(57)【要約】【課題】圧電素子駆動機構による可動レンズの往動と復動の移動量が相違し、この相違に固体差がある場合でも、圧電素子駆動機構による往動と復動の移動量を精度よく制御する。【解決手段】挿入先端部の対物光学系に移動可能に組み込まれた例えばオートフォーカス用の第３可動レンズ１７ｃを、圧電素子駆動機構の圧電素子３８により光軸方向に往復動させる内視鏡装置において、上記第３可動レンズ１７ｃを同一量だけ移動させるための往動と復動のそれぞれの駆動パルス数データをメモリ４２に記憶し、このメモリ４２から読み出されたデータに基づき、例えば往動では１２００×９、復動では１２００×７のパルス数を形成し、往動と復動で異なる数の駆動パルス信号を圧電素子３８に与える。これにより、同一移動量の往動と復動を精度よく行う。【選択図】図１
2007241133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入先端部に配置された対物光学系に移動可能に組み込まれた可動レンズと、この可動レンズを圧電素子の駆動により光軸方向に往復動させる圧電素子駆動機構と、上記圧電素子に対し駆動パルスを与える制御回路と、を含む内視鏡装置において、
上記可動レンズを同一量だけ移動させるための往動と復動のそれぞれの駆動パルス数データを記憶手段に記憶し、
上記制御回路は、上記記憶手段から読み出された駆動パルス数データに基づき、同一移動量の往復動のために上記圧電素子駆動機構の圧電素子に対し往動と復動で異なる駆動パルス数を与える制御を実行することを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内視鏡装置、特にオートフォーカス機能やズーム機能のために対物光学系の中に配置された可動レンズを圧電素子の伸縮動作によって駆動する圧電素子駆動機構の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子内視鏡装置は電子内視鏡（スコープ）、プロセッサ装置、光源装置及びモニタ等を有してなり、電子内視鏡の先端部には、対物光学系（レンズ部）と固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）等が配置され、上記光源装置からの光照明に基づき上記ＣＣＤによって被観察体を撮像し、この撮像信号に対し上記プロセッサ装置で映像処理を施すことにより、被観察体の映像をモニタへ表示するものである。そして、上記の対物光学系には、ズーム機構やフォーカス機構のための可動レンズが組み込まれており、この可動レンズの駆動のために、近年では、圧電素子駆動機構を採用することが行われている。
【０００３】
この圧電素子駆動機構は、例えば圧電素子に結合された駆動軸と移動体を摩擦係合し、圧電素子の伸縮を駆動軸を介して移動体に伝達することにより、移動体を微小移動させるものであり（特許文献１、２）、上記圧電素子に与える駆動電圧の波形等を制御することにより、移動体を往動方向又は復動方向に移動させることができる。このような圧電素子駆動機構は、小型化が容易であることから細径化された内視鏡の先端部の中に配置できるという利点がある。
【特許文献１】特公平４‐５２０７０号公報
【特許文献２】特許第３６３５５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の圧電素子駆動機構による可動レンズの移動制御では、光軸方向の可動レンズの往復動において、同一移動量を駆動するためのパルス数の駆動信号を与えたとき、往動と復動とで移動量が異なり、移動量制御の精度が低下するという問題があった。即ち、駆動源である圧電素子、この圧電素子に結合する駆動軸及びこの駆動軸と移動体との摩擦係合の状態等の圧電素子駆動機構の構成によって、往動と復動の移動量に相違が生じ、この相違は、圧電素子駆動機構の持つ固有の特性、即ち個体差によっても異なっている。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電素子駆動機構による可動レンズの往動と復動で移動量が相違する場合、またこの相違に固体差がある場合でも、圧電素子駆動機構による可動レンズの往動と復動の移動量を精度よく制御することができる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、挿入先端部に配置された対物光学系に移動可能に組み込まれた可動レンズと、この可動レンズを圧電素子の駆動により光軸方向に往復動させる圧電素子駆動機構（圧電素子アクチュエータ）と、上記圧電素子に対し駆動パルスを与える制御回路と、を含む内視鏡装置において、上記可動レンズを同一量だけ移動させるための往動と復動のそれぞれの駆動パルス数データを記憶手段に記憶し、上記制御回路は、上記記憶手段から読み出された駆動パルス数データに基づき、同一移動量の往復動のために上記圧電素子駆動機構の圧電素子に対し往動と復動で異なる駆動パルス数を与える制御を実行することを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、例えば単位量（距離）［又は所定量（距離）］当りの往動と復動の駆動パルス数データが内視鏡内の記憶手段に記憶されており、圧電素子駆動機構の動作時には、この駆動パルス数データが読み出され、これに基づいて往動と復動で異なるパルス数による可動レンズの所定移動量の制御が行われる。例えば、０．５ｍｍの距離を移動させるための往動の駆動パルス数として１２００×９（＝１０８００）、同一距離の復動の駆動パルス数として１２００×７（＝８４００）となるパルスが圧電素子に供給され、これによって、可動レンズを往動と復動において０．５ｍｍの同一距離だけ精度よく移動させることが可能になる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の内視鏡装置によれば、圧電素子駆動機構による可動レンズの往動と復動の移動量が相違する場合、またこの相違に固体差がある場合でも、圧電素子駆動機構による可動レンズの往動と復動の移動量を精度よく制御することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１には、実施例に係る電子内視鏡装置の主要構成、図２には内視鏡先端部の内部構成、図３には電子内視鏡装置の外観構成が示されている。図３において、電子内視鏡装置は、被観察体内へ挿入される部分で、先端に対物光学系とＣＣＤ等の固体撮像素子を有する挿入部１１Ａ、アングル操作ツマミや各種の操作スイッチ等を有する操作部１１Ｂ、光源コネクタ１１Ｄ及び電気コネクタ１１Ｅを有するケーブル部１１Ｃからなる電子内視鏡（スコープ）１１と、上記光源コネクタ１１Ｄによって電子内視鏡１１が接続される光源装置１２と、上記電気コネクタ１１Ｅによって電子内視鏡１１が接続されるプロセッサ装置１４と、図示していないモニタ等から構成される。
【００１０】
図２において、上記挿入部１１Ａの先端部には、対物光学系として、前側から順に、観察窓を含む固定レンズ１６ａ、バリフォーカルレンズとして構成された変倍用の第１可動レンズ１７ａ及び第２可動レンズ１７ｂ、固定レンズ１６ｂ及びフォーカス用の第３可動レンズ１７ｃが配置されており、この第３可動レンズ１７ｃの後側に、プリズム１９、カバーガラス２０を介して固体撮像素子であるＣＣＤ２１が配置される。このＣＣＤ２１で撮像された信号は、回路基板２２及び信号線２３を介して上記プロセッサ装置１４へ供給される。
【００１１】
上記第１可動レンズ１７ａは、係合孔２５Ａを有する支持体（保持枠体）２５に、第２可動レンズ１７ｂは係合孔２６Ａを有する支持体２６に保持され、この係合孔２５Ａ，２６Ａが円柱状のカム軸２７の外周に嵌合する状態で、各レンズ１７ａ，１７ｂはこのカム軸２７に取り付けられる。上記の係合孔２５Ａにはカムピン２９、係合孔２６Ａにはカムピン３０が突出配置され、一方のカム軸２７には、その軸線に対して傾斜方向の異なるカム溝３１，３２が形成されており、このカム溝３１に上記カムピン２９、カム溝３２に上記カムピン３０が係合する。
【００１２】
そして、上記カム軸２７には、多重コイルバネ等からなる線状伝達部材３４が連結されており、この線状伝達部材３４の他端は操作部１１Ｂに設けられたモータに取り付けられる。従って、モータの駆動によって線状伝達部材３４を介してカム軸２７を回転させれば、カム溝３１，３２とカムピン２９，３０の係合によって第１可動レンズ１７ａ、第２可動レンズ１７ｂが光軸方向の前後にそれぞれ移動し、これによって光学的変倍（ズーム）が行われる。即ち、第１及び第２の可動レンズ１７ａ，１７ｂは、バリフォーカル光学系を構成して、相対的に前後移動しながら光学的変倍を行う（観察距離、観察深度、焦点距離等が可変となる）。
【００１３】
一方、上記フォーカス用の第３可動レンズ１７ｃを駆動するために、小型の圧電素子駆動機構（圧電素子アクチュエータ）が設けられており、この圧電素子駆動機構として、第３可動レンズ１７ｃを保持する保持枠体であって、その上部に係合孔３６Ａ（を有する円筒体）が形成された支持体（移動体）３６と、この支持体３６の係合孔３６Ａに摩擦係合する円柱状駆動軸（体）３７と、この駆動軸３７に結合（固定）される圧電素子３８が取り付けられる。この圧電素子３８には、駆動線３９によって駆動パルスが与えられる。この圧電素子駆動機構によれば、圧電素子２８の伸縮駆動によって駆動軸３７を前後に動かすことにより、第３可動レンズ１７ｃを往動又は復動方向に移動させることができる。
【００１４】
また、上記フォーカス用第３可動レンズ１７ｃを始端（始点）位置と終端（終点）位置で停止させるためのストッパ４１ａ，４１ｂが設けられており、実施例では、このストッパ４１ａ，４１ｂで停止した始端位置と終端位置を不図示の検出手段、例えばフォトインタラプタ等の光学式センサや磁気式のセンサにて検出し、この始端位置或いは終端位置からの第３可動レンズ１７ｃの移動量を制御することができる。
【００１５】
図１において、内視鏡１１には、挿入部１１Ａの先端に配置されたＣＣＤ２１に加え、上記圧電素子３８に対して往動時又は復動時の駆動パルスを与える圧電素子駆動回路４１、上記第３可動レンズ１７ｃを同一量だけ移動させるための往動と復動のそれぞれの駆動パルス数データ（単位量又は所定量当りの駆動パルス数）を記憶するメモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）４２が配置される。即ち、単位量（単位距離）当りの駆動パルス数は、［第３可動レンズ１７ｃの始端から終端までの全駆動範囲］÷［この全駆動範囲を動かすために必要な駆動パルス数］の演算で求めることができる。
【００１６】
一方、プロセッサ装置１４には、上記圧電素子駆動回路４１をオートフォーカス制御するフォーカス制御回路４４、上記ＣＣＤ２１の出力信号に基づいて画像処理を施し、オートフォーカスのための画像の鮮鋭度を表す信号（高周波成分）をフォーカス制御回路４４に出力する画像処理回路４５が設けられる。
【００１７】
実施例は以上の構成からなり、電子内視鏡１１の挿入部１１Ａを被観察体内に挿入すると、被観察体が対物光学系を介してＣＣＤ２１にて撮像され、このＣＣＤ２１の出力信号に基づいて画像処理回路４５にて映像信号が形成され、この映像信号によってモニタ上に被観察体の映像が表示される。一方、上記画像処理回路４５では、画像の鮮鋭度を示す信号が抽出され、この信号がフォーカス制御回路４４へ供給される。このフォーカス制御回路４４では、鮮鋭度を示す信号からピントを合わせるための制御信号、即ちフォーカス用の第３可動レンズ１７ｃの往動又は復動の移動量（距離）を調整する信号（移動方向と量の信号）が形成され、この制御信号が圧電素子駆動回路４１へ供給される。
【００１８】
このとき、上記フォーカス制御回路４４では、メモリ４２から往動と復動の単位量又は所定量当りの駆動パルス数（同一量を移動させる駆動パルス数）データが読み出されており、この駆動パルス数データに基づいた往動又は復動の移動量制御信号が圧電素子駆動回路４１へ与えられる。なお、この圧電素子駆動回路４１がメモリ４２から駆動パルス数データを直接入力してもよい。そして、この圧電素子駆動回路４１では、上記往動又は復動の移動量制御信号に対応する駆動パルスが形成されることになり、この駆動パルスは例えば図４のようなパルスとなる。
【００１９】
図４（Ａ），（Ｂ）には、制御例Ｉの駆動パルスが示されており、５ｍｍの距離の往動の移動量信号として、例えば周波数３７０ｋＨｚ（この周波数は任意である）の信号が１２００パルス（ｐ）含まれたブロックを９個形成することにより、１２００×９＝１０８００の駆動パルスを出力し、同一の５ｍｍの距離の復動の移動量信号として、３７０ｋＨｚの周波数の信号が１２００パルス（ｐ）含まれたブロックを７個形成することにより、１２００×７＝８４００の駆動パルスを出力する。このような駆動パルスによれば、往動方向と復動方向において、駆動パルス数が相違するため移動速度は異なるが、同一距離を精度よく移動させることができる。
【００２０】
図４（Ｃ），（Ｄ）には、１ブロックの数の異なる制御例IIの駆動パルスが示されており、この制御例では、５ｍｍの距離の往動の移動量信号として、３７０ｋＨｚの周波数の信号が１０００パルス（ｐ）含まれたブロックを１１個形成し、１０００×１１＝１１０００の駆動パルスを出力し、同一距離の復動の移動量の信号として、３７０ｋＨｚの周波数の信号が１０００パルス（ｐ）含まれたブロックを９個形成することにより、１０００×９＝９０００の駆動パルスを出力することもできる。
【００２１】
このようにして、実施例の電子内視鏡１１の圧電素子駆動機構では、上記の駆動パルス数により往動方向と復動方向において同一距離を精度よく移動させることができるが、他の電子内視鏡に配置された圧電素子駆動機構では、メモリに格納された他の電子内視鏡用の駆動パルス数データに基づいて、往動と復動の駆動パルス数が形成、出力されることになり、これによって、圧電素子駆動機構に個体差があっても、オートフォーカス用可動レンズの移動制御を精度よく行うことができる。
【００２２】
実施例では、フォーカス用の第３可動レンズ１７ｃを移動制御する場合を説明したが、上述のように、挿入部１１Ａの中にはズーム（変倍）用の第１及び第２可動レンズ１７ａ，１７ｂを備えており、これらの可動レンズ１７ａ，１７ｂを本発明の圧電素子駆動機構によって駆動するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例に係る電子内視鏡装置の主要構成を示す図である。
【図２】実施例の内視鏡先端部の内部構成を示す断面図である。
【図３】電子内視鏡装置の全体の外観構成を示す図である。
【図４】実施例で形成される往動と復動の駆動パルスの例（Ｉ，II）を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１…電子内視鏡、        １４…プロセッサ装置、
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…可動レンズ、
２１…ＣＣＤ、            ３６…支持体、
３６Ａ…係合孔、          ３７…駆動軸、
３８…圧電素子、          ４１…圧電素子駆動回路、
４２…メモリ、            ４４…フォーカス制御回路、
４５…画像処理回路。
【図１】
2007241133.tif 000003
【図２】
2007241133.tif 000004
【図３】
2007241133.tif 000005
【図４】
2007241133.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月20日(2007.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図１において、内視鏡１１には、挿入部１１Ａの先端に配置されたＣＣＤ２１に加え、上記圧電素子３８に対して往動時又は復動時の駆動パルスを与える圧電素子駆動回路４１、上記第３可動レンズ１７ｃを同一量だけ移動させるための往動と復動のそれぞれの駆動パルス数データ（単位量又は所定量当りの駆動パルス数）を記憶するメモリ（ＥＥＰＲＯＭ等）４２が配置される。即ち、単位量（単位距離）当りの駆動パルス数は、［全駆動範囲を動かすために必要な駆動パルス数］÷［第３可動レンズ１７ｃの始端から終端までの全駆動範囲］の演算で求めることができる。