(57)【要約】【課題】静止部材と移動体との引っ掛りを解除し、作動停止を解除できるようにしたアクチュエータを提供することにある。【解決手段】圧電式アクチュエータ３３を駆動する第１の駆動状態と、この第１の駆動状態の駆動力よりも強い駆動力を前記圧電式アクチュエータ３３に発生させる第２の駆動状態が選択可能な圧電アクチュエータ駆動回路を備えたアクチュエータ装置である。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電式アクチュエータを駆動する第１の駆動状態と、この第１の駆動状態での駆動力よりも強い駆動力を前記圧電式アクチュエータに発生させる第２の駆動状態とが、選択可能な圧電アクチュエータの駆動回路を備えたことを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記圧電アクチュエータは、静止部材と、この静止部材の面に摺動可能に摩擦係合する移動体と、この移動体に結合される衝撃力発生部とを含み、さらに前記静止部材と前記移動体が引っ掛かったことを検出する手段を備え、この検出する手段の出力により、その第１の駆動状態と第２の駆動状態を選択することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記第１の駆動状態と第２の駆動状態を手動操作で選択するかみつき解除用操作スイッチを有することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内視鏡に設けられた被駆動体を圧電アクチュエータで駆動するアクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から圧電アクチュエータとして例えば特許文献１（特公平４−５２０７０号公報）に示されるように静止部材に移動体を摩擦係合し、その移動体に圧電（電歪）素子の一端を固定し、圧電素子の他端に慣性体を固定した構造のものが提案されている。この圧電アクチュエータは圧電素子に駆動電圧を印加したとき、その圧電素子の急激な伸長または収縮作用による衝撃で静止部材に対して移動体を微動し、その後に緩慢な変形で圧電素子を元の長さに戻す。これを繰り返して静止部材に対する移動体を移動させるようになっている。
【０００３】
また、この種の圧電アクチュエータは、例えば特許文献２（特開平６−３１５２８２号公報）において知られるように、内視鏡装置における光学系の調節機構を駆動手段としても用いられている。この特許文献２の圧電アクチュエータにあってはその駆動スピードを変化させるボリュームの記載がある。
【特許文献１】特公平４−５２０７０号公報
【特許文献２】特開平６−３１５２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献２の圧電アクチュエータにあっては、静止部材としての円管と移動体との摩擦状態が駆動中に変化することにより、引っ掛りが生じ、突然停止してロックしまうことがあった。このとき、従来の駆動回路に生じる駆動パルスでは圧電アクチュエータの発生力が小さいため、その引っ掛りを解除できなかった。
【０００５】
本発明は前記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、静止部材と移動体との引っ掛りを解除し、作動停止を解除できるようにしたアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、圧電式アクチュエータを駆動する第１の駆動状態と、この第１の駆動状態での駆動力よりも強い駆動力を前記圧電式アクチュエータに発生させる第２の駆動状態とが、選択可能な圧電アクチュエータ駆動回路を備えたことを特徴とするアクチュエータ装置である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、前記圧電アクチュエータは、静止部材と、この静止部材の面に摺動可能に摩擦係合する移動体と、この移動体に結合される衝撃力発生部とを含み、さらに前記静止部材と前記移動体が引っ掛かったことを検出する手段を備え、この検出する手段の出力により、その第１の駆動状態と第２の駆動状態を選択することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置である。
【０００８】
請求項３に係る発明は、前記第１の駆動状態と第２の駆動状態とを手動操作で選択するかみつき解除用操作スイッチを有することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、静止部材と移動体とのかみつきを解除でき、圧電アクチュエータの動作を確保し、操作の確実性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞  
図１ないし図８を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。この実施形態の主眼は次の事項である。  
オートスピード調整／マニュアルスピードの切換え調整が可能であること。    オートスピード調整時、ズーム操作スイッチが押されてからある一定時間は圧電アクチュエータの移動速度が増加するように駆動波形を変化させること。  
マニュアルスピード調整時は速度調整つまみ、或いはフットスイッチのボリュームにより速度調整が可能であること。  
ズーム操作スイッチは操作部スイッチと、リモコンスイッチと、フットスイッチの３個があること。  
リモコンスイッチは挿入部に沿わせて引っ掛けて移動操作が可能であること。  
圧電式アクチュエータの静止体と移動体が引っ掛ったときにその引っ掛かりを解除する手段を設けたこと。
【００１１】
（構成）
図１は、拡大式電子内視鏡（以下は内視鏡と呼ぶ）１のシステムを概略的に示す。内視鏡１は挿入部２、操作部３およびユニバーサルコード４を備える。ユニバーサルコード４の延出先端には後述する光源装置２５に接続するためのコネクタ５が設けられている。内視鏡１の挿入部２は先端側から順次配置した先端部６、湾曲部７および可撓管部８から成る。
【００１２】
前記コネクタ５からはズームケーブル９が延出し、そのズームケーブル９の先端にはズームコネクタ１０が設けられている。このズームコネクタ１０には接続コード１１が接続される。この接続コード１１を接続していないときにはキャップ１０ａが装着される。前記接続コード１１はその一端に前記ズームコネクタ１０に対して着脱自在に接続するコネクタ１２が取着され、その他端には別のコネクタ１３が固定されている。コネクタ１３は後述するズーム制御装置１４に対して着脱自在に接続されている。
【００１３】
ズーム制御装置１４には速度調整つまみ１５が設けられている。さらに、ズーム制御装置１４にはフットスイッチ１６への接続コード１７と、シーソー型のズーム用リモコンスイッチ１８へのコネクタ付きの接続コード１９が着脱自在に設けられている。
【００１４】
さらに、ユニバーサルコード４のコネクタ５にはビデオケーブル２０の一端に設けられたコネクタ２１が着脱自在に接続されている。ビデオケーブル２０の他端にはコネクタ２２が設けられ、このコネクタ２２がカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと呼ぶ）２３に対して着脱自在に接続される。ＣＣＵ２３の出力画像は図２で示すモニタ２４の画面に表示される。
【００１５】
図２で示すように、ユニバーサルコード４のコネクタ５は光源装置２５に対して着脱自在に接続される。光源装置２５には内視鏡１内に内蔵されるライトガイドファイバ２７に照明光を入射せしめるランプ２６が内蔵され、さらに図示しないが、送気管路に空気を供給する送気源と送水管路に水を供給する送水源が内蔵されている。
【００１６】
一方、内視鏡１の先端部６内には対物レンズ系２８、及び撮像素子詳しくは固体撮像素子さらに好ましくは電荷結合素子（以下ＣＣＤ）２９が内蔵され、被写体を撮像するようになっている。
【００１７】
前記対物レンズ２８の一部にはズームレンズ３０が設けられている。このズームレンズ３０は一般の、いわゆるズームレンズと異なり、変倍するとフォーカス点も変化する形式のものである。すなわち、広角側では例えば被写界深度が５〜１００ｍｍで、拡大側では被写界深度が２〜５ｍｍである。
【００１８】
前記ＣＣＤ２９の撮像信号はプリアンプ３１を介して前記ＣＣＵ２３内の信号処理回路３２に入力される。
【００１９】
また、内視鏡１の先端部６内には前記ズームレンズ３０を操作するアクチュエータ３３が設けられている。このアクチュエータ３３はズーム制御装置１４内に設けられた駆動回路３４から駆動信号を受けて駆動される。
【００２０】
前記アクチュエータ３３は詳しくは圧電式アクチュエータからなり、このアクチュエータ３３により連結腕３５を介して前記ズームレンズ３０を光軸前後方向に移動させる。  
このアクチュエータ３３は図３で示すように構成されている。すなわち前記ズームレンズ３０の連結腕３５に連結部材３６を介して連結された移動体３７と、この移動体３７に一端が固定され、所定の波形の駆動電圧をかけることで伸縮動作をし、この伸縮動作によって移動体３７に衝撃力を与える衝撃力発生部としての圧電素子（電歪素子を含む）３８を備える。移動体３７は先端部６の本体部材に固定的に設けられたベース（静止部材）、詳しくは円管３９の内面に摩擦係合して保持されている。
【００２１】
ここで、圧電素子３８は例えばチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、磁器等のセラミックスの圧電部材を積層してそれらに電極を形成し、その電極に直流電流を加えることにより圧電部材に機械的な伸び変形を生じるものである。本来的な圧電素子３８は逆電圧効果により電界強度に比例した歪が生ずる素子であり、また、電歪素子は駆動電圧の２乗に比例した歪が生じる素子であるが、ここではいずれも圧電素子と呼ぶ。
【００２２】
前記移動体３７は前記円管３９の内面に接する円形状の部材からなり、その部材の外周部位には後方側へ向けて延出されると共に、外向きに弾性的に開拡する複数の梁部（脚部）４０が突設されている。これらの梁部４０の延出端には前記円管３９の内面に押し当たる突部４０ａが設けられている。
【００２３】
前記操作部３にはアクチュエータ操作用スイッチ、詳しくはシーソー型のズームスイッチ４２が設けられている。このズームスイッチ４２の出力信号はズーム制御装置１４内に設けられた制御回路４３に入力する。制御回路４３は前記駆動回路３４に対してアクチュエータ３３の駆動波形の形式と駆動電力等の種類を指示する。
【００２４】
図２で示すように、ズームスイッチ４２はシーソー型のものであり、その一方の山部からなる拡大（Ｔ）スイッチ部４２ａと、他方の山部からなる広角（Ｗ）スイッチ部４２ｂを備える。そして、各スイッチ部４２ａ，４２ｂを選択的に操作することにより、それに応じてアクチュエータ３３が前記ズームレンズ３０を光軸方向の前方または後方に移動させ、対物レンズ系２８のズームがされる。アクチュエータ３３の移動体３７は対物レンズ系２８のズームレンズ３０と一体に対物レンズ系２８の光軸方向の前後に移動する。
【００２５】
前記フットスイッチ１６の出力信号はフォトカプラ４４を介して前記制御回路４３に入力する。このため、前記フットスイッチ１６側と前記制御回路４３側が電気的に絶縁される。
【００２６】
また、前記フットスイッチ１６は拡大（Ｔ）スイッチ部１６ａと広角（Ｗ）スイッチ部１６ｂを備える。そして、各スイッチ部１６ａ，１６ｂを選択的に操作することによりアクチュエータ３３が駆動され、前記対物レンズ系２８におけるズームレンズ３０をその選択したスイッチ操作に応じて光軸方向の前方または後方へ移動し、所定のズームがされる。
【００２７】
同様に、前記リモコンスイッチ１８の出力信号も前記制御回路４３に入力する。リモコンスイッチ１８もシーソー型のものであり、その一方の山部からなる拡大（Ｔ）スイッチ部１８ａと他方の山部からなる広角（Ｗ）スイッチ部１８ｂを備える。そして、各スイッチ部１８ａ，１８ｂを選択的に操作することによりアクチュエータ３３が駆動され、前記対物レンズ系２８におけるズームレンズ３０をその選択したスイッチ操作に応じて光軸方向の前方または後方へ移動し、所定のズームがされる。
【００２８】
なお、図４に示すように、このリモコンスイッチ１８にはＬ字状の引っ掛け部４６が設けられており、この引っ掛け部４６を内視鏡１の可撓管部８に引っ掛けるとともに可撓管部８の軸方向に摺動自在になっている。術者はリモコンスイッチ１８の装着位置の選択と共に、そのリモコンスイッチ１８と可撓管部８を同時に握ることができる。
【００２９】
以上の各スイッチ４２，１６，１８でそれぞれ構成されるスイッチ手段によりマニュアルズーム（すなわち，マニュアルフォーカス）が可能である。
【００３０】
次に、オートズーム（すなわち、オートフォーカス）を行う機構について説明する。前記ＣＣＵ２３内にはフォーカス検出回路４５が内蔵され、これには前記ビデオ信号処理回路３２の画像信号が入力される。フォーカス検出回路４５はその入力された画像信号からコントラストのデータを算出し、このデータを前記制御回路４３に入力する。
【００３１】
このオートズーム（すなわち、オートフォーカス）制御と前述したマニュアルズーム（すなわち、マニュアルフォーカス）制御の選択は図示しない選択スイッチにより行われる。  
オートフォーカス制御が選択された場合においては、前記制御回路４３は例えばコントラスト法（山登り法）により画像のコントラストが最大になるように前記ズームレンズ３０を移動させるごとく前記アクチュエータ３３の駆動を制御する。すなわち、前記ＣＣＤ２９の受光面にピントが常に合うようにズームレンズ３０を移動させる。しかして、モニタ２４に表示される画像は常にピントが合うようにズームされた状態にある。
【００３２】
次に、アクチュエータ３３の移動スピード調整機構について述べる。アクチュエータ３３の移動スピードはマニュアル方式またはオート方式で行われるが、その方式の選択は図示しない、マニュアルスピード調整／オートスピード調整選択スイッチにより選択され、そのアクチュエータ３３のスピード調整の方式が制御回路４３に指定される。
【００３３】
まず、マニュアルスピード調整が選択された場合には次のようにして制御される。すなわち、前記フットスイッチ１６に設けられた速度調整ボリューム１６ｃを操作することにより、前記アクチュエータ３３の移動スピードをマニュアル調整する。従って、前記レンズ３０のズームスピードを調整でき、かくして、ズームスピードを調整できる。また同様に制御装置１４に設けられた速度調整装置つまみ１５でもズームスピードをマニュアル調整することができるようになっている。
【００３４】
一方、オートスピード調整が選択された場合には次のようにして制御される。すなわち、制御回路４３は例えば図５で示すような駆動電圧波形で制御する。    つまり、制御回路４３はスイッチ手段の例えばズームスイッチ４２が押された時点からある一定時間（Ｔ）は圧電アクチュエータ３３の駆動速度が増加するような駆動波形を駆動回路３４から出力するように駆動回路３４を制御する。その後（時刻Ｔ以降）、駆動速度が一定になるように駆動波形が固定される。また、ズームスイッチ４２が切られた場合にはいかなる時刻でもその駆動波形の印加が止まり、再度ズームスイッチ４２が押された際には再度速度の遅い状態から圧電アクチュエータ３３の動作を開始させる。
【００３５】
ここでの場合、制御回路４３は圧電アクチュエータ３３の圧電素子３８に印加する駆動波形の駆動周波数（ｆ）を時間と共に変化させるように制御する。すると、アクチュエータ３３の圧電素子３８は急速な伸長（収縮）とゆっくりした収縮（伸長）を１サイクルとして、これを繰り返し、その各サイクルに生じる慣性力と衝撃力を利用して移動体３７と共に進退する。この場合の駆動波形としては前述した先行文献で示されるような三角波や台形波または半円弧状（例えばサインカーブ）波形等が利用できる。また駆動操作方向が順方向と逆方向ではその駆動波形が異なり、通常反転した形態にある。
【００３６】
単位時間当たりの圧電素子３８の伸縮回数がアクチュエータ３３の駆動周波数に当り、原理的には駆動周波数を増すと移動速度は増加する。例えば図５の波形ではズームスイッチ４２が押された時点から経過時間Ｔの間に序々に駆動周波数が高くなり（Ｔ1 ＞Ｔ2 ＞Ｔ3 …＞Ｔｎ、ｆ1 ＜ｆ2 ＜ｆ3 …＜ｆｎ、）、従って、圧電アクチュエータ３３の操作速度が増大する。  
なお、図５の波形での各パルスの駆動電圧のピークは等しくし、駆動周波数を変えてある。また、駆動周波数の変化は各パルス毎ではなく、何パルス毎に変化させてもよい。
【００３７】
ところで、前記アクチュエータ３３において円管３９と移動体３７が何らかの理由で引っ掛り、動かなくなったとき、その引っ掛りの解除を行う手段について次に説明する。これは前記駆動回路３４の制御によって行うように構成されている。
【００３８】
このために前記駆動回路３４には図６で示すような引掛り解除駆動回路が組み込まれている。すなわち、前記駆動回路３４には互いに並列に配置された、アクチュエータ３３を構成する前記圧電素子３８の縦共振周波数ｆR と等しい周波数の全波整流波形を出力する全波整流波発生回路５２と、その周波数ｆR に較べて十分低い周波数ｆO の全波整流波形を出力する全波整流波発生回路５１と、両全波整流波発生回路５１、５２の出力線Ｓ1 ，Ｓ2 にそれぞれ介在するアナログスイッチ５３，５４と、前記両アナログスイッチ５３，５４の出力波形をそれぞれ前記圧電素子３８の駆動電圧レベルに増幅するための増幅回路５５，５６と、それらの出力が互いに接続され、１本化された信号線Ｓ8 に介在する、アクチュエータ３８への注入電流を検出するための抵抗５７と、を主な要素として備えて構成されている。前記抵抗５７の一方端は圧電素子３８の＋電極に接続されている。
【００３９】
ここで、先述の両アナログスイッチ５３，５４のスイッチング動作を制御するための制御端子には先述の制御回路４３内のスイッチ制御回路４３ａから出力されるスイッチ信号Ｓ4 が並列に入力されている。また、先述の抵抗５７の両端は圧電アクチュエータ３３への注入電流を検出し、基準値と比較するための電流検出比較回路５８の一方の入力端に接続されている。電流検出比較回路５８の一方の入力端には比較のための参照信号Ｓ７が入力される。
【００４０】
電流検出比較回路５８の出力信号はワンショットマルチバイブレータ５９のクロック端子に入力され、ワンショットマルチバイブレータ５９の出力信号Ｓ3 は前記両増幅回路５５，５６の高圧電源の供給を制御するリレー６０の制御入力端子に接続されている。リレー６０の２つの出力接点は前記増幅回路５５，５６の高圧電源供給端子にそれぞれ接続される。
【００４１】
なお、前記電流検出比較回路５８と前記ワンショットマルチバイブレータ５９は前記制御回路４３に内蔵されている。
【００４２】
（作用）
まず、マニュアルズームかつオートスピード調整が選択された場合について説明する。  
術者がフットスイッチ１６、リモコンスイッチ１８、ズームスイッチ４２のいずれかを押すとする。以下、簡単のためにズームスイッチ４２を押すことにして記述すると、図５に示すような駆動電圧波形（図５では前進方向の波形のみ示してある。）がアクチュエータ３３に印加される。すると、アクチュエータ３３は駆動され、その移動体３７が進退し、その移動体３７に連結部材３６を介して連結されている光学系（ズームレンズ、フォーカスレンズ）３０が移動する。術者がズームスイッチ４２を切ると、アクチュエータ３３への駆動電圧の印加が止まり、アクチュエータ３３の動作が停止する。
【００４３】
また、制御回路４３はズームスイッチ４２が押されてから、ある一定時間（Ｔ）は圧電アクチュエータ３３の操作速度が増加するような駆動波形が駆動回路３４から出力するように制御する。その後（時刻Ｔ以降）速度が一定になるように、駆動波形が固定される。ズームスイッチ４２が切られた場合にはいかなる時刻でも駆動波形の印加が止まり、再度、ズームスイッチ４２が押された際には再び速度の遅い状態からアクチュエータ３３の動作が開始する。
【００４４】
制御回路４３は前記駆動信号の周波数（ｆ）を時間と共に変化させるように制御する。アクチュエータ３３の圧電素子３８は急速な伸長（収縮）とゆっくりした収縮（伸長）とを繰り返し、その各サイクルに生じる慣性力と衝撃力を利用して進退する。この単位時間当たりの伸縮回数が、アクチュエータ３３の駆動周波数にあたり、原理的には駆動周波数を増すと移動速度は増加する。このため、図５の波形ではズームスイッチ４２が押されてから時間Ｔの間に序々に駆動周波数が高くなり、アクチュエータ３３の駆動速度が増加する。
【００４５】
アクチュエータ３３の移動体３７の移動速度は周波数特性を有するため、必ずしも駆動周波数を高くすると移動速度が増加するとは限らないが、そのような場合には周波数の増加に伴い速度が増す周波数帯域を選べばよい。逆に駆動周波数を低くすると、速度が増加するような周波数帯域を選び、操作用スイッチが押されると、駆動周波数が時間と共に低くなるようにしてもよい。
【００４６】
もちろん、前述したように駆動周波数は連続的に変化させてもよいが、何パルスか毎に駆動周波数を変えるようにしてもよい。
【００４７】
次に、マニュアルズームかつマニュアルスピード調整が選択されたときについて説明する。  
術者はズームスイッチ４２を操作する。この時、ズームスピードを変更したい時は、速度調整つまみ１５か、フットスイッチ１６の速度調整ボリューム１６ｃを操作する。しかして、所望のズームスピード（アクチュエータ移動スピード）が得られる。
【００４８】
次に、オートズーム（すなわちオートフォーカス）が選択された場合について説明する。  
術者は内視鏡１の挿入部２を体腔内に挿入する。このとき、被検体の距離に応じて自動的にズーム及びフォーカスがなされる。すなわち、被検体との距離が大きい場合は広角で、被検体に近付けば近付く程拡大される。しかして、被検体との距離によらず、常にフォーカスされる。
【００４９】
また、アクチュエータ３３において、その円管３９に移動体３７が引っかかってしまった場合には、以下のように動作する。これを図６から図８に基づいて説明する。まず、先述のズーム制御装置１４の電源が投入されたとき、前記全波整流波発生回路５１，５２は図７（ａ）（ｂ）でそれぞれに示されるように全波整流波形Ｓ1 ，Ｓ2 を連続的に出力する。
【００５０】
ここで、全波整流波形Ｓ2 は前記アクチュエータ３３内の圧電素子３８の縦共振周波数ｆR と等しい周波数になり、一方の全波整流波形Ｓ1 は圧電素子３８の破断の虞がなく、しかも、アクチュエータ３３における移動速度が最大となる周波数ｆO （該共振周波数に比して十分小さい）に設定されている。
【００５１】
そこで、前記ズーム用リモコンスイッチ１８と、フットスイッチ１６と、スコープ２７の操作部用ズームスイッチ４２のいずれか、例えばズームスイッチ４２が押されたとき（ｔ＝ｔ0 ）、前記スイッチ信号線Ｓ4 は“Ｈ”レベルに変化し、これと連動して前記アナログスイッチ５３及び５４が導通し、全波整流波形信号Ｓ1 ，Ｓ2 が前記増幅回路５５及び５６に入力される。
【００５２】
ここで、前記リレー６０はそのリレー６０の制御信号Ｓ3 が“Ｌ”レベルのときは増幅回路５５のみに“Ｈ”レベルのときは増幅回路５６のみに高圧電源が供給されるように切り換えが行われる。
【００５３】
今、各スイッチ１６，１８，４２のいずれかが押される前はワンショットマルチバイブレータ５９の出力Ｓ3 は“Ｈ”レベルにプリセットされている。ここで、ズームスイッチ１８が押されると、アクチュエータ３３の移動体３７と円管３９とのかみつきがない場合、アクチュエータ３３への注入電流、すなわち前記抵抗５７に流れる電流はアクチュエータ３３を駆動させるのに十分な大きさであり、抵抗５７の両端の電圧は基準電圧信号Ｓ7 のレベルを超えているため、電流検出比較回路５８の出力は“Ｈ”レベルのままで変化せず、ワンショットマルチバイブレータ５９は作動しないので、リレー６０の制御信号Ｓ3 は“Ｌ”レベルのままとなる。
【００５４】
従って、増幅回路５５のみに高圧電源が供給されるため、増幅回路５５の出力、すなわちアクチュエータ３３への通電波形Ｓ8 は図７（ｇ）に示すように、増幅された周波数ｆO の全波整流波形となる。
【００５５】
一方、ｔ＝ｔ0 のとき既に前記かみつき現象が起こっているようであれば、後述する動作により、そのかみつきが解除される。  
前記各スイッチ１８，１６，４２が押されている間、アクチュエータ３３の移動体３７の梁部（脚部）４０が円管３９の内面とかみつくことにより、アクチュエータ３３が停止してしまった場合（ｔ＝ｔ１）、アクチュエータ３３全体の系の共振状態が変化し、現在の駆動周波数ｆO でのアクチュエータのインピーダンス値が上がることにより、アクチュエータ３３への注入電流が減少することが考えられる。
【００５６】
ここで、図７（ｈ）に示すように、注入電流は通電電圧波形Ｓ8 を時間微分した形となり、全波整流波の不連続点において、最小値から最大値へと急激に変化する。
【００５７】
今、図７（ｇ）に示すように、この注入電流の減少によって、注入電流レベルが基準電圧Ｓ7 のレベルを下回った場合、電流検出比較回路５８の出力が“Ｈ”から“Ｌ”へ変化した瞬間、ワンショットマルチバイブレータ５９の出力Ｓ3 が“Ｈ”となり、リレー６０は前記増幅回路５６側に高圧電源を供給するように切り換えられる。
【００５８】
このとき、通電波形Ｓ8 は、周波数ｆR の全波整流波へと変わり、図８に示すように通電波形の周波数で圧電素子３８のインピーダンスが大幅に減少する。従って、アクチュエータ３３への注入電流は増加するため、アクチュエータ３３の発生力は円管３９とのかみつきを解除できるようなレベルにまで大幅に増加する。このとき、周波数ｆR の全波整流波の通電時間は、圧電素子３８の破断を防ぐため、数パルス程度に制限されるよう、ワンショットマルチバイブレータ５９が設定されている。  
なお、前記かみつき現象を解除させるのには前記波形以外に通常より振幅の大きな全波整流波をアクチュエータ３３に通電させてもよい。
【００５９】
そして、かみつき状態が解除され（ｔ＝ｔ2 ）、注入電流が正常なレベルに戻ると、注入電流値は基準電圧Ｓ7 のレベルを超えるため、ワンショットマルチバイブレータ５９の出力は再び“Ｌ”となり、リレー６０は増幅回路５５側に再び切り換えられ、周波数ｆO の全波整流波をアクチュエータ３３に通電する。
【００６０】
以上の動作により、アクチュエータ３３が、移動体３７と円管３９とのかみつきにより停止しても、かみつき状態を解除させるような大きな発生力を与える通電波形を自動的に出力し、かみつき状態を解除することができる。
【００６１】
（効果）
術者が操作用スイッチをある時間Ｔ未満で切ることを多用すると、アクチュエータ３３の操作速度は最大に達せずに移動するため、アクチュエータ３３の微動操作が可能になる。よって、ズームレンズや、フォーカスレンズや、その他の精密位置決めテーブルを微動させることができ、術者の所望する拡大率、ピント、位置等へ容易に調整可能である。
【００６２】
また、粗動させ、大まかに拡大率や、ピント、位置を決めたいときは、ある時間Ｔ以上操作用スイッチを押すことで、アクチュエータ３３の最大速度で、ズームレンズや、フォーカスレンズ、精密位置決めテーブルを移動させることができる。よって、術者は、所望する位置に、レンズや、位置決めテーブルを容易に粗動できる。
【００６３】
アクチュエータ３３の操作スピードを、フットスイッチ１６の速度調整ボリューム１６ｃで変更できるため、手でズームを操作しながら足でスピードを調整できるため操作性がよい。
【００６４】
ズームの操作を複数のスイッチで可能にしたので操作性がよい。
【００６５】
リモコンスイッチを設けたので術者以外の人間が操作でき、例えば教育を行うに最適である。
【００６６】
リモコンスイッチ１８を内視鏡１の挿入部２に沿わして設けられるので、術者は左手で湾曲操作しながら右手で挿入部の進退とズーム操作ができ、操作性がよい。
【００６７】
アクチュエータ３３の円管３９と移動体３７に引っかかりを起こしたときにはその引っかかりの解除が自動的にできる。したがってアクチュエータ３３の安定動作が可能となる。
【００６８】
＜第２実施形態＞
図９を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。  
（構成）  
この第２の実施形態は制御回路４３による駆動回路３４の制御の仕方の点で前述した第１の実施形態と異なる。すなわちオートスピード調整の仕方が異なる。
【００６９】
この実施形態では駆動回路３４の出力駆動電圧を時間と共に変化させるように制御する方式であり、制御回路４３によって駆動回路３４を制御する。アクチュエータ３３に用いる圧電素子３８の発生力量はその圧電素子３８にかける電圧に比例する。これによりアクチュエータ３３に印加する電圧を序々に上げていくと、圧電素子３８の発生力が増え、アクチュエータ３３の移動体３７の移動速度が増加する。これを利用してスピード調整を行うものである。
【００７０】
ズームスイッチ４２が押された時点からある一定の時間（Ｔ）まで、駆動回路３４の駆動電圧が増加し、その後、アクチュエータ３３の駆動速度が一定となるように駆動波形が固定される。このとき、駆動回路３４の駆動周波数は一定としておく。  
なお、電圧の変化は各パルス毎に順次変える必要はなく、何パルス毎に変化させてもよい。また、前述した第１の実施形態における駆動電圧波形（図５）の形式との組み合わせた駆動電圧波形により、操作スイッチが押されてから駆動回路３４の駆動周波数と駆動電圧を時間と共に変化させ、アクチュエータ３３の駆動速度を増加させるように制御しても構わない。
【００７１】
（作用・効果）  
この実施形態によれば前述した第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００７２】
＜第３実施形態＞
図１０を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。  
（構成）  
この第３の実施形態は制御回路４３による駆動回路３４の制御の仕方の点で前述した第１の実施形態と異なる。すなわちオートスピード調整の仕方が異なる。  この実施形態では駆動回路３４の出力駆動電圧波形の波の数をある一定時間毎（Ｔｉ）に変化させるように制御する方式である。
【００７３】
アクチュエータ３３は印加される駆動電圧波形の波の数によって移動距離が決まる。時間Ｔｉ内に印加される駆動波形の数が増加すると、時間Ｔｉ内に移動体３７が移動する距離が増加し、アクチュエータ３３の移動体３７の平均速度が増加する。駆動回路３４の駆動周波数は数ｋＨｚと高いため、アクチュエータ３３の動きは断続的なものではなく非常に滑らかである。
【００７４】
ある時刻Ｔを過ぎると、時間Ｔｉ内に印加される駆動波形の数は固定され、アクチュエータ３３の移動速度は一定になるように制御回路４３は制御する。  
アクチュエータ３３に取り付けられているズームレンズ３０の移動はズームスイッチ４２を押してから時間Ｔの間は序々に速度を増し、時間Ｔを超えると一定速度で移動する。
【００７５】
（作用・効果）  
この実施形態によれば前述した第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００７６】
＜第４実施形態＞  
図１１および図１２を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。  
（構成)   
この第４の実施形態は制御回路４３による駆動回路３４の制御の仕方の点で前述した第１の実施形態と異なる。前述した第１の実施形態では圧電式アクチュエータ３３の円管４１に移動体３７が引っ掛った場合にその引っ掛りを自動的に解除したのに対してこの実施形態では解除スイッチ６５でその引っ掛りを解除するようにしたものである。
【００７７】
その構成を図１１に基づいて説明すると、駆動回路３４は互いに並列に配置された、周波数ｆO の全波整流波発生回路５１と、周波数ｆR の全波整流波発生回路５２と、両回路５１，５２の出力線Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ介在するアナログスイッチ６１，６２と前記両アナログスイッチ６１，６２の出力波形をそれぞれ圧電素子３８の駆動電圧レベルに増幅するための増幅回路６３，６４とから主に構成され、両増幅回路６３，６４の出力が、互いに接続され１本化された信号線Ｓ15がアクチュエータ３３の＋電極側に接続されている。
【００７８】
ここで、一方のアナログスイッチ６１のスイッチング動作を制御するための制御端子には先述の制御回路４３内のスイッチ制御回路４３ａから出力されるスイッチ信号線Ｓ９が接続され、他方のアナログスイッチ６２の制御端子には各ズーム用スイッチ１８，１６，４２とは別体で設けられたかみつき解除スイッチ６５のオン−オフの操作に連動して出力電圧レベルが変化するかみつき解除スイッチ制御回路４３ｂから出力されるスイッチ信号線Ｓ10が接続されている。
【００７９】
また、一方の増幅回路６３の高圧電源入力端子には高圧電源の供給を制御するためのリレー６６の出力端が接続され、このリレー６６の制御端子には前記スイッチ信号線Ｓ9 が接続される。他方の増幅回路６４の高圧入力端子には別のリレー６７の出力端が接続される。このリレー６７の制御端子にはＡＮＤＩＣ回路６９の出力信号端Ｓ12が接続されている。ＡＮＤＩＣ回路６９は前記スイッチ信号線Ｓ10の信号と、前記スイッチ信号線Ｓ10の信号をクロック入力として動作するワンショットマルチバイブレータ６８の出力Ｓ11との論理積を取り信号を出力する。なお、前記ワンショットマルチバイブレータ６８とＡＮＤＩＣ６９は前記制御回路４３に内蔵されている。その他の点では前述した第１の実施形態と同じである。
【００８０】
（作用）
この実施形態の作用を図１１，１２に基づいて説明する。まず、時刻ｔ＝ｔ0 でスイッチ手段の各ズーム用スイッチ１８，１６，４２のいずれかが押されると、信号Ｓ9 が“Ｈ”レベルとなるため、アナログスイッチ６１が導通して、増幅回路６３には周波数ｆO の全波整流波信号Ｓ1 が入力される。ここで前記リレー６６は制御信号Ｓ9 が“Ｈ”レベルの時、増幅回路６３のみに高圧電源が供給されるように切り換えられるため、現時点では、増幅回路６３が働き、アクチュエータ３３には増幅された周波数ｆO の全波整流波Ｓ15が通電される。
【００８１】
操作者が各ズーム用スイッチ１８，１６，４２のいずれかを押している間、前記モニタ２４上の画像が止まることによって、アクチュエータ３３のかみつきを検知したときには、各ズーム用スイッチ１８，１６，４２を押すのを止め（時刻ｔ＝ｔ1 ）、かみつき解除スイッチ６５のボタンを押す（時刻ｔ＝ｔ2 ）と、スイッチ信号Ｓ10が“Ｈ”レベルとなるため、前記アナログスイッチ６２が導通し、増幅回路６４には、周波数ｆR の全波整流波Ｓ2 が入力されるが、これと同時に、信号10の変化によりワンショットマルチバイブレータ６８が動作し、その出力パルスＳ11のパルス幅の時間だけ、高圧電源を増幅回路６４のみに供給するようにリレー６７が切り替わり、アクチュエータ３３に通電される波形Ｓ15は、増幅された周波数ｆR の全波整流波となる。
【００８２】
このワンショットマルチバイブレータ６８の出力Ｓ11のパルス幅は、圧電素子３８の破断を防ぐため、通電波形Ｓ15の数パルス分に制限されるよう設定される。この短時間の通電パルスは圧電素子３８の共振周波数と等しいため、かみつきを解除できる大きな発生力をアクチュエータ３３に与えることができる。また、この波形とは別にかみつきを解除させるため、通常より振幅の大きな波形を通電させてもよい。
【００８３】
前記のように，かみつきが解除されると、かみつき解除スイッチ６５のボタンを押すのを止め（時刻ｔ＝ｔ3 ）、再び、ズーム用スイッチ１８，１６，４２のいずれかを押す（時刻ｔ＝ｔ4 ）ことによって、アクチュエータ３３への通電波形Ｓ15は周波数ｆO の全波整流波にもどり、正常なズーミング動作を再開する。
【００８４】
（効果）  
この実施形態によれば、アクチュエータ３３のかみつきを容易に解除でき、アクチュエータ３３の安定した動作が可能となる。
【００８５】
＜その他の実施形態＞
本発明は前記各実施形態に限定されない。例えば、アクチュエータは圧電アクチュエータでなくてもよい。  
また、アクチュエータにより駆動される被駆動体はレンズだけでなく、以下の付記記載のものでもよい。また、内視鏡以外の製品に適用できることも可能なものである。  
また、フットスイッチ１６及び／又はリモコンスイッチ１８に、内視鏡１のＣＣＤ２９の撮像画像を、電子的あるいはその他の方式で記憶又は記憶指示するスイッチを追加してもよい。
【００８６】
フットスイッチ１６に設けられたスライド式のボリューム１６ｃのかわりに踏み込み式のフットペダルでもよい。  
オートフォーカスでなくてもよい。  
前記モニタ２４にアクチュエータ３３のスピードを表示してもよい。  
前記モニタ２４にオートズーム／マニュアルズームの選択状態を表示してもよい。  
前記モニタ２４にオートスピード調整／マニュアルスピード調整の選択状態を表示してもよい。
【００８７】
［付記］
（１群）  
(1)内視鏡に設けられた被駆動体を駆動する圧電式アクチュエータと、前記圧電式アクチュエータに駆動電力を供給する駆動回路と、この駆動回路による前記圧電式アクチュエータの駆動を制御する制御回路と、この制御回路に制御信号を供給するスイッチ手段を有する内視鏡装置において、前記制御回路は前記スイッチ手段の操作時間と共に前記圧電式アクチュエータの速度を変化させるように前記駆動回路を制御するようにしたことを特徴とする内視鏡装置。  
(2)駆動周波数を時間と共に変化させて速度調整することを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(3)前記制御回路による前記駆動回路の制御は駆動電圧を時間と共に変化させて速度調整することを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(4)前記制御回路による前記駆動回路の制御は駆動波形の波の数を変化させて速度調整することを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(5)前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設された対物光学系の少なくとも１部の光学素子であることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(6)前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設されたズームレンズであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(7)前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設されたフォーカスレンズであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(8)前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設された視野変換スレンズであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(9)前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設された固体撮像素子であることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(10）前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設された鉗子起上台であることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(11）前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設された照明レンズであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(12）前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設された送気ノズルであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(13）前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設された送水ノズルであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(14）前記被駆動体は内視鏡挿入部の先端部に配設された光学系の１部に設けられた絞りであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(15）前記被駆動体は、精密位置決めテーブルであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。
【００８８】
（２群）  
(1)内視鏡に設けられた被駆動体を駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動電力を供給する駆動回路と、この駆動回路による前記圧電式アクチュエータの駆動を制御する制御回路とを有する内視鏡装置において、前記制御回路には前記アクチュエータの駆動速度を可変する速度可変操作手段が接続されることを特徴とする内視鏡装置。  
(2)前記速度可変操作手段は内視鏡の操作部に設けられることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(3)前記速度可変操作手段は内視鏡とは別体に設けられることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(4)前記速度可変操作手段は駆動回路と制御回路を有する装置に設けられることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(5)前記速度可変操作手段は駆動回路と制御回路を有する装置に着脱自在に設けられることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(6)前記速度可変操作手段はフットペダルであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(7)前記速度可変操作手段はフットスイッチに設けられたスライドボリュームであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(8)前記アクチュエータは圧電アクチュエータであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。
【００８９】
（３群）  
(1)内視鏡に設けられた被駆動体を駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動電力を供給する駆動回路と、この駆動回路の駆動を制御する制御回路と、前記制御回路に制御信号を供給する制御スイッチ手段を有する内視鏡装置において、前記スイッチ手段は内視鏡とは別体に設けられていることを特徴とする内視鏡装置。  
(2)前記スイッチ手段は内視鏡の挿入部に沿わして、挿入部の軸方向に摺動自在に設けられることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(3)前記スイッチ手段はフットスイッチであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(4)前記スイッチ手段はフォトカプラにより絶縁されていることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(5)前記内視鏡の操作部には前記スイッチ手段とは更に別のスイッチ手段が設けられ、両スイッチ手段から圧電アクチュエータの移動を制御可能であることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(6)前記アクチュエータは圧電アクチュエータであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(7)前記スイッチ手段には、内視鏡の挿入部に設けられた撮像素子の撮像画像を、電子的あるいはその他の方式で記憶又は記憶指示するスイッチを更に設けたことを特徴とする第１項の内視鏡装置。
【００９０】
（４群）  
(1)圧電式アクチュエータの駆動回路において、前記圧電式アクチュエータを駆動する第１の駆動状態と、この第１の駆動状態より前記圧電式アクチュエータに強い発生力を発生させる第２の駆動状態と、前記第１の駆動状態と第２の駆動状態を選択する選択手段を有することを特徴とする内視鏡装置。  
(2)前記第１の駆動状態は通常の駆動状態であることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(3)前記圧電式アクチュエータは円管と、この円管内面に摺動可能に摩擦係合する移動体と、この移動体に結合される衝撃力発生部のみからなることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(4)前記衝撃力発生部は圧電素子であることを特徴とする第１項の内視鏡装置。
【００９１】
(5)前記第２の駆動状態は前記圧電素子の共振周波数の正弦波で駆動されることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(6)前記第１の駆動状態の駆動電圧より前記第２の駆動状態の駆動電圧は大きいことを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(7)前記選択手段は前記円管と前記移動体が引っ掛ったことを検出する手段の出力により、第１の状態と第２の状態を選択することを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(8)前記選択手段は前記円管と移動体が引っかかっていないときは第１の駆動状態を選択し、引っ掛ったときは第２の駆動状態を選択することを特徴とする第１項の内視鏡装置。  
(9)前記選択手段は解除スイッチであることを特徴とする第１項の内視鏡装置。  なお、前記付記の各項は、どの様に組み合わせても良いこと言うまでもない。
【００９２】
（付記第２群に対する従来例と目的）  
特開平６−３１５２８２号公報では圧電アクチュエータのスピードを変化させるボリュームがあるが、圧電アクチュエータの駆動スピードを変化させるボリュームの構成が具体的でなく、考慮されていないため操作性が非常に悪かった。したがって、付記第２群では操作性を向上することを目的とする。
【００９３】
（付記第３群に対する従来例と目的）  
特開平６−３１５２８２号公報では圧電アクチュエータの移動方向を指示させるスイッチがあるが、圧電アクチュエータの駆動方向を指示するスイッチの構成が具体的でなく、考慮されていないため操作性が非常に悪かった。したがって、付記第３群では操作性を向上することを目的とする。
【００９４】
（付記第４群に対する従来例と目的）  
特開平６−３１５２８２号公報では圧電アクチュエータの駆動中に円管と移動体との摩擦状態が変化することにより、引っ掛りが生じ、突然停止してしまうことがあった。このとき、従来の駆動回路に生じる駆動パルスでは圧電アクチュエータの発生力が小さいため、その引っ掛りを解除できなかった。したがって、付記第４群では引っ掛りを解除できるようにすることを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】第１の実施形態に係る拡大式電子内視鏡のシステムを概略的に示す斜視図。
【図２】第１の実施形態に係る拡大式電子内視鏡のシステムの電気回路の構成を示す説明図。
【図３】前記拡大式電子内視鏡の対物光学系を駆動するアクチュエータ部分の断面図。
【図４】前記内視鏡に装着するリモコンスイッチの取り付け状態の説明図。
【図５】前記アクチュエータを駆動する駆動用電圧の波形図。
【図６】前記電気回路の駆動回路に組み込まれている引掛り解除駆動回路の構成を示す説明図。
【図７】前記アクチュエータを駆動する他の駆動用電圧の波形図。
【図８】前記引掛り解除駆動回路による圧電素子のインピーダンス変化を示す波形図。
【図９】第２の実施形態においてのアクチュエータを駆動する駆動用電圧の波形図。
【図１０】第３の実施形態においてのアクチュエータを駆動する駆動用電圧の波形図。
【図１１】第４の実施形態における電気回路の構成を示す説明図。
【図１２】第４の実施形態におけるアクチュエータを駆動する駆動用電圧の波形図。
【符号の説明】
【００９６】
１…内視鏡
１４…ズーム制御装置
１６…フットスイッチ
１８…リモコンスイッチ
２３…ＣＣＵ
２４…モニタ
２８…対物レンズ系、２９…ＣＣＤ
３０…ズームレンズ
３２…信号処理回路
３３…アクチュエータ
３４…駆動回路
３７…移動体
３８…圧電素子
３９…円管
４２…ズームスイッチ
４３…制御回路
５１…全波整流波発生回路
５２…全波整流波発生回路
６１…アナログスイッチ
６２…アナログスイッチ
６３…増幅回路
６４…増幅回路
６５…かみつき解除スイッチ
６６…リレー
６８…ワンショットマルチバイブレータ
６９…ＡＮＤＩＣ回路
【図１】
2005012999.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005012999.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005012999.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005012999.tif 000011
【図１０】
2005012999.tif 000012
【図１１】
2005012999.tif 000013
【図１２】
2005012999.tif 000014