(57)【要約】  光走査型内視鏡装置は、光源からの光を導光する先端部が揺動部可能に支持された照明用光ファイバ１１と、照明用光ファイバ１１の先端部を、Ｙ方向に振動させるように設計された圧電基板２８ａと、照明用光ファイバ１１の先端部を、Ｘ方向に振動させるように設計された圧電基板２８ｂ，２８ｄと、照明用光ファイバ１１の先端部を、圧電基板２８ｂ，２８ｄによって生じるＹ方向の振動成分を少なくとも部分的に打ち消すように駆動する圧電基板２８ｃと、照明用光ファイバ１１から射出された光を被観察物に向けて照射する光学系と、被観察物から得られた光を検出し電気信号に変換する光検出部と、光検出部により出力された電気信号に基づいて画像を生成する画像処理部とを備える。
2015182137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を導光する先端部が揺動部可能に支持されたファイバと、
前記ファイバの先端部を、第１の方向に振動させるように設計された第１の駆動素子と、
前記ファイバの先端部を、前記第１の方向と実質的に直交する第２の方向に振動させるように設計された第２の駆動素子と、
前記ファイバの先端部を、前記第２の駆動素子によって生じる前記第１の方向の振動成分を少なくとも部分的に打ち消すように駆動する第１の振動抑制素子と、
前記ファイバから射出された光を被観察物に向けて照射する光学系と、
前記光の照射により前記被観察物から得られた光を検出し、電気信号に変換する光検出部と、
前記光検出部により出力された前記電気信号に基づいて画像を生成する画像処理部と
を備える光走査型内視鏡装置。
【請求項２】
前記第１の振動抑制素子は、前記ファイバを挟んで前記第１の駆動素子に対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査型内視鏡装置。
【請求項３】
前記第１の振動抑制素子は、前記ファイバに沿って前記第１の駆動素子と同じ側または対向する側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査型内視鏡装置。
【請求項４】
前記第１の駆動素子と前記第２の駆動素子とは、前記ファイバの前記先端部をスパイラル走査させるように駆動し、前記第１の振動抑制素子は、前記第１の駆動素子の駆動信号と９０°の位相差を有する駆動信号により駆動されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光走査型内視鏡装置。
【請求項５】
前記第１の駆動素子と前記第２の駆動素子とは、前記ファイバの前記先端部をリサージュ走査させるように駆動し、前記第１の振動抑制素子は、前記第２の駆動素子の駆動信号と同じ周波数の駆動信号により駆動されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光走査型内視鏡装置。
【請求項６】
前記ファイバの先端部を、前記第１の駆動素子によって生じる前記第２の方向の振動成分を少なくとも部分的に打ち消すように駆動する第２の振動抑制素子を備える請求項１から５の何れか一項に記載の光走査型内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年５月２７日に出願された日本国特許出願２０１４−１０９２２１号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、被観察物を照明光により走査して観察を行う光走査型内視鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、揺動可能に支持されたファイバを振動駆動させ、ファイバの出射端部から射出される照明光を被観察物上で走査させ、当該被観察物で反射あるいは散乱等された光を検出する光走査型内視鏡装置が開発されている。【０００４】
このような光走査型内視鏡装置では、ファイバ挿通用の内孔を有する保持部材にファイバを通し、この保持部材をファイバ光軸方向に直交する２次元方向に振動駆動させることによって、照明光を被観察物上で２次元的に走査している。保持部材は、例えば、ファイバの光軸方向を長手方向とする直方体状のフェルールであり、当該フェルールの長手方向に沿う４面に圧電素子を配置して振動電圧を印加することにより、ファイバを振動させることができる。あるいは、保持部材をファイバが挿通される内孔を有する円柱状の圧電チューブとし、当該圧電チューブの外周上のファイバ光軸の周りにそれぞれ９０°ずらした位置に、合計４つの電極を配置して、これら電極に振動電圧を印加して、ファイバを振動させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−  ３６７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、シングルモード光ファイバの直径は１００μｍ程度であり、これを支持する保持部材のファイバ光軸と直交する方向の大きさも、数百マイクロメートル程度である。このような、大きさの保持部材を、外形形状および内孔の位置を正確に設計内容に一致させることは製造上困難である。また、保持部材がフェルールのとき、圧電素子を対称的に張り付けることや、保持部材が圧電チューブのとき電極を正確に９０°ずつずらして配置することも製造上困難である。このため、ファイバを挟んで対向する圧電素子によるファイバの振動が理想的な方向とならず、二次元走査軌跡も理想の走査軌跡から歪んだ軌跡となる。【０００７】
この様子を図９ら図１１を用いて説明する。図９は、光走査型内視鏡装置の理想的な駆動部の断面形状と一次元走査パターンとを示す図であり、図９（ａ）は駆動部を光軸方向に見た断面図、図９（ｂ）はＸ方向に駆動した時の走査パターンを示す図である。ファイバ１０１が挿通されたファイバ保持部材１０２は、断面が正方形のファイバ光軸方向に延びる直方体の形状を有する弾性部材である。ファイバ保持部材１０２は、４つの側面にそれぞれ対称的に圧電基板１０３ａ〜１０３ｄが配置されている。また、圧電基板１０３ａ〜１０３ｄは、圧電基板１０３ａについて示すように、電極１０３ａ1および圧電材料１０３ａ2から構成されている（図９では、圧電基板１０３ａについてのみ、電極１０３ａ1および圧電材料１０３ａ2を示しているが、他の圧電基板１０３ｂ〜１０３ｄも同様に構成される）。このように、駆動部が理想的な形状および圧電基板の配置により構成されている場合、Ｘ方向の圧電基板１０３ｂおよび１０３ｄに、位相が１８０度異なる振動電圧を印加することによって、図９（ｂ）に示すようにファイバ１０１の先端は、Ｘ方向に１次元的に振動する。図９（ａ）において、ファイバ保持部材１０２およびファイバ１０１が駆動される方向を矢印で示している。【０００８】
これに対して、図１０（ａ）に示すように、実際に製造された駆動部の圧電基板１０３ｂの配置にずれが生じ、駆動部が非対称な構成になっている場合、Ｘ方向の圧電基板１０３ｂおよび１０３ｄに、振動電圧を印加するとＸ方向の振動以外に、Ｙ方向にも不所望な振動成分が発生し、走査パターンは図１０（ｂ）に示すようにＹ方向に傾いた形状となる。その結果、Ｘ方向の圧電基板１０３ｂ，１０３ｄ、および、Ｙ方向の圧電基板１０３ａ，１０３ｃを振動駆動して、スパイラル走査やリサージュ走査を行おうとすると、走査パターンに歪みが生じる。【０００９】
図１１は、光走査型内視鏡装置の実際の駆動部の非対称的な構成の他の例を説明する図である。この場合は、図１１（ａ）に光軸方向に見た駆動部の断面図を示すように、ファイバ保持部材１０２の形状が正方形から外れている。このため、圧電基板１０３ｂの法線の向きがＸ方向に平行ではなくなり、従って、圧電基板１０３ｂ，１０３ｄに振動電圧を印加すると、Ｙ方向の振動成分が発生する。このため、図１１（ｂ）に示すように、図１０（ｂ）と同様のＹ方向に傾いた走査パターンとなる。【００１０】
さらに、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）では、１次元振動により発生する走査パターンが傾くものとしたが、Ｙ方向の不要な振動に位相のずれが生じ、楕円の走査パターンになる場合もある。その場合、２次元走査を行うとさらに走査パターンが歪んだ形状となる。【００１１】
一方、波形のひずみに対応するために、特許文献１では、５つ以上のアクチュエータを設け、ファイバを５つ以上の方向から押圧して駆動する方法が提案されている。引用文献１に記載の光走査型内視鏡装置によれば、光ファイバの屈曲量および屈曲方向を調整する調整手段と、光ファイバの出射端の回転軌跡を検出する検出手段と、アクチュエータが異常か否かを判断する判定手段とを備えており、判定手段によりアクチュエータの何れかが異常と判定されたときは、そのアクチュエータに隣接するアクチュエータに印加する電圧を調整することによって、ファイバ先端部の回転軌跡の調整を行っている。【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示された発明のように、５つ以上のアクチュエータを設ける方法では、ファイバを保持するファイバ保持部材のファイバ光軸に直交する断面を、頂点の数が５以上の多角形に加工する必要が生じ、ファイバ保持部材の加工難度や製造コストが上昇する。さらに、２次元の走査に対して、振動方向が５つ以上となることにより、加えられる力の方向が直交しないので、ファイバ走査の制御がより難しくなる。【００１３】
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、光走査型内視鏡装置において、ファイバを互いに実質的に直交する方向から駆動し、かつ、光走査型内視鏡の走査パターンの歪みを抑制することのできる光走査型内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成する光走査型内視鏡装置の発明は、
光源からの光を導光する先端部が揺動部可能に支持されたファイバと、
前記ファイバの先端部を、第１の方向に振動させるように設計された第１の駆動素子と、
前記ファイバの先端部を、前記第１の方向と実質的に直交する第２の方向に振動させるように設計された第２の駆動素子と、
前記ファイバの先端部を、前記第２の駆動素子によって生じる前記第１の方向の振動成分を少なくとも部分的に打ち消すように駆動する第１の振動抑制素子と、
前記ファイバから射出された光を被観察物に向けて照射する光学系と、
前記光の照射により前記被観察物から得られた光を検出し、電気信号に変換する光検出部と、
前記光検出部により出力された前記電気信号に基づいて画像を生成する画像処理部と
を備えることを特徴とするものである。【００１５】
前記第１の振動抑制素子は、前記ファイバを挟んで前記第１の駆動素子に対向して配置されていることが好ましい。【００１６】
あるいは、前記第１の振動抑制素子は、前記ファイバに沿って前記第１の駆動素子と同じ側または対向する側に配置されていても良い。【００１７】
さらに、前記第１の駆動素子と前記第２の駆動素子とは、前記ファイバの前記先端部をスパイラル走査させるように駆動し、前記第１の振動抑制素子は、前記第１の駆動素子の駆動信号と９０°の位相差を有する駆動信号により駆動されるようにすることができる。【００１８】
あるいは、前記第１の駆動素子と前記第２の駆動素子とは、前記ファイバの前記先端部をリサージュ走査させるように駆動し、前記第１の振動抑制素子は、前記第２の駆動素子の駆動信号と同じ周波数の駆動信号により駆動されるようにしても良い。【００１９】
また、光走査型内視鏡装置は、前記ファイバの先端部を、前記第１の駆動素子によって生じる前記第２の方向の振動成分を少なくとも部分的に打ち消すように駆動する第２の振動抑制素子をさらに備えることもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、前記第２の駆動素子によって生じる前記第１の方向の振動成分を少なくとも部分的に打ち消すように駆動する第１の振動抑制素子を備えるので、光走査型内視鏡装置において、ファイバを互いに実質的に直交する方向から駆動し、かつ、光走査型内視鏡の走査パターンの歪みを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光走査型内視鏡のスコープを概略的に示す概観図である。
【図３】図２のスコープの先端部の断面図である。
【図４】光走査型内視鏡装置の駆動機構を説明する図であり、図４（ａ）は駆動制御部のブロック図と共に示す駆動部の側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】圧電基板に印加する電圧の波形を示す図であり、図５（ａ）は圧電基板２８ａへの印加電圧の波形、図５（ｂ）は圧電基板２８ｃへの印加電圧の波形である。
【図６】第２実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の駆動機構を説明する図である。
【図７】図６の圧電基板に印加する電圧の波形を示す図であり、図７（ａ）は圧電基板２８ｂへの印加電圧の波形、図７（ｂ）は圧電基板２８ｃへの印加電圧の波形である。
【図８】第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の駆動部を説明する図である。
【図９】光走査型内視鏡装置の理想的な駆動部の形状と走査パターンを示す図であり、図９（ａ）は駆動部を光軸方向に見た断面図、図９（ｂ）はＸ方向に駆動した時の走査パターンを示す図である。
【図１０】光走査型内視鏡装置の実際の駆動部の非対称的な構成の一例を説明する図であり、図１０（ａ）は駆動部を光軸方向に見た断面図、図１０（ｂ）はＸ方向に駆動した時の走査パターンを示す図である。
【図１１】光走査型内視鏡装置の実際の駆動部の非対称的な構成の他の例を説明する図であり、図１１（ａ）は駆動部を光軸方向に見た断面図、図１１（ｂ）はＸ方向に駆動した時の走査パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。光走査型内視鏡装置１０は、スコープ２０と、制御装置本体３０とディスプレイ４０とを備える。
【００２４】
制御装置本体３０は、光走査型内視鏡装置１０全体を制御する制御部３１、発光タイミング制御部３２、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ、および結合器３４を含んで構成される。発光タイミング制御部３２は、制御部３１の制御の下で、赤、緑および青の三原色のレーザ光を射出する３つのレーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂの発光タイミングを制御する。レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂとしては、例えばＤＰＳＳレーザ（半導体励起固体レーザ）やレーザダイオードを使用することができる。レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂから出射されたレーザ光は、結合器３４により合波され、シングルモードファイバである照明用光ファイバ１１に入射される。もちろん、光走査型内視鏡装置１０の光源の構成はこれに限られず、一つのレーザ光源を用いるものであっても、他の複数の光源を用いるものであっても良い。また、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂおよび結合器３４は、制御装置本体３０と信号線で結ばれた制御装置本体３０とは別の筐体に収納されていても良い。
【００２５】
照明用光ファイバ１１は、スコープ２０の先端部まで繋がっており、結合器３４から照明用光ファイバ１１に入射した光は、スコープ２０の先端部まで導光され被観察物５０に向けて照射される。その際、駆動部２１が振動駆動されることによって、照明用光ファイバ１１を出射した照明光は、被観察物５０の観察表面上を２次元走査することができる。この駆動部２１は、後述する制御装置本体３０の駆動制御部３８によって制御されている。照明光の照射により被観察物５０から得られる反射光、散乱光、蛍光などの信号光は、複数のマルチモードファイバにより構成される検出用光ファイバ１２の先端で受光して、スコープ２０内を通り制御装置本体３０まで導光される。
【００２６】
制御装置本体３０は、信号光を処理するための光検出器３５、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）３６および画像処理部３７をさらに備える。光検出器３５は、検出用光ファイバ１２を通って来た信号光をスペクトル成分に分解し、フォトダイオード等により、それぞれのスペクトル成分を電気信号に変換する。ＡＤＣ３６は電気信号に変換された画像信号をデジタル信号に変換し、画像処理部３７に出力する。制御部３１は、駆動制御部３８により印加した振動電圧の駆動開始のタイミング、振幅および位相などの情報から走査経路上の走査位置の情報を算出し、あるいは、走査位置の情報を予め用意されたルックアップテーブルから取得し、画像処理部３７に渡す。画像処理部３７は、ＡＤＣ３６から出力されたデジタル信号から、当該走査位置における被観察物５０の画素データを得る。画像処理部３７は、走査位置と画素データの情報を順次図示しないメモリに記憶し、走査終了後または走査中に補間処理等の必要な処理を行って被観察物５０の画像を生成し、ディスプレイ４０に表示する。
【００２７】
上記の各処理において、制御部３１は、発光タイミング制御部３２、光検出器３５、駆動制御部３８、および、画像処理部３７を同期制御する。なお、画像処理部３７の画像生成は、照明用光ファイバの実際の走査軌跡が理想的な走査軌跡から外れると、生成される画像も歪みを有する画像となる。本発明では、以下に説明するように、走査軌跡の歪みを抑制する手段を有する。
【００２８】
図２は、スコープ２０を概略的に示す概観図である。スコープ２０は、操作部２２および挿入部２３を備える。操作部２２には、制御装置本体３０からの照明用光ファイバ１１、検出用光ファイバ１２、および、配線ケーブル１３が、それぞれ接続されている。これら照明用光ファイバ１１、検出用光ファイバ１２および配線ケーブル１３は挿入部２３内部を通り、挿入部２３の先端部２４（図２における破線部内の部分）まで導かれている。
【００２９】
図３は、図２のスコープ２０の挿入部２３の先端部２４を拡大して示す断面図である。先端部２４は、駆動部２１、照明用レンズ２５ａ、２５ｂ、中心部を通る照明用光ファイバ１１および外周部を通る検出用光ファイバ１２を含んで構成される。
【００３０】
駆動部２１は、取付環２６によりスコープ２０の挿入部２３の内部に固定されたアクチュエータ管２７、並びに、アクチュエータ管２７内に配置される可撓性のファイバ保持部材２９および圧電基板２８ａ〜２８ｄ（図４（ａ）および（ｂ）参照）を含んで構成される。ここで、圧電基板２８ａは、第１の駆動素子、圧電基板２８ｂ，２８ｄは第２の駆動素子、圧電基板２８ｃは第１の振動抑制素子である。照明用光ファイバ１１は、ファイバ保持部材２９で支持されるとともにファイバ保持部材２９で支持された固定端１１ａから出射端１１ｃまでが、揺動可能に支持された揺動部１１ｂ（照明用光ファイバ１１の先端部）となっている。一方、検出用光ファイバ１２は挿入部２３の外周部を通るように配置され、先端部２４の先端まで延びている。さらに、検出用光ファイバ１２の各ファイバの先端部１２ａには図示しない検出用レンズを備える。
【００３１】
さらに、照明用レンズ２５ａ、２５ｂおよび検出用レンズは、先端部２４の最先端に配置される。照明用レンズ２５ａ、２５ｂは、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃから射出されたレーザ光が、被観察物５０上に略集光するように構成されている。また、検出用レンズは、被観察物５０上に集光されたレーザ光が、被観察物５０により反射、散乱、屈折等をした光（被観察物５０と相互作用した光）又は蛍光等を信号光として取り込み、検出用レンズの後に配置された検出用光ファイバ１２に集光、結合させるように配置される。なお、照明用レンズは、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しても良い。
【００３２】
図４は、光走査型内視鏡装置１０の駆動機構を説明する図であり、図４（ａ）は駆動制御部３８のブロック図と共に示す駆動部２１の側面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。照明用光ファイバ１１は角柱状の形状を有するファイバ保持部材２９の中央を貫通し、これによってファイバ保持部材２９によって固定され保持される。ファイバ保持部材２９の４つの側面は、それぞれ＋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２９の＋Ｙ方向および−Ｙ方向にはＹ方向駆動用の一対の圧電基板２８ａ、２８ｃ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基板２８ｂ、２８ｄが固定される。各圧電基板２８ａ〜２８ｄには、制御装置本体３０の駆動制御部３８からの配線ケーブル１３が接続される。
【００３３】
各圧電基板２８ａ〜２８ｄは、図４（ａ），（ｂ）に圧電基板２８ａについて示すように、電極２８ａ1および電極２８ａ1とファイバ保持部材２９との間に挟まれた圧電材料２８ａ2により構成されている。圧電材料２８ａ2は、電極２８ａ1とファイバ保持部材２９との間に電圧を印加することによって、照明用光ファイバ１１の光軸方向に伸長・収縮する。圧電材料２８ａ2が伸長することにより、ファイバ保持部材２９は圧電基板２８ａの反対側に曲げ応力を受け、圧電材料２８ａ2が収縮することにより、ファイバ保持部材２９は圧電基板２８ａ側に曲げ応力を受ける。これによって、照明用光ファイバ１１も同じ方向に曲げ応力を受ける。他の圧電基板２８ｂ〜２８ｄについても同様である。圧電基板２８ｂと２８ｄとには、照明用光ファイバ１１を同じ方向に駆動させるために、通常は、一方が伸長するとき、他方が収縮するように電圧を印加する。例えば、圧電基板２８ｂと圧電基板２８ｄとの分極方向が同じであれば、位相が互いに１８０°反転した電圧を印加する。また、圧電基板２８ｂと圧電基板２８ｄとの分極方向が逆向きであれば、位相差０°となるように電圧を印加する。なお、圧電基板２８ｂと圧電基板２８ｄとの位相差は、１８０°や０°に固定される必要はなく、これから微調整可能に構成することができる。また、圧電基板２８ｂと圧電基板２８ｄとは、それぞれＸＺ平面に対して対称、且つ、互いにＹＺ平面に対して対称に配置されることが望ましい。しかし、図４（ｂ）では製造時の誤差などによって圧電基板２８ｄがＹ方向にずれて配置されている。このため、圧電基板２８ｄを駆動すると、照明用光ファイバ１１に対してＹ軸方向の不要な振動を発生させる。なお、図示した圧電基板２８ｄの配置のずれは、Ｘ方向に配置した圧電基板２８ｂ，２８ｄによりＹ方向の不要な振動を発生させる原因の一つとして例示したものである。これ以外にもファイバ保持部材２９の形状の歪みや、ファイバの貫通する内孔の位置のずれ等種々の原因により、不要なＹ方向の振動が発生し得る。
【００３４】
次に、本実施の形態における照明用光ファイバ１１の駆動方法について説明する。照明用光ファイバ１１は、被観察物５０を照明光がらせん状の走査パターンにより走査するように、先端をらせん状の軌跡を描くように駆動される。
【００３５】
光走査型内視鏡装置１０は、製造直後または被観察物５０の観察を行っていない時、走査軌跡を調整するために照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃの走査パターンの計測を行う。具体的には、スコープ２０の先端を固定して、照明用光ファイバ１１から射出された照明光が照明用レンズ２５ａ，２５ｂにより結像する位置に、ＰＳＤ（位置検出素子）を配置する。ＰＳＤとは、スポット状の光の２次元平面上の位置を検出できる光センサーである。次に、Ｘ方向駆動用の圧電基板２８ｂ，２８ｄに正弦波電圧波形を印加して、走査パターンを計測し、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃの振動方向のＸ方向に対する傾きのデータを取得する。測定された傾きのデータから、らせん走査の駆動電圧に対して、Ｙ方向に発生する不要な振動を打ち消すための印加電圧の増幅・減衰率を算出し、制御装置本体３０に記憶する。一般には、Ｘ方向の振動により発生するＹ方向の不要な振動の振幅は、Ｘ方向の振幅よりはるかに小さいので、上記増幅・減衰率は、減衰率となる。
【００３６】
また、光走査型内視鏡装置１０は、照明用光ファイバをらせん状に走査させるために、Ｙ方向駆動用の圧電基板２８ａ、および、Ｘ方向駆動用の圧電基板２８ｂ，２８ｄの電圧波形データをルックアップテーブルに予め格納している。Ｙ方向は、１つの圧電基板２８ａで駆動し、Ｘ方向は２つの圧電基板２８ｂおよび２８ｄで駆動するので、圧電基板２８ａの電圧波形の振幅の方がより大きくなっている。さらに、図１の駆動制御部３８は、図４（ａ）に示す電圧波形生成部３８ａ、遅延器３８ｂおよび増幅器３８ｃを備える。電圧波形生成部３８ａは、それぞれ異なる配線ケーブル１３を介して、圧電基板２８ａ、２８ｂ，２８ｄと接続され、ルックアップテーブルに従い生成した電圧波形をそれぞれぞれの圧電基板２８ａ，２８ｂ，２８ｄに印加するように構成されている。（図４（ａ）では、圧電基板２８ｂ，２８ｄへ接続される配線ケーブルを省略している。）
【００３７】
一方、電圧波形生成部３８ａは、圧電基板２８ｃとは、遅延器３８ｂおよび増幅・減衰器３８ｃを介して接続されている。電圧波形生成部３８ａは、圧電基板２８ｃを駆動するために圧電基板２８ａへの駆動電圧と同じ電圧波形を出力する。遅延器３８ｂは、電圧波形生成部３８ａから出力された電圧波形の位相を９０°遅延させ、増幅・減衰器３８ｃは遅延器３８ｂから出力された電圧波形を、増幅または減衰させるように構成される。電圧波形の振幅の増幅、減衰は、上述の光走査型内視鏡装置１０の算出された増幅・減衰率に基づく。
【００３８】
以上のような構成、および、事前の調整により、光走査型内視鏡装置１０による被観察物５０の観察時において、駆動制御部３８の制御により、圧電基板２８ａに対して図５（ａ）に示す波形の電圧を印加する。また、圧電基板２８ｂ，２８ｄには、圧電基板２８ａと同様に時間と共に振幅が拡大、縮小し、位相が９０°ずれた波形（図示せず）の電圧を印加する。さらに、圧電基板２８ａに対向する圧電基板２８ｃには、図５（ｂ）に示すように圧電基板２８ａに印加された電圧の位相を９０°ずらし、減衰率に従い振幅を小さくした電圧波形による電圧が印加される。これによって、圧電基板２８ｂおよび２８ｄへの振動電圧の印加により生じるＹ方向の不要な振動成分が打ち消されるので、歪みが抑制されたらせん状の走査パターンが得られる。その結果、走査パターンの軌跡が理想的ならせん状のパターンとなり、制御部３１によって計算される位置情報、または、ルックアップテーブルに予め格納された位置情報に基づいて、画像処理部３７により歪みの低減された画像を生成することが可能になる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光走査型内視鏡装置１０において、照明用光ファイバ１１を互いに実質的に直交する方向から駆動し、かつ、光走査型内視鏡１０の走査パターンの歪みを抑制することができる。従って、駆動用の圧電基板を５つ以上配置する必要がなく、ファイバ保持部材２９も断面形状が実質的に正方形の角柱状となるので、加工が容易で安価に製造することができる。また、圧電基板２８ａ〜２８ｄの力作用する方向が、互いに実質的に直交するので、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃの振動の制御が容易である。
【００４０】
なお、圧電基板２８ｂ，２８ｄの双方をＸ方向の駆動に用いるのではなく、例えば、圧電基板２８ｂをＸ方向の振動駆動用の駆動素子とし、圧電基板２８ｄを圧電基板２８ａのＹ方向の振動駆動によって生じるＸ方向の振動成分を少なくとも部分的に打ち消す第２の振動抑制素子として用いることもできる。この場合、上記圧電基板２８ｃの駆動方法と同様に、光走査型内視鏡装置１０の製造直後または被観察物５０の観察を行っていない時に、ＰＳＤを用いて圧電基板２８ａによるＹ方向の振動駆動によって生じるＸ方向の不要な振動成分を測定する。そして、被観察物の測定時には、圧電基板２８ｂに印加される電圧波形の位相を９０°ずらし、測定結果に基づいて振幅を減衰させた信号を圧電基板２８ｄに印加させる。これによって、Ｘ方向の不要な振動成分も抑制することができるので、より精緻ならせん状の走査パターンを得ることが可能になる。
【００４１】
（第２実施の形態）
図６は、第２実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の駆動機構を説明する図であり、駆動部２１の底面図を駆動制御部３８のブロック図と共に示している。第２実施の形態は、第１実施の形態とは異なり、照明用光ファイバ１１から射出される照明光を被観察物５０上でリサージュ走査させる。このため、駆動制御部３８のブロック図が第１実施の形態と異なっており、その他の構成は第１実施の形態光走査型内視鏡装置と同様である。以下に第２実施の形態における、被観察物５０の走査方法を説明する。
【００４２】
本実施の形態の光走査型内視鏡装置では、第１実施の形態と同様に、製造直後または被観察物５０の観察を行っていない時、ＰＳＤを用いて、Ｘ方向の駆動用圧電基板２８ｂ，２８ｄに振動電圧を加えた場合の、Ｙ方向に発生する不要な振動を測定し、Ｙ方向に発生する不要な振動を打ち消すための印加電圧の増幅・減衰率を算出し、制御装置本体３０に記憶させる。また、Ｙ方向に発生する不要な振動と圧電基板２８ｂ，２８ｄに印加した駆動用電圧との間に位相ずれがある場合は、この位相ずれも制御装置本体３０に記憶させる。
【００４３】
また、光走査型内視鏡装置１０は、照明用光ファイバ１１をリサージュ走査させるために、Ｙ方向駆動用の圧電基板２８ａ、および、Ｘ方向駆動用の圧電基板２８ｂ，２８ｄの電圧波形データをルックアップテーブルに予め格納している。さらに、図１の駆動制御部３８は、図６に示す電圧波形生成部３８ａ、遅延器３８ｂおよび増幅器３８ｃを備える。電圧波形生成部３８ａは、それぞれ異なる配線ケーブル１３を介して、圧電基板２８ａ、２８ｂ，２８ｄと接続され、ルックアップテーブルに従い生成した波形をそれぞれぞれの圧電基板２８ａ，２８ｂ，２８ｄに印加するように構成されている。図６では、電圧波形生成部３８ａと圧電基板２８ａとを接続する配線ケーブル１３を省略している。一方、本実施の形態では、第１実施の形態とは異なり遅延器３８ｂは、電圧波形生成部３８ａから圧電基板３８ｂに印加される電圧波形の位相を上記測定した位相ずれに基づいて遅延させ、増幅・減衰器３８ｃは遅延器３８ｂから出力された電圧波形を、上記算出した増幅・減衰率に基づいて、増幅または減衰させるように構成される。
【００４４】
以上のような構成および事前の調整により、光走査型内視鏡装置１０による被観察物５０の観察時において、駆動制御部３８の制御により、圧電基板２８ｂに対して図７（ａ）に示す波形の電圧を印加し、圧電基板２８ｄに対してはこれと逆位相の波形の電圧を印加する。また、リサージュ走査のため、圧電基板２８ａには圧電基板２８ｂ，２８ｄと周波数の異なる正弦波電圧が印加される。ここで、それぞれの周波数は、互いに整数比となるように設定される。また、圧電基板２８ａに対向する圧電基板２８ｃには、図７（ｂ）に示すように圧電基板２８ｂに印加された電圧を上記測定した位相ずれによる位相差φだけずらし、振幅を減衰させた電圧が印加される。これによって、圧電基板２８ｂおよび２８ｄへの振動電圧の印加により生じるＹ方向の不要な振動成分が打ち消されるので、歪みが抑制されたリサージュ走査パターンが得られ、画像処理部３７により、第１実施の形態と同様にひずみの低減された画像を生成することが可能になる。また、第１実施の形態と同様に、ファイバ保持部材２９の加工が容易で安価に製造することができるとともに、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃの振動の制御が容易であるという効果が得られる。
【００４５】
（第３実施の形態）
図８は、第３実施の形態に係る光走査型内視鏡装置の駆動部を説明する図である。上記第１および第２実施の形態では、圧電基板２８ａ〜２８ｄをファイバ保持部材２９の４面にそれぞれ一つずつ配置したが、本実施の形態では、ファイバ保持部材２９の４つの側面に長手方向に沿ってそれぞれ２つの圧電基板を配置している。圧電基板４１ａおよび４１ｃは、Ｙ方向駆動用の駆動素子（第１の駆動素子）であり、一方が伸長するとき他方が収縮するように、駆動制御部３８により逆位相の電圧が印加される。一方、圧電基板４１ｂおよび４１ｄは、Ｘ方向駆動用の駆動素子（第２の駆動素子）であり、圧電基板４１ａおよび４１ｃと同様に、一方が伸長するとき他方が収縮するように逆位相の電圧が印加される。
【００４６】
これに対して、圧電基板４２ａ，４２ｃは、圧電基板４１ｂ，４１ｄによるＸ方向の振動駆動に伴ってＹ方向に生じる不要な振動成分を少なくとも部分的に打ち消すために設けられた第１の振動抑制素子であり、圧電基板４２ｂ，４２ｄは、圧電基板４１ａ，４１ｃによるＹ方向の振動駆動に伴ってＸ方向に生じる不要な振動成分を少なくとも部分的に打ち消すために設けられた第２の振動抑制素子である。圧電基板４２ａおよび４２ｃには、互いに逆位相の信号が印加され、圧電基板４２ｂおよび４２ｄにも、互いに逆位相の信号が印加される。
【００４７】
第１実施の形態および第２実施の形態と同様に、被観察物５０の画像観察の前に振動駆動用の圧電基板４１ａ〜４１ｄを用いて、照明用光ファイバ１１の出射端１１ｃをＸ方向またはＹ方向に一次元的に駆動した時に生じる、不要な振動成分を計測し、計測したデータに基づいて、振動抑制用の圧電基板４２ａ〜４２ｄに印加される電圧波形が決定される。らせん走査に用いる場合、光走査型内視鏡装置１０の画像観察時においては、圧電基板４１ａ，４１ｃの駆動電圧波形に９０°の位相遅延を与え、上記計測により予め算出した減衰率で減衰させて、圧電基板４２ａ，４２ｃに印加することにより、Ｙ方向の不要な振動成分を抑制する。Ｘ方向の不要な振動成分の抑制も同様に行うことができる。なお、第１実施の形態および第２実施の形態と同様に、駆動制御部３８は、電圧波形生成部３８ａ、遅延器３８ｂおよび増幅・減衰器３８ｃ等の構成を有し、配線ケーブル１３により各圧電基板４１ａ〜４１ｄ，４２ａ〜４２ｄに接続されるが、図６において、それらの構成要素については記載を省略している。
【００４８】
本実施の形態によれば、Ｘ方向およびＹ方向の駆動用にそれぞれ対向する２つの圧電基板４１ａ〜４１ｄを用いたので、照明用光ファイバ１１に対称的に力が働き、安定した軌道が得られることに加え、不要な振動を打ち消すための圧電基板４２ａ〜４２ｄをさらに、照明用光ファイバ１１に沿って配置したので、走査パターンの歪みを抑制することが可能になる。
【００４９】
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、第１および第２実施の形態では、増幅・減衰器を用いて振動抑制用の圧電基板（振動抑制素子）の振幅を調整したが、例えば、駆動用の圧電基板（駆動素子）とは異なる伸長・収縮特性を有する圧電基板を用いて振幅を調整してもよい。
【００５０】
また、本発明は、９０°ずつずれた４方向のうち少なくとも直交する２方向の一方に、第１の駆動素子を配置し、他方に第２の駆動素子を配置するとともに、第１の駆動素子と同じ側あるいは対向する側に、第１の振動抑制素子を配置する。したがって、上記実施の形態以外にも種々の駆動素子および振動制御素子の配置が可能である。例えば、第１実施の形態において、圧電基板２８ａ（第１の駆動素子）、圧電基板２８ｂ（第２の駆動素子）および圧電基板２８ｃ（第１の振動抑制素子）のみを配置し、圧電基板２８ｄを設けない構成も可能である。あるいは、第３実施の形態において、圧電基板４２ａ（第１の振動抑制素子）および圧電基板４２ｂ（第２の振動抑制素子）のみで、不要な振動成分を打ち消し、圧電基板４２ｃ，４２ｄは設けないことも可能である。
【００５１】
また、本発明では、駆動素子および振動抑制素子として圧電基板を用いたが、照明用光ファイバを駆動する手段として、磁石と電磁コイルを用いた電磁式の駆動部を有する光走査型内視鏡装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０  光走査型内視鏡装置
１１  照明用光ファイバ
１１ａ  固定端
１１ｂ  揺動部
１１ｃ  出射端
１２  検出用光ファイバ
１３  配線ケーブル
２０  スコープ
２１  駆動部
２２  操作部
２３  挿入部
２４  先端部
２５ａ、２５ｂ  照明用レンズ
２６  取付環
２７  アクチュエータ管
２８ａ〜２８ｄ  圧電基板
２９  ファイバ保持部材
３０  制御装置本体
３１  制御部
３２  発光タイミング制御部
３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ  レーザ
３４  結合器
３５  光検出器
３６  ＡＤＣ
３７  画像処理部
３８  駆動制御部
４０  ディスプレイ
５０  被観察物
【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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【国際調査報告】
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