(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スコープ先端部に設けられるＬＥＤと、
スコープ先端部の軸に沿って延在し、前記ＬＥＤをその一方の端部で保持する弾性の保持部材と、
前記保持部材と同軸的に取り付けられていて前記保持部材を片持ち梁状に保持し、前記保持部材を駆動することにより、前記ＬＥＤから放射される照明光を走査させるアクチュエータと、
被写体からの反射光を受光するフォトセンサと、
前記フォトセンサからの画素信号に基づいて画像信号を生成する画像処理部とを備え、
前記ＬＥＤに繋がる配線が、前記アクチュエータの少なくとも一部に巻かれていることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記フォトセンサが、前記アクチュエータの周囲に設けられ、
前記配線が、前記フォトセンサ付近の位置までスコープ先端部軸に沿って前記アクチュエータに巻かれていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記配線が、さらに、前記保持部材の少なくともアクチュエータ側端部に巻かれていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記フォトセンサの駆動基板において、前記アクチュエータに対して熱を伝える抵抗器が設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内視鏡装置。
【請求項５】
先端部に設けられるＬＥＤと、
前記先端部の軸に沿って延在し、前記ＬＥＤをその一方の端部で保持する弾性の保持部材と、
前記保持部材と同軸的に取り付けられていて前記保持部材を片持ち梁状に保持し、前記保持部材を駆動することにより、前記ＬＥＤから放射される照明光を走査させるアクチュエータとを備え、
前記ＬＥＤに繋がる配線が、前記アクチュエータの少なくとも一部に巻かれていることを特徴とする走査型スコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スコープによって器官内壁などの被写体を撮像し、観察画像をモニタに表示する内視鏡装置に関し、特に、光走査によって内視鏡装置のスコープ先端部における構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型光ファイバを備えた内視鏡装置（ＳＦＥともいう）では、スコープに設けられた光ファイバの先端部が圧電アクチュエータによって保持されている。アクチュエータは、ファイバ先端部を２次元振動、共振させることが可能であり、具体的には、振動振幅を変調および増幅させながら、ファイバ先端部を螺旋状に駆動させる。これにより、観察部位に対して照明光が螺旋状に走査される。
【０００３】
スコープ先端部には、複数のフォトセンサが光ファイバ周囲に設けられており、観察部位で反射した光は、フォトセンサによって時系列的に順次検出され、画像信号が生成される。ファイバ先端部の螺旋運動が周期的（例えば１／３０秒間隔）に繰り返されることにより、１フレーム分の画像信号が順次検出されることになり、モニタにはサークル状画像が表示される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
一方、光ファイバ先端部を駆動して照明光を走査させる代わりに、ＬＥＤをスコープ先端部に設け、光源からの光を偏向走査させることも可能である（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６５２３６号公報
【特許文献２】特開２００８−４３７６３号公報
【特許文献３】特開２００９−２４０６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内視鏡作業の開始に伴い光走査が開始されると、圧電素子などで構成されるアクチュエータの温度は、最初の低温状態からアクチュエータの発生する熱によってしばらくすると急に上昇する。この不安定な温度変化が原因となって螺旋状走査が走査開始後不安定な時期が発生し、照射位置にミスアライメントが生じる。特に、プローブ状支持体の先端部にＬＥＤを装着して光を走査させる場合、先端部にウェイトがかかるため、精度よく走査させるのが難しい。
【０００７】
したがって、温度変化の影響を受けずに照明光を精度よく走査させることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内視鏡装置は、ＬＥＤをスコープ先端部に設けて照明光を走査させる内視鏡装置であって、スコープ先端部に設けられるＬＥＤと、スコープ先端部の軸に沿って延在し、前記ＬＥＤをその一方の端部（スコープ先端側）で保持する保持部材と、前記保持部材を駆動することにより、前記ＬＥＤから放射される照明光を走査させる駆動部とを備える。
【０００９】
保持部材は、線状、細長の弾性部材など、先端部が駆動部からの力によって走査軌道を描くことが可能な材料であればよい。駆動部は、例えば圧電アクチュエータなどが適用可能であり、螺旋状走査するように、保持部材を走査させることが可能である。フォトセンサは、例えば駆動部周囲に設けることが可能である。
【００１０】
さらに本発明の内視鏡装置は、被写体からの反射光を受光するフォトセンサと、前記フォトセンサからの画素信号に基づいて画像信号を生成する画像処理部を備える。そして、前記ＬＥＤと繋がる配線は、前記駆動部の少なくとも一部に巻かれている。
【００１１】
本発明では、駆動電流供給などＬＥＤに接続された配線が駆動部の外表面などにおいてその一部に巻かれているため、光走査開始に伴って配線から熱が生じ、その熱が巻き状態の配線から駆動部に直接的に伝わることとなり、駆動部およびその周辺の温度がすぐに上昇する。そのため、走査開始後の急な温度上昇がなく、安定した光走査が行なわれる。
【００１２】
配線の巻き数、巻き回し方法、ピッチ間隔等は、駆動部の配置、スコープ先端部の構造、配線の長さ等によって定めることが可能である。駆動部全体を巻くことも可能であり、あるいは、温度変化の影響を受け易い部分だけを巻くことも可能である。
【００１３】
前記配線は、走査中に乱れるのを防ぐため、保持部材に巻き回すのが望ましい。例えば、配線を、前記保持部材の少なくとも駆動部側端部に巻き、熱をより一層駆動部に伝えることが可能である。
【００１４】
急激な温度変化は、フォトセンサの動作にも影響するため、フォトセンサ付近でも温度変化が安定しているのが望ましい。フォトセンサが、前記駆動部の周囲に設けられている場合、配線を、前記フォトセンサ付近の位置までスコープ先端部軸に沿って前記駆動部に巻くようにするのがよい。
【００１５】
また、熱を一層発生させるため、フォトセンサの駆動基板において、前記駆動部に対して熱を伝える抵抗器を設けることも可能である。
【００１６】
本発明の走査型内視鏡は、先端部に設けられるＬＥＤと、前記先端部の軸に沿って延在し、前記ＬＥＤをその端部で保持する保持部材と、前記保持部材の端部を駆動することにより、前記ＬＥＤから放射される照明光を走査させる駆動部とを備え、前記ＬＥＤに繋がる配線が、前記駆動部の少なくとも一部に巻かれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明によれば、ＬＥＤをスコープ先端部に設けた走査型内視鏡装置において、熱による影響なく、照明光を持続的に精度よく走査させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態である内視鏡装置のブロック図である。
【図２】スコープ先端部の模式的内部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、図面を参照して本実施形態である電子内視鏡装置について説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態である内視鏡装置のブロック図である。
【００２１】
内視鏡装置は、複数のフォトセンサ１４を備えたビデオスコープ（以下、スコープという）１０と、スコープ１０が着脱自在に装着されるプロセッサ４０とを備え、モニタ５０がプロセッサ４０に接続されている。スコープ先端部１０Ｂには、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１２を取り付けた走査ユニット１３が設けられている。
【００２２】
プロセッサ４０に設けられたＬＥＤ照明回路４２は、スコープ先端部１０ＢのＬＥＤ１２に駆動電流を供給する回路であり、信号線ＣＢ０およびＣＢ３を通じてＬＥＤ１２に電流供給される。走査ユニット１３は、ＬＥＤ１２から照射される光を観察部位に向けて螺旋状に走査させる。
【００２３】
観察部位において反射した光は、スコープ先端部１０Ｂに入射し、スコープ先端部１０Ｂに設けられた複数のフォトセンサ１４に入射する。Ｒ，Ｇ，Ｂの色要素をそれぞれ受光面に配設した複数のフォトセンサ１４では、光電変換によって生成される画素信号が順次読み出され、信号ケーブルＣＢ１を介してプロセッサ４０内の画像信号処理回路４４に送られる。
【００２４】
画像信号処理回路４４では、増幅処理、色調整、画素位置補正処理等の信号処理が画像信号に対し施され、映像信号が生成される。映像信号がモニタ５０が出力されることにより、カラー観察画像がモニタ５０に表示される。
【００２５】
コントローラ４６は、プロセッサ４０の動作全体を制御し、また、信号ケーブルＣＢ２を介して走査ユニット１３に制御信号を出力する。タイミングコントローラ（図示せず）は、画素信号の読み出しタイミングを走査ユニット１３による走査タイミングと同期させるクロックパルス信号を、フォトセンサ１４の駆動部（図示せず）へ出力する。
【００２６】
図２は、スコープ先端部の模式的内部構成図である。
【００２７】
円筒状スコープ先端部１０Ｂのハウジング１６内部に設けられた走査ユニット１３は、例えばＰＴＺ圧電セラミックスなどピエゾ素子から成る圧電アクチュエータ１５Ａ、そしてプローブ形状である細長の保持部材１５Ｂを備える。支持部材１５Ｃによって固定され筒状圧電アクチュエータ１５Ａは、スコープ軸Ｌに沿って同軸的に配置されており、保持部材１５Ｂは圧電アクチュエータ１５Ａに対し同軸的に取り付けられている。
【００２８】
弾性の保持部材１５Ｂは、スコープ軸Ｌに沿って延在し、圧電アクチュエータ１５Ａによって片持ち梁状に保持される。ＬＥＤ１２が保持部材１５Ｂの先端部１５Ｔに接着剤などによって固定され、ＬＥＤ１２の射出方向はスコープ先端方向を向く。
【００２９】
スコープ先端部１０Ｂの先端側（観察部位側）には、対物レンズを含む２つのレンズを備えた光学系１７が固定枠１３Ｃによって固定配置されており、ＬＥＤ１２から放射される照明光をスコープ先端部１０Ｂから観察部位に向けて照射させる。光学系１７の光軸Ｅは、スコープ軸Ｌと一致する。
【００３０】
圧電アクチュエータ１５Ａは、逆ピエゾ効果によって変形し、保持部材１５Ｂを２次元的に駆動する。すなわち、互いに直行する２軸の座標系に基づいて保持部材１５Ｂを振動させる。このとき、保持部材１５Ｂの先端部１５Ｔが螺旋軌道を描くように、保持部材１５Ｂの振幅を変調、増幅させる。その結果、ＬＥＤ１２から放射された照明光は、周期的な螺旋パターンの光となって観察部位を照射する。
【００３１】
保持部材先端部１５Ｔの螺旋運動によって観察部位が照明されるのに従い、その反射光が複数のフォトセンサ１４に順次入射する。フォトセンサ１４によって検出される画素信号は時系列的にフォトセンサ１４から読み出されることになり、プロセッサ４０へ送られる。各フォトダイオードには、Ｒ，Ｇ，Ｂいずれかのカラーフィルタが受光面上に配置されており、Ｒ，Ｇ，Ｂの比が概して等しくなるように割り当てられている。
【００３２】
そして、画像信号処理回路４４（図１）において、螺旋運動における照射位置と、検出される画素信号の画素位置とが対応付けられる。これにより、１フレーム分の画像が順次生成される。また、各画素の色は、検出される画素信号の色成分に基づいて検出される。例えば、Ｒ成分の画素信号がＧ，Ｂ成分の画素信号よりも多い場合、画素の色は赤みを帯びた色に定められる。
【００３３】
ここで、先端部の基板・配線の構成について説明すると、スコープ先端部１０Ｂの内周面に沿って配置されたフレキシブル基板２１は、フォトセンサ１４の駆動回路とＬＥＤ１２の駆動回路を両方併設させた基板であり、信号ケーブルＣＢ０、ＣＢ１と接続されている。また、信号ケーブルＣＢ２は、圧電アクチュエータ用のフレキシブル基板（図示せず）に接続される。
【００３４】
ＬＥＤ１２に駆動電流を供給する配線ＣＢ３は、基板２１に接続されており、巻き線となってＬＥＤ１２に繋がっている。図２に示すように、配線ＣＢ３は、走査時に動かないように、保持部材１５Ｂの全体に巻きつけられており、また、圧電アクチュエータ１５Ａに対し、フォトセンサ１４付近まで螺旋状に巻き回されている。巻き数、巻きのピッチは所定の間隔に定められている。
【００３５】
内視鏡作業の開始によって圧電アクチュエータ１５Ａが駆動し、ＬＥＤ１２が点灯すると、保持部材１５Ｂが螺旋運動するとともに、駆動電流が配線ＣＢ３を流れる。駆動電流が流れることによって、配線ＣＢ３から熱が発生する。
【００３６】
配線ＣＢ３から熱が発生することで、圧電アクチュエータ１５Ａの周辺温度は、駆動開始直後から速やかに上昇する。これにより、作業開始直後からスコープ先端部の内部温度、特に圧電アクチュエータ１５Ａ、フォトセンサ１４の周辺温度がすぐに上昇し、その後略一定となって安定する。
【００３７】
スペース制限の問題から、ヒータなどの熱源デバイスをスコープ先端部に設置することは難しいが、本実施形態では、そのようなデバイスを配置することなく、スコープ先端部の温度を開始直後から上昇させることができ、急な温度変化による圧電アクチュエータの駆動不安定を防ぐことができる。
【００３８】
また、フォトセンサについても、不安定な温度変化によって正確な画素信号検出に支障をきたす恐れがあるが、配線ＣＢ３がフォトセンサ付近まで巻かれているため、フォトセンサの動作不安定が生じることなく、適切な温度を維持することができる。
【００３９】
さらに、基板２１のフォトセンサ付近には、熱を発生させる抵抗器１９が設けられている。これによって、より一層温度が上昇しやすくなる。ただし、熱発生の抵抗器を設けずに構成しても良く、その場合、配線の巻きピッチ、巻き数などを増やすことで十分に熱を発生させることが可能である。
【００４０】
このように本実施形態によれば、ＬＥＤ１２をスコープ先端部に設け、走査ユニット１３によって照明光を走査させる走査型内視鏡装置において、圧電アクチュエータ１５Ａは、長手方向に延びる弾性保持部材１５Ｂを螺旋状に駆動させる。そして、保持部材先端部１５Ｔに取り付けられたＬＥＤ１２に繋がる配線ＣＢ３を、保持部材１５Ｂおよび圧電アクチュエータ１５Ａ周りに巻きまわす。
【００４１】
圧電アクチュエータ１５Ａの周辺温度を上げることだけを考え、アクチュエータ周りのみ配線ＣＢ３を巻くように構成してもよい。また、巻き方は様々な巻き方を代わりに適用することもでき、多重巻きや隙間なく巻きまわすようにしてもよい。熱の発生具合を考慮して、密にあるいは疎に巻くことが可能である。
【００４２】
保持部材の材質、構成は、光を螺旋状に走査可能なものであればよい。また、螺旋パターン以外で走査するように構成することも可能である。
【００４３】
本実施形態では、ビデオスコープにＬＥＤを配置しているが、従来のＣＣＤ等のイメージセンサを備えたビデオスコープに設けられた鉗子チャンネルに挿入可能なプローブ型スコープにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  スコープ
１３  走査ユニット
１４  フォトセンサ
１５Ａ  圧電アクチュエータ
１５Ｂ  保持部材
ＣＢ３  配線
【図１】
0005797031.tif 000002
【図２】
0005797031.tif 000003