(57)【要約】【課題】軸方向の基準となる位置の変動を防止できる位置制御装置を提供する。【解決手段】位置制御装置を、軸方向に沿って変位可能な変位ユニットと、変位ユニットの位置に応じて電気抵抗値が変化する第１の可変抵抗ユニットと、電気抵抗値に基づいて、変位ユニットの位置を検出する検出ユニットから構成する。この構成において、電気抵抗値は、変位ユニットが所定の変位範囲内に位置する場合に、第１の電気抵抗値を取り、変位範囲外に位置する場合に、第２の電気抵抗値を取る。第１の電気抵抗値は、変位ユニットの位置に応じて所定の範囲内で変化し、第２の電気抵抗値は、所定の範囲の上限値よりも所定値以上大きな値または所定の範囲の下限値よりも所定値以上小さな値を取る。検出ユニットは、電気抵抗値が第１と第２の電気抵抗値との間に設定された閾値を跨いだ時の変位ユニットの位置を、所定の変位範囲の内外の境界位置として検出する。【選択図】図２
2015134004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に沿って変位可能な変位ユニットと、
前記変位ユニットの位置に応じて電気抵抗値が変化する第１の可変抵抗ユニットと、
前記第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値に基づいて、前記変位ユニットの位置を検出する検出ユニットと、を備え、
前記第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値は、
前記変位ユニットが所定の変位範囲内に位置する場合に、第１の電気抵抗値を取り、
前記変位ユニットが前記所定の変位範囲外に位置する場合に、第２の電気抵抗値を取り、
前記第１の電気抵抗値は、前記変位ユニットの位置に応じて所定の電気抵抗値の範囲内で変化し、
前記第２の電気抵抗値は、前記所定の電気抵抗値の範囲の上限値よりも所定値以上大きな値または該所定の電気抵抗値の範囲の下限値よりも前記所定値以上小さな値を取り、
前記検出ユニットは、前記第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値が前記第１の電気抵抗値と前記第２の電気抵抗値との間に設定された閾値を跨いだ時の前記変位ユニットの位置を、前記所定の変位範囲内と該所定の変位範囲外との境界位置として検出する、
位置制御装置。
【請求項２】
前記第１の可変抵抗ユニットは、
可変抵抗と、
前記軸方向に沿う可変抵抗の少なくとも一端に隣接して設けられた抵抗と、
前記変位ユニットの位置に応じて前記可変抵抗および前記抵抗との相対位置が変化する接触子と、を備え、
前記接触子は、
前記変位ユニットが前記所定の変位範囲内に位置する場合に、前記可変抵抗に接触し、接触状態を維持したまま摺動し、
前記変位ユニットが前記所定の変位範囲外に位置する場合に、前記抵抗に接触し、接触状態を維持したまま摺動する、
請求項１に記載の位置制御装置。
【請求項３】
前記抵抗は、
前記可変抵抗の一端に隣接して設けられた第１の抵抗と、
前記可変抵抗の他端に隣接して設けられた第２の抵抗と、を含み、
前記第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値は、
前記接触子が前記第１の抵抗と接触している場合に、前記所定の電気抵抗値の範囲の上限値よりも前記所定値以上大きな値を取り、
前記接触子が前記第２の抵抗と接触している場合に、前記所定の電気抵抗値の範囲の下限値よりも前記所定値以上小さな値を取り、
前記検出ユニットは、
前記第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値が前記上限値と前記所定値以上大きな値との間に設定された閾値を跨いだ時の前記変位ユニットの位置を、第１の前記境界位置として検出し、
前記第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値が前記下限値と前記所定値以上小さな値との間に設定された閾値を跨いだ時の前記変位ユニットの位置を、第２の前記境界位置として検出する、
請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項４】
前記変位ユニットの位置に応じて電気抵抗値が変化する第２の可変抵抗ユニットを更に備え、
前記検出ユニットは、前記第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値が前記第１の電気抵抗値と前記第２の電気抵抗値との間に設定された閾値を跨いだ時、前記第２の可変抵抗ユニットの電気抵抗値に基づいて前記変位ユニットの位置が前記所定の変位範囲内と該所定の変位範囲外との前方側の境界位置であるか後方側の境界位置であるかを検出する、
請求項１又は請求項２に記載の位置制御装置。
【請求項５】
前記可変抵抗近傍の温度を検出する温度センサを更に備え、
前記検出ユニットは、更に前記温度に基づいて、前記変位ユニットの位置を検出する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡に用いる位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人の体腔内の生体組織を撮像する光走査型内視鏡が知られている。光走査型内視鏡は、光ファイバから射出された照射光で体腔内の生体組織を走査し、走査された生体組織からの戻り光に基づいて走査領域の撮像画像を生成する。このような光走査型内視鏡の具体的構成が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の光走査型内視鏡は、光ファイバの位置を制御する位置制御装置を備えている。位置制御装置は、光ファイバを光ファイバの軸方向と直交する面内で走査するための面内走査ユニットと、面内走査ユニットを軸方向に変位させるアクチュエータを備えている。面内走査ユニットにより、光ファイバの端部を２次元的に走査させることで、生体組織の２次元的な撮像画像を得ることができる。また、アクチュエータにより、光ファイバの端部を軸方向に変位させることで、撮像する生体組織の深さを変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２１７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の位置制御装置では、面内走査ユニットの軸方向の位置を制御するアクチュエータが、個体差や温度依存性を有していると、軸方向の基準となる位置が変動してしまう場合があった。この基準位置の変動によって、アクチュエータによる面内走査ユニットの位置制御の精度低下や、面内走査ユニットの位置がアクチュエータによって制御可能な範囲を越えてしまうことによる位置制御装置の故障が引き起こされる可能性があった。
【０００５】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、軸方向の基準となる位置の変動を防止できる位置制御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】
【０００６】
本発明の実施形態の位置制御装置は、軸方向に沿って変位可能な変位ユニットと、変位ユニットの位置に応じて電気抵抗値が変化する第１の可変抵抗ユニットと、第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値に基づいて、変位ユニットの位置を検出する検出ユニットと、を備える。第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値は、変位ユニットが所定の変位範囲内に位置する場合に、第１の電気抵抗値を取り、変位ユニットが所定の変位範囲外に位置する場合に、第２の電気抵抗値を取り、第１の電気抵抗値は、変位ユニットの位置に応じて所定の電気抵抗値の範囲内で変化し、第２の電気抵抗値は、所定の電気抵抗値の範囲の上限値よりも所定値以上大きな値または所定の電気抵抗値の範囲の下限値よりも所定値以上小さな値を取り、検出ユニットは、第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値が第１の電気抵抗値と第２の電気抵抗値との間に設定された閾値を跨いだ時の変位ユニットの位置を、所定の変位範囲内と所定の変位範囲外との境界位置として検出する。
【０００７】
このように、変位ユニットの変位範囲に設けられた境界位置の前後において、検出される可変抵抗ユニットの電気抵抗値に所定値以上変化するようにギャップを持たせることにより、部品個体差や使用環境による可変抵抗ユニットの電気抵抗値のバラつきが吸収され、境界位置の検出誤差が防止される。
【０００８】
また、第１の可変抵抗ユニットは、可変抵抗と、軸方向に沿う可変抵抗の少なくとも一端に隣接して設けられた抵抗と、変位ユニットの位置に応じて可変抵抗および抵抗との相対位置が変化する接触子と、を備えてもよい。この場合、接触子は、変位ユニットが所定の変位範囲内に位置する場合に、可変抵抗に接触し、接触状態を維持したまま摺動し、変位ユニットが所定の変位範囲外に位置する場合に、抵抗に接触し、接触状態を維持したまま摺動する。
【０００９】
また、抵抗は、可変抵抗のそれぞれの端部に隣接して設けられた第１の抵抗および第２の抵抗を含んでもよい。この場合、第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値は、接触子が第１の抵抗と接触している場合に、所定の電気抵抗値の範囲の上限値よりも所定値以上大きな値を取り、接触子が第２の抵抗と接触している場合に、所定の電気抵抗値の範囲の下限値よりも所定値以上小さな値を取り、検出ユニットは、第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値が上限値と所定値以上大きな値との間に設定された閾値を跨いだ時の変位ユニットの位置を、第１の境界位置として検出し、第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値が下限値と所定値以上小さな値との間に設定された閾値を跨いだ時の変位ユニットの位置を、第２の境界位置として検出する。
【００１０】
また、位置制御装置は、変位ユニットの位置に応じて電気抵抗値が変化する第２の可変抵抗ユニットを更に備えてもよい。この場合、検出ユニットは、第１の可変抵抗ユニットの電気抵抗値が第１の電気抵抗値と第２の電気抵抗値との間に設定された閾値を跨いだ時、第２の可変抵抗ユニットの電気抵抗値に基づいて変位ユニットの位置が所定の変位範囲の前方側の境界位置であるか後方側の境界位置であるかを検出する。
【００１１】
また、位置制御装置は、可変抵抗近傍の温度を検出する温度センサを更に備えてもよい。この場合、検出ユニットは、更に温度に基づいて、変位ユニットの位置を検出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の位置制御装置によれば、軸方向の基準となる位置の変動を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態における内視鏡システムのブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における位置制御装置の内部構造図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における可変抵抗ユニットの電気的な接続の模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における接触子の位置と可変抵抗ユニットの電気抵抗値の関係を表すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施形態における演算回路の一部であるブリッジ回路の回路図である。
【図６】本発明の第１の実施形態におけるフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態における位置制御装置の内部構造図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における可変抵抗ユニットの電気的な接続の模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における接触子の位置と可変抵抗ユニットの電気抵抗値の関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態における位置制御装置２１について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態における位置制御装置２１を備える内視鏡システム１００のブロック図である。内視鏡システム１００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で体腔内の生体組織を観察するのに好適に構成されている。図１に示されるように、内視鏡システム１００は、光走査型内視鏡２００、プロセッサ部３００およびモニタ４００を備えている。
【００１６】
光走査型内視鏡２００は、光ファイバ２０、位置制御装置２１、走査ドライバ２２、光コネクタ２３、電気コネクタ２４、サブＣＰＵ２５およびサブメモリ２６を備えている。
【００１７】
プロセッサ部３００は、光源３０、光ファイバ３１、光分波合波部３２、光ファイバ３３、光ファイバ３４、受光器３５、信号処理回路３６、ＣＰＵ３７およびＣＰＵメモリ３８を備えている。
【００１８】
光源３０は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の各色のレーザ光を混合することにより生成された白色光を射出する。なお、光源３０は、上記の白色光を射出する光源に限られない。別の形態の光源３０として、例えば蛍光観察用の励起光を射出するレーザ光源が考えられる。
【００１９】
光源３０から射出された白色光（以下、「照射光」と記す。）は、光ファイバ３１を介して光分波合波部３２に入射される。光分波合波部３２は、例えば光ファイバカップラであり、光ファイバ３１より入射された照射光を光ファイバ３３に入射させる。光ファイバ３３に入射された照射光は、光コネクタ２３を介して光走査型内視鏡２００に入射される。
【００２０】
光走査型内視鏡２００に入射された照射光は、光ファイバ２０、位置制御装置２１を介して人の体腔内の生体組織に照射される。生体組織に照射された照射光は生体組織で反射され、物体光として位置制御装置２１に入射される。位置制御装置２１に入射された物体光は、光ファイバ２０、光コネクタ２３、光ファイバ３３を介して光分波合波部３２に入射される。
【００２１】
光分波合波部３２に入射された物体光は、光ファイバ３４を介して受光器３５に入射される。受光器３５に入射された物体光は、電気信号に変換されて信号処理回路３６に送信される。信号処理回路３６は、受光器３５より受信した電気信号に対して所定の処理を施して撮像信号を生成しモニタ４００に出力する。モニタ４００は、信号処理回路３６より受信した撮像信号に基づいて撮像画像を表示する。
【００２２】
サブメモリ２６は、光走査型内視鏡２００の識別情報や各種プロパティなどの種々の情報を格納している。サブＣＰＵ２５は、光走査型内視鏡２００のシステム起動時にサブメモリ２６から情報を読み出して、電気コネクタ２４を介してＣＰＵ３７に送信する。ＣＰＵ３７は、サブＣＰＵ２５より転送された情報をＣＰＵメモリ３８に格納する。ＣＰＵ３７は、格納した制御情報を必要時に読み出して光走査型内視鏡２００の制御に必要な信号を生成し、サブＣＰＵ２５に送信する。サブＣＰＵ２５は、ＣＰＵ３７から送信された制御信号に従って走査ドライバ２２を制御する。走査ドライバ２２は、サブＣＰＵ２５の制御下で位置制御装置２１を駆動制御する。
【００２３】
図２（ａ）は、位置制御装置２１の内部構造を示す内部構造図である。図２（ｂ）は、位置制御装置２１の、図２（ａ）における線分Ａ−Ａ´で示される位置のＸＹ面内における断面図である。以下では、説明の便宜上、位置制御装置２１の長手方向（軸線方向）をＺ方向と定義し、Ｚ方向に直交しかつ互いに直交する２方向をそれぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向と定義する。
【００２４】
図２（ａ）に示されるように、位置制御装置２１は、アウターチューブ４０を備えている。アウターチューブ４０内には、インナーチューブ４２、アクチュエータ４３、可変抵抗ユニット４８、温度センサ５１およびカバーガラス４４が配置されている。アウターチューブ４０、インナーチューブ４２はそれぞれ、不図示の配線を備えている。アウターチューブ４０の配線とインナーチューブ４２の配線は、フレキシブルケーブル５２を介して電気的に接続されている。また、アウターチューブ４０の配線と走査ドライバ２２とは、ケーブル５３を介して電気的に接続されている。以下では、説明の便宜上、アウターチューブ４０のカバーガラス４４が配置されている側、その反対側をそれぞれ、前方、後方と定義する。また、図２（ａ）中、Ｚ方向を示す矢印の矢じり側、矢じり側と反対側はそれぞれ、前方、後方を表す。
【００２５】
また、インナーチューブ４２内には、面内走査ユニット５５および光学系４１が配置されている。面内走査ユニット５５は、フレキシブルケーブル５２およびケーブル５３を介して走査ドライバ２２と接続されている。面内走査ユニット５５は、走査ドライバ２２から出力された駆動電圧に従い、光ファイバ２０の前方の端部をＸＹ面内で２次元的に振動させる。面内走査ユニット５５としては、例えば、圧電体を備えた圧電アクチュエータが用いられる。圧電アクチュエータの構成および動作については周知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００２６】
光ファイバ２０は、光源３０より供給された照射光を前方端面２８より射出する。前方端面２８より射出される照射光は、光学系４１およびカバーガラス４４を介して人の体腔内の生体組織を所定の軌跡で走査する。生体組織を走査した照射光の戻り光は、物体光としてカバーガラス４４に入射される。カバーガラス４４に入射された物体光は、光学系４１を介して光ファイバ２０の前方端面２８付近に集光される。光学系４１は共焦点光学系であるため、生体組織で照射光が集光する位置と、光ファイバ２０の前方端面２８付近で集光される位置とは光学的に共役である。光ファイバ２０のコア径は非常に小さいため、生体組織からの物体光のうち、その走査位置に対応する物体光のみが光ファイバ２０に入射される。光ファイバ２０に入射された物体光は、光コネクタ２３、光分波合波部３２、光ファイバ３４を介して受光器３５で受光されて電気信号に変換される。信号処理回路３６は、この電気信号を光ファイバ２０のＸＹ面内の振動に同期させながら処理して撮像信号を生成する。モニタ４００は、信号処理回路３６で生成された撮像信号に基づいて走査された生体組織の２次元的な撮像画像を表示する。また、アクチュエータ４３によって、インナーチューブ４２をＺ方向に変位させると、それに応じて生体組織を走査する照射光のＺ方向の位置が変化する。そのため、インナーチューブ４２をＺ方向に変位させることで、撮像画像が生成される生体組織の深さ方向（Ｚ方向）の位置を変化させることができる。
【００２７】
次に、アクチュエータ４３および可変抵抗ユニット４８の構成について説明する。
【００２８】
アクチュエータ４３は、インナーチューブ４２を後方へ変位させる形状記憶合金４５と、前方へ変位させるスプリング４６とを備える。具体的には、形状記憶合金４５は、不図示の導線を介して走査ドライバ２２と電気的に接続されている。形状記憶合金４５は、走査ドライバ２２から供給された駆動電流に従い、発熱してＺ方向に収縮（復元）する。形状記憶合金４５としては、例えばニチノールを使用することができる。また、スプリング４６は、自然長からＺ方向に初期的に圧縮挟持されている。形状記憶合金４５に駆動電流が供給されると、形状記憶合金４５がＺ方向に収縮（復元）するとともにスプリング４６が更に圧縮され、形状記憶合金４５およびスプリング４６と連結されたインナーチューブ４２が後方へ変位する。駆動電流の供給が停止されると、形状記憶合金４５の復元力が低下することに伴い、スプリング４６も復元し（Ｚ方向に伸び）、インナーチューブ４２が前方へ変位する。インナーチューブ４２の位置は、形状記憶合金４５に供給される駆動電流によって制御される。なお、アクチュエータ４３はこの構成に限定されない。別の形態のアクチュエータ４３として、例えば圧電体を用いた圧電アクチュエータや、モータを用いた電動アクチュエータなどが考えられる。
【００２９】
可変抵抗ユニット４８は、インナーチューブ４２に設けられた接触子（電気接触子）４７、アウターチューブ４０に設けられた可変抵抗４９、固定抵抗５０Ａおよび固定抵抗５０Ｂを備える。固定抵抗５０Ａ、固定抵抗５０Ｂはそれぞれ、可変抵抗４９の後方、前方に隣接して配置されている。接触子４７は、フレキシブルケーブル５２およびケーブル５３を介して走査ドライバ２２と電気的に接続されている。可変抵抗４９、固定抵抗５０Ａおよび固定抵抗５０Ｂは、アウターチューブ４０に設けられた不図示の配線およびケーブル５３を介して走査ドライバ２２と電気的に接続されている。
【００３０】
図３は、可変抵抗ユニット４８内の電気的な接続を模式的に表したものである。図３中の接点Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ、ケーブル５３と電気的に接続される。接触子４７はインナーチューブ４２に設けられているため、インナーチューブ４２と共にＺ方向に変位する。一方、各抵抗（可変抵抗４９、固定抵抗５０Ａおよび固定抵抗５０Ｂ）はアウターチューブ４０に設けられているため、Ｚ方向に変位しない。そのため、インナーチューブ４２が変位すると、接触子４７と各抵抗との相対位置が変化する。接触子４７は、各抵抗が設けられている面に付勢されており、インナーチューブ４２と共にＺ方向に変位すると、常時、可変抵抗４９、固定抵抗５０Ａまたは固定抵抗５０Ｂのいずれか１つの面上に接触し、接触状態を維持したまま摺動する。接触子４７が可変抵抗４９と接触している場合、可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１は接触位置に応じて変化する。接触子４７が固定抵抗５０Ａまたは固定抵抗５０Ｂと接触している場合、接触位置によらず、それぞれの電気抵抗値ＲａまたはＲｂは一定である。
【００３１】
図３に示されるように、変位範囲Ｗは下限位置Ｌ１と上限位置Ｌ２との間のＺ方向の範囲であり、接触子４７が変位可能な最大変位範囲よりも狭く設定されている。接触子４７の位置が変位範囲Ｗ内にある場合、接触子４７は可変抵抗４９に接触する。接触子４７の位置が下限位置Ｌ１より後方にある場合、接触子４７は固定抵抗５０Ａに接触する。接触子４７の位置が上限位置Ｌ２より前方にある場合、接触子４７は固定抵抗５０Ｂに接触する。
【００３２】
図４は、接触子４７の位置と可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１との関係を表すグラフである。図４に示されるように、可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１は、接触子４７の位置（インナーチューブ４２の位置）に応じて変化する。
【００３３】
接触子４７が可変抵抗４９に接触している場合、可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１はＲｖ１となる。電気抵抗値Ｒｖ１は、接触子４７の位置に応じて、下限抵抗値Ｒｍｉｎと上限抵抗値Ｒｍａｘとの間の範囲内でリニアに変化する。また、接触子４７が固定抵抗５０Ａまたは固定抵抗５０Ｂに接触している場合、可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１はＲａまたはＲｂで一定となる。ここで、可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１が取り得る範囲と、固定抵抗５０Ａの電気抵抗値Ｒａとの間（言い換えると、下限抵抗値Ｒｍｉｎと電気抵抗値Ｒａとの間）にはギャップＧ１がある。また、可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１が取り得る範囲と、固定抵抗５０Ｂの電気抵抗値Ｒｂとの間（言い換えると、上限抵抗値Ｒｍａｘと電気抵抗値Ｒｂとの間）にはギャップＧ２がある。
【００３４】
可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１には、２つの閾値ＴＡおよびＴＢが設定されている。閾値ＴＡは、電気抵抗値Ｒｖ１と電気抵抗値Ｒａとの間のギャップＧ１内に設けられている。閾値ＴＢは、電気抵抗値Ｒｖ１と電気抵抗値Ｒｂとの間のギャップＧ２内に設けられている。電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＡを下回ったかどうかを検出することにより、接触子４７の位置が変位範囲Ｗの下限位置Ｌ１より後方かどうかを検出することができる。また、電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＢを上回ったかどうかを検出することにより、接触子４７の位置が変位範囲Ｗの上限位置Ｌ２より前方かどうかを検出することができる。なお、可変抵抗４９、固定抵抗５０Ａおよび固定抵抗５０Ｂは、電気抵抗値について個体差や温度依存性を有している。ギャップＧ１は、このような個体差がある場合や温度変化に伴い電気抵抗値が変化した場合にも、閾値ＴＡが下限抵抗値Ｒｍｉｎと電気抵抗値Ｒａとの間に収まるように十分に大きく設定されている。ギャップＧ２も同じく、このような個体差がある場合や温度変化に伴い電気抵抗値が変化した場合にも、閾値ＴＢが上限抵抗値Ｒｍａｘと電気抵抗値Ｒｂとの間に収まるように十分に大きく設定されている。
【００３５】
可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１は、不図示の演算回路を用いて測定される。図５は、演算回路の一部であるブリッジ回路の一例を表している。図５において、可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値はＲ１、その他の演算回路内の抵抗はＲ２〜Ｒ４として記載されている。Ａ−Ｂ間に所定の電圧Ｖ０が印加されると、Ｃ−Ｄ間には次式で表される電圧Ｖが発生する。
2015134004.tif 000003
ここで、Ｒ１〜Ｒ４が、いずれも同じ電気抵抗値Ｒとすると、上の式から、Ｃ−Ｄ間の電圧Ｖはゼロとなる。
【００３６】
接触子４７が変位すると、可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値ＲがＲ＋ΔＲへ変化する。電気抵抗値の変化ΔＲが、電気抵抗値Ｒよりも十分小さく、Ｒ＞＞ΔＲの関係を有すると仮定すると、Ｃ−Ｄ間の電圧Ｖは次式で表される。
2015134004.tif 000004
この式を用いることで、測定された電圧Ｖから、電気抵抗値の変化ΔＲ、および、電気抵抗値Ｒ＋ΔＲが算定される。この算定された電気抵抗値Ｒ＋ΔＲと図４に示されるグラフを用いることで、接触子４７（インナーチューブ４２）の位置が算定される。
【００３７】
次に、フローチャートを用いて、インナーチューブ４２（接触子４７）をＺ方向に変位させる動作について説明する。図６は、内視鏡システム１００の動作フローのうち、インナーチューブ４２のＺ方向の変位に関する動作フローである。
【００３８】
内視鏡システム１００が起動されると、インナーチューブ４２を変位させるためのシステムもあわせて起動される（Ｓ１０１）。
【００３９】
処理ステップＳ１０２では、インナーチューブ４２の原点位置の検出が行われる。原点位置の検出は、可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１を用いて検出される。原点位置には、例えば、変位範囲Ｗの下限位置Ｌ１または上限位置Ｌ２が用いられる。以下では、下限位置Ｌ１を原点位置として検出する方法について説明する。
【００４０】
原点位置の検出方法を図４を用いて説明する。システムが起動すると可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１が測定される。測定された電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＡを上回っている場合、インナーチューブ４２は変位範囲Ｗ内、または、上限位置Ｌ２よりも前方の位置にある。そのため、インナーチューブ４２はアクチュエータ４３によって後方へ変位される。インナーチューブ４２の後方への変位に伴って電気抵抗値Ｒ１が変化し、電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＡを下回った時、インナーチューブ４２が原点位置（下限位置Ｌ１）に達したと判定される。また、システム起動後に測定された電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＡを下回っている場合、インナーチューブ４２は下限位置Ｌ１よりも後方の位置にある。そのため、インナーチューブ４２はアクチュエータ４３によって前方へ変位される。インナーチューブ４２が前方へ変位され、電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＡを上回った時、インナーチューブ４２が原点位置（下限位置Ｌ１）に達したと判定される。これにより、システム起動時のインナーチューブ４２の位置に拘わらず、原点位置（下限位置Ｌ１）が検出される。
【００４１】
処理ステップＳ１０２において、原点位置（下限位置Ｌ１）が検出されない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、内視鏡システム１００に問題が発生していると判断され、エラー情報が出力される（Ｓ２０２）。そして、インナーチューブ４２を変位させるためのシステムは停止する（Ｓ４００）。一方、正常に原点位置（下限位置Ｌ１）が検出されると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、次の処理ステップＳ１０３が実行される。
【００４２】
処理ステップＳ１０３では、インナーチューブ４２が、処理ステップＳ１０２で検出された原点位置（下限位置Ｌ１）よりも前方に微小量だけ変位される。これにより、接触子４７は、固定抵抗５０Ａではなく、可変抵抗４９と接触し、電気抵抗値Ｒ１はＲｖ１（可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１のほぼ最小値）となる。このように、アクチュエータ４３を微小量だけ変位させるのは、インナーチューブ４２が実質的に原点位置（下限位置Ｌ１）にあることを保証するためである。例えば、接触子４７が固定抵抗５０Ａと接触している場合、インナーチューブ４２が原点位置（下限位置Ｌ１）にあるか原点位置（下限位置Ｌ１）より後方にあるかが区別できない。それに対し、接触子４７が可変抵抗４９と接触している場合、電気抵抗値Ｒ１は閾値ＴＡを上回っているため、インナーチューブ４２が実質的に原点位置（下限位置Ｌ１）にあることが保証される。
【００４３】
処理ステップＳ１０４では、ホーム位置が計算される。ホーム位置は、変位範囲Ｗ内に設定されており、例えば、下限位置Ｌ１と上限位置Ｌ２との中間地点である。処理ステップＳ１０２で検出される原点位置（下限位置Ｌ１）は、可変抵抗ユニット４８内の可変抵抗４９と固定抵抗５０Ａとの物理的な位置関係に基づいてハード的に検出される。それに対し、ホーム位置は、可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１に基づきソフト的に計算される。インナーチューブ４２の位置と可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１との関係は、サブメモリ２６またはその他の記憶領域に予め保存されている。この関係を用いることで、下限位置Ｌ１と上限位置Ｌ２との中間地点の電気抵抗値Ｒｖ１が計算される。
【００４４】
なお、光走査型内視鏡２００が挿入される体腔内の温度や可変抵抗４９の個体差などによって、可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１が変化する可能性がある。この場合、予め保存されているインナーチューブ４２の位置と電気抵抗値Ｒｖ１との関係に誤差が生じる。そのため、処理ステップＳ１０４では、インナーチューブ４２の位置と電気抵抗値Ｒｖ１との関係のキャリブレーションが実行される。キャリブレーションは、温度センサ５１によって検出された温度を用いてもよく、可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１の実測値を用いてもよい。
【００４５】
可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１が温度依存性を有しており、この温度依存性が既知である場合は、温度センサ５１を用いたキャリブレーションが実行される。すなわち、温度センサ５１によって検出された温度に基づいてインナーチューブ４２の位置と可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１との関係が補正される。また、可変抵抗４９が電気抵抗値Ｒｖ１に個体差を有している場合は、電気抵抗値Ｒｖ１の実測値を用いたキャリブレーションが実行される。この場合、可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１が下限位置Ｌ１と上限位置Ｌ２との間で測定される。この測定結果を用いることで、インナーチューブ４２の位置と電気抵抗値Ｒｖ１との関係を決定することができる。なお、キャリブレーションは、上記の２つの方法の両方を用いても良い。また、温度依存性や個体差以外に可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１が変化する要因がある場合、それを補正するキャリブレーションが実行されてもよい。
【００４６】
なお、原点位置には、上記のような誤差は発生しない。原点位置である下限位置Ｌ１および上限位置Ｌ２は、可変抵抗４９と固定抵抗５０Ａとの物理的な境界、および、可変抵抗４９と固定抵抗５０Ｂとの物理的な境界である。そのため、電気抵抗値Ｒ１に温度依存性や個体差がある場合においても、原点位置はそれらの影響を受けない。
【００４７】
処理ステップＳ１０４においてホーム位置が計算できない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、内視鏡システム１００に問題が発生していると判断され、エラー情報が出力される（Ｓ２０４）。そして、インナーチューブ４２を変位させるためのシステムは停止する（Ｓ４００）。
【００４８】
処理ステップＳ１０４においてホーム位置が計算された場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、処理ステップＳ１０５が実行される。処理ステップＳ１０５では、測定される電気抵抗値Ｒ１が処理ステップＳ１０４で計算されたホーム位置の電気抵抗値Ｒｖ１と一致する位置までインナーチューブ４２が変位される。インナーチューブ４２がホーム位置まで変位されると、インナーチューブ４２を変位させるためのシステムの起動が完了されたと判定される（Ｓ１０６）。
【００４９】
処理ステップＳ１０７では、内視鏡システム１００の使用者が観察したい位置に合わせて自動でまたはマニュアル操作によりインナーチューブ４２が変位される。マニュアル操作の場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、使用者により不図示のコントローラを介したインナーチューブ４２の変位が指示される（Ｓ１０８）。
【００５０】
マニュアル操作による指示がインナーチューブ４２の前方への変位である場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１が測定される。測定される電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＢよりも小さい場合（Ｓ１０９：Ｎｏ）、インナーチューブ４２は前方に変位される（Ｓ１１０）。また、測定される電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＢに達している場合（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、インナーチューブ４２は変位されない。
【００５１】
マニュアル操作による指示がインナーチューブ４２の後方への変位である場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１が測定される。測定される電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＡよりも大きい場合（Ｓ１１１：Ｎｏ）、インナーチューブ４２は後方に変位される（Ｓ１１２）。また、測定される電気抵抗値Ｒ１が閾値ＴＡに達している場合（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、インナーチューブ４２は変位されない。
【００５２】
次に、インナーチューブ４２を自動で指定位置に変位させる場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）について説明する。指定位置は、例えば規定のまたは使用者により指定される、変位範囲Ｗ内の位置である。指定位置に関する設定情報は、内視鏡システム１００の所定の記憶領域に保存される。
【００５３】
上記記憶領域に保存されている指定位置への変位が操作により指示された場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、処理ステップＳ１１４が実行される。
【００５４】
処理ステップＳ１１４では、上記記憶領域から指定位置に関する設定情報が読み出される。設定情報には、指定位置に対応する可変抵抗４９の電気抵抗値Ｒｖ１の情報が含まれている。上記記憶領域から設定情報が読み出されると、測定される電気抵抗値Ｒ１が設定情報に含まれる電気抵抗値Ｒｖ１と一致する位置までインナーチューブ４２が自動で変位される。
【００５５】
また、インナーチューブ４２の現在位置を新規指定位置として保存する操作が行われた場合（Ｓ１１３：Ｎｏ、Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、現在の可変抵抗ユニット４８の電気抵抗値Ｒ１に関する情報が、設定情報として記憶領域に保存される（Ｓ１１６）。なお、記憶領域には複数の設定情報が保存可能であり、保存される各設定情報には、互いに識別されるように、番号などのタグが付与される。
【００５６】
インナーチューブ４２の変位や指定位置に関する設定情報の保存が行われたあと、使用者によりインナーチューブ４２の変位に関する処理の終了が指示された場合（Ｓ３００：Ｙｅｓ）、インナーチューブ４２を変位させるためのシステムは停止する（Ｓ４００）。また、使用者によりインナーチューブ４２の変位に関する処理の終了が指示されない場合（Ｓ３００：Ｎｏ）、内視鏡システム１００は、処理ステップＳ１０７に戻り、使用者からの指示を待機する。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態における位置制御装置１２１について説明する。図７(
ａ）は、第２の実施形態における位置制御装置１２１の内部構造を示す内部構造図である。図７（ｂ）は、位置制御装置１２１の、図７（ａ）における線分Ｂ−Ｂ´で示される位置のＸＹ面内における断面図である。第２の実施形態における位置制御装置１２１は、可変抵抗ユニットの構成および動作が異なること以外は、第１の実施形態における内視鏡システム１００と同じである。
【００５８】
第２の実施形態における位置制御装置１２１は、可変抵抗ユニット１４８Ａと可変抵抗ユニット１４８Ｂ（図７（ａ）では不図示）とを備える。図７（ｂ）に示されるように、可変抵抗ユニット１４８Ａと可変抵抗ユニット１４８Ｂとは、Ｘ方向に並んで配置されている。
【００５９】
図８は、可変抵抗ユニット１４８Ａおよび可変抵抗ユニット１４８Ｂの電気的な接続を模式的に表したものである。図７および図８に示されるように、可変抵抗ユニット１４８Ａは、インナーチューブ４２に設けられた接触子１４７Ａと、アウターチューブ４０に設けられた可変抵抗１４９および２つの絶縁体（電気抵抗値が実質的に無限大の固定抵抗）１５１Ａを備える。２つの絶縁体１５１Ａはそれぞれ、可変抵抗１４９の前方、後方に隣接して配置されている。可変抵抗ユニット１４８Ｂは、インナーチューブ４２に設けられた接触子１４７Ｂと、アウターチューブ４０に設けられた固定抵抗１５０および絶縁体１５１Ｂを備える。絶縁体１５１Ｂは、固定抵抗１５０の後方に配置されている。接触子１４７Ａ、接触子１４７Ｂはそれぞれ、フレキシブルケーブル５２およびケーブル５３を介して走査ドライバ２２と電気的に接続されている。可変抵抗１４９、固定抵抗１５０はそれぞれ、アウターチューブ４０に設けられた不図示の配線およびケーブル５３を介して走査ドライバ２２と電気的に接続されている。
【００６０】
図８中の接点Ｐ３〜Ｐ６はそれぞれ、ケーブル５３と電気的に接続される。接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂはインナーチューブ４２に設けられているため、インナーチューブ４２と共にＺ方向に変位する。一方、各抵抗（可変抵抗１４９、固定抵抗１５０、絶縁体１５１Ａおよび絶縁体１５１Ｂ）はアウターチューブ４０に設けられているため、Ｚ方向に変位しない。
【００６１】
インナーチューブ４２が変位すると、接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂと各抵抗との相対位置が変化する。接触子１４７Ａ、接触子１４７Ｂはそれぞれ、各抵抗が設けられている面に付勢されている。インナーチューブ４２がＺ方向に変位すると、接触子１４７Ａは、常時、可変抵抗１４９または２つの絶縁体１５１Ａのいずれか１つの面上に接触し、接触状態を維持したまま摺動する。また、接触子１４７Ｂは、常時、固定抵抗１５０または絶縁体１５１Ｂのいずれか１つの面上に接触し、接触状態を維持したまま摺動する。接触子１４７Ａが可変抵抗１４９と接触している場合、可変抵抗１４９の電気抵抗値Ｒｖ２は接触位置に応じて変化する。接触子１４７Ｂが固定抵抗１５０と接触している場合、接触位置によらず、固定抵抗１５０の電気抵抗値Ｒｃは一定である。
【００６２】
図８に示されるように、可変抵抗１４９と固定抵抗１５０は、Ｚ方向において前方および後方の端が互いにずれるように配置されている。ここで、図８に示されるように、絶縁体１５１Ａと絶縁体１５１Ｂとが隣接して並ぶＺ方向の重複変位範囲がＷ１と定義され、可変抵抗１４９と絶縁体１５１Ｂとが隣接して並ぶＺ方向の重複変位範囲がＷ２と定義され、可変抵抗１４９と固定抵抗１５０とが隣接して並ぶＺ方向の重複変位範囲がＷ３と定義され、絶縁体１５１Ａと固定抵抗１５０とが隣接して並ぶＺ方向の重複変位範囲がＷ４と定義される。重複変位範囲Ｗ２と重複変位範囲Ｗ３とを合わせた変位範囲が、第１の実施形態における下限位置Ｌ１と上限位置Ｌ２との間の変位範囲Ｗに相当する。説明を加えると、重複変位範囲Ｗ１は下限位置Ｌ１よりも後方の変位範囲であり、重複変位範囲Ｗ４は上限位置Ｌ２よりも前方の変位範囲である。
【００６３】
接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂの位置が重複変位範囲Ｗ１にある場合、接触子１４７Ａ、接触子１４７Ｂはそれぞれ、絶縁体１５１Ａ、絶縁体１５１Ｂに接触する。接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂの位置が重複変位範囲Ｗ２にある場合、接触子１４７Ａ、接触子１４７Ｂはそれぞれ、可変抵抗１４９、絶縁体１５１Ｂに接触する。接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂの位置が重複変位範囲Ｗ３にある場合、接触子１４７Ａ、接触子１４７Ｂはそれぞれ、可変抵抗１４９、固定抵抗１５０に接触する。接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂの位置が重複変位範囲Ｗ４にある場合、接触子１４７Ａ、接触子１４７Ｂはそれぞれ、絶縁体１５１Ａ、固定抵抗１５０に接触する。
【００６４】
図９は、接触子１４７Ａの位置と可変抵抗ユニット１４８Ａの電気抵抗値Ｒ５Ａとの関係および接触子１４７Ｂの位置と可変抵抗ユニット１４８Ｂの電気抵抗値Ｒ５Ｂとの関係を表すグラフである。図９に示されるように、可変抵抗ユニット１４８Ａの電気抵抗値Ｒ５Ａは、接触子１４７Ａの位置（インナーチューブ４２の位置）に応じて変化する。また、可変抵抗ユニット１４８Ｂの電気抵抗値Ｒ５Ｂは、接触子１４７Ｂの位置（インナーチューブ４２の位置）に応じて変化する。
【００６５】
接触子１４７Ａが可変抵抗１４９に接触している場合、可変抵抗ユニット１４８Ａの電気抵抗値Ｒ５ＡはＲｖ２となる。電気抵抗値Ｒｖ２は、接触子１４７Ａの位置に応じて、下限抵抗値Ｒｍｉｎと上限抵抗値Ｒｍａｘとの間の範囲でリニアに変化する。また、接触子１４７Ａが絶縁体１５１Ａと接触している場合、電気抵抗値Ｒ５Ａは無限大となる。
【００６６】
一方、接触子１４７Ｂが固定抵抗１５０に接触している場合、可変抵抗ユニット１４８Ｂの電気抵抗値Ｒ５ＢはＲｃで一定となる。また、接触子１４７Ｂが絶縁体１５１Ｂと接触している場合、電気抵抗値Ｒ５Ｂは無限大となる。
【００６７】
可変抵抗ユニット１４８Ａの電気抵抗値Ｒ５Ａ、可変抵抗ユニット１４８Ｂの電気抵抗値Ｒ５Ｂには、共通の閾値ＴＣが設定されている。閾値ＴＣは、可変抵抗１４９の電気抵抗値Ｒｖ２の取り得る値よりも大きく、かつ、固定抵抗１５０の電気抵抗値Ｒｃよりも大きい値に設定されている。そのため、電気抵抗値Ｒ５Ａが閾値ＴＣを下回っているかどうかを検出することにより、接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂの位置（インナーチューブ４２の位置）が変位範囲Ｗ内にあるかどうかを検出することができる。電気抵抗値Ｒ５Ａが閾値ＴＣを上回った時、電気抵抗値Ｒ５Ｂに基づいて接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂの位置（インナーチューブ４２の位置）が下限位置Ｌ１であるか上限位置Ｌ２であるかが検出される。具体的には、電気抵抗値Ｒ５Ｂが閾値ＴＣを上回っていれば、接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂの位置（インナーチューブ４２の位置）が下限位置Ｌ１であると検出され、電気抵抗値Ｒ５Ｂが閾値ＴＣを下回っていれば、接触子１４７Ａおよび接触子１４７Ｂの位置（インナーチューブ４２の位置）が上限位置Ｌ２であると検出される。なお、可変抵抗１４９および固定抵抗１５０は、電気抵抗値について個体差や温度依存性を有している。そのため、閾値ＴＣは、電気抵抗値Ｒｖ２または電気抵抗値Ｒｃが閾値ＴＣを上回らないように、十分大きく設定されている。
【００６８】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、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。例えば明細書中に例示的に明示される実施例等または自明な実施例等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。
【００６９】
例えば、第１および第２の実施形態では、接触子はインナーチューブ４２に設けられ、可変抵抗および固定抵抗はアウターチューブ４０に設けられているが、本発明の実施形態はこれらに限定されない。接触子はアウターチューブ４０に設けられており、かつ、可変抵抗および固定抵抗がインナーチューブ４２に設けられていてもよい。
【００７０】
また、第２の実施形態では、可変抵抗ユニット１４８Ａ、可変抵抗ユニット１４８Ｂはそれぞれ、絶縁体１５１Ａ、１５１Ｂを備えているが、第２の実施形態はこれに限定されない。例えば、絶縁体の代わりに、有限の電気抵抗値を有する固定抵抗が用いられてもよい。この場合、接触子１４７Ａ、１４８Ｂが固定抵抗に接触すると、可変抵抗ユニット１４８Ａ、可変抵抗ユニット１４８Ｂの電気抵抗値は、有限の一定の値となる。また、固定抵抗の電気抵抗値と上限抵抗値Ｒｍａｘとの間には、所定の値以上のギャップがあり、閾値ＴＣはこのギャップ内に設定される。
【符号の説明】
【００７１】
２０    光ファイバ
２１    位置制御装置
２２    走査ドライバ
２３    光コネクタ
２４    電気コネクタ
２５    サブＣＰＵ
２６    サブメモリ
２８    前方端面
３０    光源
３１    光ファイバ
３２    光分波合波部
３３    光ファイバ
３４    光ファイバ
３５    受光器
３６    信号処理回路
３７    ＣＰＵ
３８    ＣＰＵメモリ
４０    アウターチューブ
４１    光学系
４２    インナーチューブ
４３    アクチュエータ
４４    カバーガラス
４５    形状記憶合金
４６    スプリング
４７    接触子
４８    可変抵抗ユニット
４９    可変抵抗
５０Ａ、５０Ｂ    固定抵抗
５１    温度センサ
５２    フレキシブルケーブル
５３    ケーブル
５５    面内走査ユニット
１２１    位置制御装置
１４７Ａ、１４７Ｂ    接触子
１４８Ａ、１４８Ｂ    可変抵抗ユニット
１４９    可変抵抗
１５０    固定抵抗
１５１Ａ、１５１Ｂ    絶縁体
１００    内視鏡システム
２００    光走査型内視鏡
３００    プロセッサ部
４００    モニタ
【図１】
2015134004.tif 000005
【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】
2015134004.tif 000011
【図８】
2015134004.tif 000012
【図９】
2015134004.tif 000013