９    取付環
４０    アクチュエータ管
４１    ファイバ保持部材
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ    圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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