JP2009291364A - アクチュエータ装置、及び撮像ユニット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 アクチュエータ装置62は、前後に進退自在に設けられた移動体32と、常温時に非張力状態となるように、前記移動体に直接的または間接的に設けられ、外部の制御回路部100の電源部から電流を印加されて所定の温度に可変され伸縮制御される形状記憶合金ワイヤ56と、を備えている。
【選択図】図4
Description
このような、内視鏡に設けられる撮像ユニットは、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を移動して光学特性を可変する技術は、例えば、特許文献1に開示されている。
先ず、本発明について、図1から図10を用いて説明する。尚、図1から図10は、本発明の第1の実施の形態に係り、図1は電子内視鏡システムの全体を示す構成図、図2は内視鏡の先端部の内部構成を示す断面図、図3は図2のIII−III断面図、図4は撮像ユニットの構成を示す断面図、図5は図4のV−V断面図、図6は形状記憶合金アクチュエータを駆動制御するビデオプロセッサ内の抵抗フィードバック回路を示すブロック図、図7は移動レンズ枠がワイド端位置で初期状態となった撮像ユニットの断面図、図8は形状記憶合金ワイヤの温度−歪の関係を示す曲線グラフ、図9はテレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図10は温度に応じて長さが変位するSMAワイヤ56を目標変位に伸縮させるための抵抗値制御の制御一例を示すフローチャートである。
図2に示すように、先端部6は、内部に撮像ユニット30が配設されている。この撮像ユニット30は、硬質な先端硬性部材24に嵌挿配置され、側面方向からセットビス27により先端硬性部材24に固定される。また、撮像ユニット30の先端側の外周部には、水密用のOリング28が配設されている。この先端硬性部材24の先端部分を覆うように、先端部6の先端面を構成する先端カバー25が接着固定されている。
尚、先端カバー25に形成される孔部である先端開口部は、上述したように、先端部6内の処置具チャンネル12aの開口部を構成する。また、先端部6と湾曲部7の外形を形成するように、先端硬性部材24の外周、及び湾曲部7内の湾曲駒26を一体的に被覆するゴム製の先端挿入部被覆部材9aが設けられている。この先端挿入部被覆部材9aの先端外周部は、糸巻接着部29により、先端部6に固定されている。
本実施の形態の撮像ユニット30は、焦点距離を変更して、光学特性を可変する、ピント調整のフォーカシング機能、又はズーミング機能のため、内部のレンズが進退移動する構成となっている。尚、本実施の形態において、焦点距離を変更して、光学倍率を可変する内部のレンズが進退移動する構成とし、以下の説明では、ワイドとテレを切り換えるズーミング機能として説明する。
このアクチュエータ62は、図4、及び図5に示すように、後群レンズ枠36のアクチュエータ保持部52に挿通配置された硬質な非金属の絶縁部材から形成された長尺なガイド管53と、ガイド管53内に挿通配置された形状記憶合金ワイヤ56と、ガイド管53内に基端側が挿通配置され、形状記憶合金ワイヤ56に外挿する付勢体であって弾性部材を構成する押圧バネの圧縮コイルバネ57と、形状記憶合金ワイヤ56の基端部分が挿通配置され、ガイド管53の後端部に内挿する絶縁管からなるバネ止め管58と、形状記憶合金ワイヤ56の基端をカシメ固定するブロック体59と、を有して主に構成されている。また、ガイド管53の基端部分とバネ止め管58の先端から中途部までは、金属製のカバー管55により覆われている。
また、後群レンズ枠36には、前方下部側に移動レンズユニット32に連結された連結桿40が直進退できるように、ガイド溝を構成する切り欠き部36aが形成されている。後群レンズ枠36は、切り欠き部36aを形成している前後の端部に、移動レンズユニット32の前方への移動を規制し、ここでは連結桿40の前端面を基準とするワイド端位置Wを規定する規制部36wと、移動レンズユニット32の後方への移動を規制し、ここでは、連結桿40の前端面を基準とするテレ端位置Tを規定する規制部36tと、を有している。
ビデオプロセッサ4内に設けられる形状記憶合金抵抗制御回路部100は、図6に示すように、検出部110と、出力部120と、指令部130と、制御部140と、演算部150と、記憶部170とによって、抵抗フィードバック回路が主に構成されている。
先ず、光源装置3、ビデオプロセッサ4等の外部機器に電源が投入されると、内視鏡2の撮像ユニット30のアクチュエータ62にビデオプロセッサ4の形状記憶合金抵抗制御回路部100から電力が投入される。このとき、アクチュエータ62のSMAワイヤ56には、所定の電流値で電流が印加される。この所定の電流値は、上述した抵抗フィードバック制御により演算され、所定アンペア量(数)の電流がSMAワイヤ56に印加される。
次に、本発明の第2の実施の形態について、図11〜図14に基づき、以下に説明する。
図11〜図14は、本発明の第2の実施の形態に係り、図11は撮像ユニットの構成を示す断面図、図12は移動レンズ枠がワイド端位置で初期状態となった撮像ユニットの断面図、図13はテレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図14はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態を示す撮像ユニットの断面図である。
尚、以下の説明において、上述した第1の実施の形態の内視鏡システム1の撮像ユニット30と同一の構成について同じ符号を用い、それら構成の詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第3の実施の形態について、図15〜図18に基づき、以下に説明する。
図15〜図18は、本発明の第3の実施の形態に係り、図15は撮像ユニットの構成を示す断面図、図16はテレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図17はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態でSMAワイヤへの電流の印加が停止された状態を示す撮像ユニットの断面図、図18はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態において、再度、SMAワイヤに電流が印加された状態を示す撮像ユニットの断面図である。
次に、本発明の第4の実施の形態について、図19〜図24に基づき、以下に説明する。
図19〜図24は、本発明の第4の実施の形態に係り、図19は撮像ユニットの構成を示す断面図、図20はテレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図21はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態でSMAワイヤへの電流の印加が停止された状態を示す撮像ユニットの断面図、図22はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態において、再度、SMAワイヤに電流が印加された状態を示す撮像ユニットの断面図、図23は任意の光学特性位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図24は任意の光学特性位置に移動レンズ枠が移動した状態でSMAワイヤへの電流の印加が停止された状態を示す撮像ユニットの断面図である。
2…電子内視鏡装置
3…光源装置
4…ビデオプロセッサ
5…カラーモニタ
6…先端部
7…湾曲部
9…挿入部
10…操作部
30…撮像ユニット
32…移動レンズユニット
36w…規制部
36t…規制部
36…後群レンズ枠
39…移動レンズ
40…連結桿
46…イメージセンサユニット
56…形状記憶合金ワイヤ
57…圧縮コイルバネ
62…アクチュエータ
65…アンカ
66…圧縮コイルバネ
75…磁石
80…摩擦部材
100…形状記憶合金抵抗制御回路部
Claims (7)
- 前後に進退自在に設けられた移動体と、
常温時に非張力状態となるように、前記移動体に直接的または間接的に設けられ、外部の制御回路部の電源部から電流を印加されて所定の温度に可変され伸縮制御される形状記憶合金ワイヤと、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ装置。 - 光学レンズを有し、光軸方向の前後に進退させる移動レンズユニットと、
前記移動レンズユニットを前方へ付勢する第1の弾性部材と、
前記移動レンズユニットを後方へ付勢し、前記第1の弾性部材と異なる平行な軸上に設けられた前記第1の弾性部材よりも付勢力が小さな第2の弾性部材と、
前記移動レンズユニットに直接的または間接的に設けられ、外部の制御回路部の電源部から電流を印加されて所定の温度に可変され伸縮制御され、収縮時に前記移動レンズユニットを後方へ牽引する形状記憶合金ワイヤと、
を備えたことを特徴とする撮像ユニット。 - 前記形状記憶合金ワイヤは、常温時に非張力状態となるように設けられていることを特徴とする請求項2に記載の撮像ユニット。
- 前記第1の弾性部材、及び前記第2の弾性部材が前記光軸に平行な軸に沿って前記移動レンズユニットを付勢するように設けられていることを特徴とする請求項2または請求項3のいずれか1項に記載の撮像ユニット。
- 前記形状記憶合金ワイヤが前記移動レンズユニットと間接的に作用するように間接作用部材に連結されていることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の撮像ユニット。
- 前記形状記憶合金ワイヤの伸縮状態に関わらず、前記第1の弾性部材、または前記第2の弾性部材の付勢力に抗して、所定の移動端位置で停止するように、前記移動レンズユニットに吸着する磁石を有することを特徴とする請求項5に記載の撮像ユニット。
- 前記制御回路部によって、前記形状記憶合金ワイヤの伸縮状態が制御されて進退移動する前記間接作用部材を摩擦力により任意の位置で停止する摩擦部材を設け、前記移動レンズユニットを任意の進退位置で停止する請求項5に記載の撮像ユニット。
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