JP2010020104A - Lens unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内視鏡に配設される対物光学系の光学特性を可変させるレンズユニットに関する。 The present invention relates to a lens unit that varies the optical characteristics of an objective optical system disposed in an endoscope.
電子内視鏡は、生体内の観察、処置等、又は工業用のプラント設備内の検査、修理等のため広く用いられている。内視鏡観察においては、観察部位、或いは観察の目的等によって観察対象部に対する焦点深度、結像倍率、視野角等、光学特性を変更することが可能なものが望まれている。近年においては、撮像ユニットに含まれる対物レンズ群のうちの1つ、又は複数の光学レンズを光軸方向に移動可能に構成して、光学特性の調整、変更を可能にした撮像ユニットが知られている。 Electronic endoscopes are widely used for in-vivo observation, treatment, etc., or inspection, repair, etc. in industrial plant equipment. In endoscopic observation, a device capable of changing optical characteristics such as a depth of focus, an imaging magnification, and a viewing angle with respect to an observation target is desired depending on an observation site or an observation purpose. In recent years, there has been known an imaging unit in which one or a plurality of optical lenses included in the imaging unit is configured to be movable in the optical axis direction so that optical characteristics can be adjusted and changed. ing.
内視鏡に設けられる撮像ユニットにおいて、光学レンズを備える移動レンズ枠を移動して光学特性を可変する技術として、例えば、特許文献1の内視鏡が開示されている。この内視鏡は、アクチュエータを有する撮像ユニットの小型化を可能にして、内視鏡挿入部の先端部の細径化を図るため、光学特性を可変する移動レンズを保持する移動レンズ枠を進退移動させるためのアクチュエータ装置として、付勢バネと形状記憶合金(Shape Memory Alloys、以下「SMA」と称す)ワイヤを利用している。この内視鏡では、SMAワイヤを通電によって収縮させて、移動レンズ枠を付勢バネの付勢力に抗して後方に移動させ、収縮したSMAワイヤへの通電を停止して伸長させるときに、付勢バネの付勢力により移動レンズ枠を前方へ移動させて光学特性を可変している。
しかしながら、特許文献1の内視鏡ではSMAワイヤを収縮させて移動レンズ枠を後方の第3レンズ群方向に移動させ、この移動レンズ枠が位置決め部材に当接することによって、移動レンズ枠の後方位置の位置決めを行っている。
However, in the endoscope of
移動レンズが位置決め部材に当接状態のとき、SMAワイヤの温度が所定の温度範囲である場合と、SMAワイヤの温度が所定の温度より過加熱されている場合とが考えられる。SMAワイヤの伸長は、非通電時の自然冷却に委ねられている。そのため、過加熱されたSMAワイヤを非通電状態にしたときの伸長応答性と、所定の温度範囲で加熱されたSMAワイヤを非通電状態にしたときの伸長応答性とを比較すると、過加熱されたSMAワイヤの伸長応答性が低下する。すなわち、SMAワイヤが過加熱されていると、ユーザーが光学特性の可変を指示した際、その指示のタイミングと光学特性の変化との間にズレが生じる。 When the moving lens is in contact with the positioning member, there are a case where the temperature of the SMA wire is within a predetermined temperature range and a case where the temperature of the SMA wire is overheated from the predetermined temperature. The extension of the SMA wire is left to natural cooling during non-energization. Therefore, when comparing the extension response when the overheated SMA wire is in a non-energized state and the extension response when the SMA wire heated in a predetermined temperature range is in a non-energized state, the overheated SMA wire is overheated. Further, the elongation response of the SMA wire is lowered. That is, if the SMA wire is overheated, when the user instructs to change the optical characteristic, a deviation occurs between the timing of the instruction and the change in the optical characteristic.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、SMAワイヤの伸縮によって、移動レンズ枠の先端側への移動及び基端側への移動を速やかに安定して行えるレンズユニットを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a lens unit that can quickly and stably move the moving lens frame toward the distal end side and the proximal end side by expanding and contracting the SMA wire. It is aimed.
本発明のレンズユニットは、複数の第1光学部材を保持する先端側レンズ枠と、この先端側レンズ枠に連設される、当該先端側レンズ枠に保持された第1光学部材の光軸に一致する光軸を有する複数の第2光学部材を保持する基端側レンズ枠と、前記先端側レンズ枠の第1光学部材と前記基端側レンズ枠の第2光学部材との間に配置される第3光学部材を保持し、この第3光学部材を前記光軸の先端側又は基端側に移動させる移動レンズ枠と、前記移動レンズ枠を基端方向に移動させる付勢力を有し、当該移動レンズ枠を第1の観察位置に配置させる第1の弾性部材と、この第1の弾性部材の付勢力よりも大きな付勢力を有し、前記移動レンズ枠を先端方向に移動させて、当該移動レンズ枠を第2の観察位置に配置させる第2の弾性部材と、この第2の弾性部材の付勢力によって先端方向に移動される押圧部材と、この押圧部材の先端部に固定される、前記移動レンズ枠に当接する先端面を備える当接部材と、この当接部材の基端面が当接する先端面を有し、前記第2の弾性部材及び前記押圧部材が摺動自在に配設される内孔を備え、前記基端側レンズ枠に一体に固定されて、当該当接部材の移動距離を設定するガイドパイプと、このガイドパイプ内を介して前記当接部材に固定され、外部電源から印加される電流によって所定の温度に可変されて伸縮制御される特性を有する、伸長時には非張力状態で、収縮時には前記移動レンズ枠に当接した当接部材が固定されている前記押圧部材を前記第2の弾性部材の付勢力に抗して基端側に移動させるとともに、前記当接部材を前記当接部材の基端面が前記ガイドパイプの先端面から所定距離離間し、かつ当該当接部材の先端面が前記第1の観察位置に移動された前記移動レンズ枠から所定距離離間した位置に保持する形状記憶合金ワイヤとを具備している。 The lens unit of the present invention includes a front end side lens frame that holds a plurality of first optical members, and an optical axis of the first optical member that is connected to the front end side lens frame and is held by the front end side lens frame. A proximal end side lens frame holding a plurality of second optical members having optical axes that coincide with each other, and a first optical member of the distal end side lens frame and a second optical member of the proximal end side lens frame. A moving lens frame that holds the third optical member and moves the third optical member toward the distal end side or the proximal end side of the optical axis, and a biasing force that moves the moving lens frame in the proximal direction. A first elastic member that disposes the moving lens frame at a first observation position; and a biasing force that is greater than the biasing force of the first elastic member, and moves the moving lens frame in the distal direction. A second elastic member for disposing the moving lens frame at a second observation position; A pressing member that is moved in the distal direction by the urging force of the second elastic member, a contact member that is fixed to the distal end portion of the pressing member and that has a distal end surface that contacts the moving lens frame, and the contact A distal end surface with which the proximal end surface of the member abuts, and includes an inner hole in which the second elastic member and the pressing member are slidably disposed, and are integrally fixed to the proximal end side lens frame, A guide pipe that sets the moving distance of the abutting member, and a characteristic that is fixed to the abutting member via the inside of the guide pipe and is controlled to expand and contract by being changed to a predetermined temperature by a current applied from an external power source. The pressing member to which the abutting member that abuts against the moving lens frame is fixed when being contracted is moved to the proximal side against the biasing force of the second elastic member. Together with the contact member A shape in which the base end surface of the material is separated from the distal end surface of the guide pipe by a predetermined distance, and the distal end surface of the contact member is held at a position separated from the moving lens frame moved to the first observation position by a predetermined distance. A memory alloy wire.
この構成によれば、形状記憶合金ワイヤが非張力状態で伸長しているとき、移動レンズ枠は、第2の弾性部材の付勢力によって、当接部材を先端部に固定した押圧部材によって押圧されて第2の観察位置に保持される。一方、形状記憶合金ワイヤが収縮状態に切り替えられると、収縮の開始に伴って押圧部材が基端側に移動する。すると、押圧部材から移動レンズ枠に働いていた押圧力が解除されて、移動レンズ枠は第1の弾性部材の付勢力によって基端側に移動していく。そして、当接部材が前記当接部材の基端面が前記ガイドパイプの先端面から所定距離離間し、かつ当該当接部材の先端面が前記第1の観察位置に移動された前記移動レンズ枠から所定距離離間した位置に移動されて保持されたときには、移動レンズ枠が第1の観察位置に保持される。その後、形状記憶合金ワイヤが収縮状態から伸長状態に切り替えられると、自然冷却による伸長が開始されると略同時に、移動レンズ枠は、第2の弾性部材の付勢力によって第2の観察位置に移動していく。 According to this configuration, when the shape memory alloy wire is stretched in a non-tension state, the moving lens frame is pressed by the pressing member that fixes the contact member to the tip portion by the biasing force of the second elastic member. And held at the second observation position. On the other hand, when the shape memory alloy wire is switched to the contracted state, the pressing member moves to the proximal end side with the start of contraction. Then, the pressing force applied to the moving lens frame from the pressing member is released, and the moving lens frame moves to the proximal end side by the urging force of the first elastic member. Then, the contact member has a base end surface of the contact member spaced apart from the distal end surface of the guide pipe by a predetermined distance, and the distal end surface of the contact member is moved from the moving lens frame moved to the first observation position. When moved and held at a position separated by a predetermined distance, the moving lens frame is held at the first observation position. Thereafter, when the shape memory alloy wire is switched from the contracted state to the extended state, the moving lens frame is moved to the second observation position by the urging force of the second elastic member substantially simultaneously with the start of the natural cooling. I will do it.
本発明によれば、SMAワイヤの伸縮によって、移動レンズ枠の先端側への移動及び基端側への移動を速やかに安定して行えるレンズユニットを実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a lens unit that can quickly and stably move the moving lens frame toward the distal end side and the proximal end side by expanding and contracting the SMA wire.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1から図7は本発明の一実施形態にかかり、図1は電子内視鏡システムの全体を示す構成図、図2は撮像ユニットの構成を説明する図、図3は図2の矢印Aで示す部分の拡大図、図4は当接部材にSMAワイヤが固定されたリング部材を固設する工程を説明する図、図5は当接部材を過加熱防止位置に配置させたときの当接部材とガイドパイプとの位置関係及び当接部材と移動レンズ枠との位置関係を説明する図、図6は先端面の形状に特徴のある当接部材及びその当接部材に対応する移動枠凸部を備える移動レンズ枠の一構成例及びその作用を説明する図、図7は先端面の形状に特徴のある当接部材及びその当接部材に対応する移動枠凸部を備える移動レンズ枠の他の構成を説明する図である。 1 to 7 relate to one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram showing the entire electronic endoscope system, FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of an imaging unit, and FIG. 3 is an arrow A in FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a process of fixing a ring member in which an SMA wire is fixed to the contact member, and FIG. 5 is a view when the contact member is arranged at the overheat prevention position. FIG. 6 is a diagram for explaining the positional relationship between the contact member and the guide pipe and the positional relationship between the contact member and the moving lens frame. FIG. 6 shows a contact member having a feature in the shape of the tip surface and a moving frame corresponding to the contact member. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a moving lens frame having a convex portion and an operation thereof, and FIG. It is a figure explaining other structures.
図1に示すように電子内視鏡システム1は、後述するレンズユニットを備えた電子内視鏡(以下、内視鏡と略記する)2、と、光源装置3と、ビデオプロセッサ4と、表示装置であるカラーモニタ5とで構成されている。例えば、光源装置3には後述するワイヤ状の形状記憶合金である形状記憶合金ワイヤ(以下、SMAワイヤと略記)に電流を印加する外部電源としての電源部が設けられている。
内視鏡2は、挿入部9と、操作部10と、操作部10から延出するユニバーサルコード19とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, an
The
挿入部9は、一端である先端から順に、先端部6、湾曲部7、及び可撓管部8を連設して構成されている。先端部6の先端面には、図示しない先端開口、観察窓、複数の照明窓、洗浄ノズル等が配設されている。観察窓の背面側には、先端部6に内蔵された、後述する撮像ユニットが配設されている。また、複数の照明窓の背面側には、光源装置3からの照明光を伝送する、ライトガイドバンドルが臨まれている。
The insertion portion 9 is configured by connecting a distal end portion 6, a
操作部10は、把持部を兼ねる操作部本体11を備え、その操作部本体11には湾曲操作ノブ12,13を備えた湾曲操作部14と、送気送水制御部15と、吸引制御部16と、複数のスイッチから構成され、主に撮像機能(例えば、ズーミング機能)を操作する複数のスイッチ部17とを備えている。符号18は鉗子口であり、生検鉗子等の処置具が挿通される。
The
ユニバーサルコード19の端部にはスコープコネクタ19aが設けられ、このスコープコネクタ19aは光源装置3に着脱自在に接続される。スコープコネクタ19aの側部には、撮像装置用ケーブル20の一端が着脱自在に接続される。撮像装置用ケーブル20の他端はビデオプロセッサ4に着脱自在に接続される。
A
図2から図5を参照して先端部6内に設けられたに撮像ユニットについて説明する。
図2に示すように撮像ユニット30は、素子ユニット31とレンズユニット40とを備えて構成されている。
素子ユニット31は、撮像素子32と、素子枠33と、回路基板34と、信号ケーブル35と、撮像装置外装枠(以下、撮像枠と記載する)36とを主に備えて構成されている。
The imaging unit provided in the tip 6 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the
The
撮像素子32は、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)等である。撮像素子32の受光面側には、例えば2枚の光学部材であるカバーレンズ37a、37bが接着固定されている。第2カバーレンズ37bは、撮像素子32の受光面に配置されている。
The
素子枠33は、例えばステンレス鋼で形成され、撮像素子32の受光面側に配設された2枚のカバーレンズ37a、37bのうち、第1カバーレンズ37aが素子枠33の基端部内面に接着によって一体的に固定されている。つまり、撮像素子32はカバーレンズ37a、37bを介して素子枠33に固定されている。素子枠33の先端部内面には、レンズユニット40を構成する後述する基端側レンズ枠42の基端部が配置される。基端側レンズ枠42と素子枠33とは、ピント等の位置調整を完了した後、例えば半田21によって接合される。
The
回路基板34は柔軟性を有する例えばフレキシブルプリント基板である。回路基板34には図示しない各種電子部品が実装されている。これら電子部品を実装した回路基板34の先端側は、撮像素子32に電気的に接続されている。
The
信号ケーブル35内には複数の信号線38が挿通している。複数の信号線38の先端部は、回路基板34に設けられた図示しない電気接続部に接続されている。信号ケーブル35の基端部は、挿入部9、操作部10、ユニバーサルコード19内を挿通して前記スコープコネクタ19a内に延出している。
A plurality of
撮像枠36は、撮像素子32、電子部品を実装した回路基板34、この回路基板34に接続された信号ケーブル35の一部等を覆い包む。撮像枠36は、例えば、ステンレス製で長方形状の1枚の薄板を丸めて、或いは折り曲げて所定形状に形成される。符号39は熱収縮チューブであり、撮像枠36の外面を被覆して素子ユニット31の外装を構成する。
The
符号39aは絶縁性の封止樹脂である。封止樹脂39aは撮像枠36内の空間に充填されて、回路基板34と撮像素子32との電気的な接続部の周囲、回路基板34に実装された電子部品の周囲、及びカバーレンズ37b、撮像素子32の周囲、信号ケーブル35と回路基板34との接続部を封止する。
図2、図3に示すようにレンズユニット40は、先端側レンズ枠41と、基端側レンズ枠42と、移動レンズ枠43と、先端位置規制枠44と、基端位置調整リング45と、第1移動機構部51と、第2移動機構部52とを主に備えて構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1移動機構部51は、移動レンズ枠43を第1観察位置である拡大観察位置に移動させると共に、その位置に保持する機構であり、第1の弾性部材である第1圧縮コイルバネ46と、ガイドピン47とを備えて構成されている。
The first
第2移動機構部52は、移動レンズ枠43を第2観察位置である広角観察位置に移動させると共にその位置に保持する移動レンズ枠保持機構及び、この保持状態を解除して後述する当接部材55を、当接部材55の基端面が後述するガイドパイプ56の先端面から所定距離離間し、かつ前記当接部材55の先端面が第1観察位置に移動された移動レンズ枠43から所定距離離間した位置(以下、この位置を過加熱防止位置と記載する)に、保持する当接部材保持機構を備え、第2の弾性部材である第2圧縮コイルバネ53と、管状の押圧部材54と、当接部材55と、ガイドパイプ56と、SMAワイヤ57とで主に構成されている。
The second
先端側レンズ枠41は、複数の第1光学部材である第1光学レンズ群61及び絞り等を保持する。先端側レンズ枠41には、先端位置規制枠44が固設される。
The front end
基端側レンズ枠42は、複数の第2光学部材である第2光学レンズ群62及び絞り等を保持する。第2光学レンズ群62及び絞りは、基端側レンズ枠42の基端部側に設けられている。基端側レンズ枠42の外周面の所定位置には、雄ネジ部42mが設けられるとともに、外周面から外側に突出した基端枠凸部42aが設けられている。基端枠凸部42aには、ガイドパイプ56を光軸に平行に固設するための貫通孔42bが形成されている。
The base end
移動レンズ枠43は、少なくとも1つの光学レンズ63を保持する。移動レンズ枠43は、例えば先端側に、先端側レンズ枠41の後端側の外周面に係入する係合部43aを有している。
The moving
また、移動レンズ枠43の係合部43aには、外周面から外側に突出した移動枠凸部43bが設けられている。移動枠凸部43bには、ガイドピン47の一端部が挿通される摺動孔43cと第1圧縮コイルバネ46の一端部が配置される凹部43dとが形成されている。移動枠凸部43bは、基端側レンズ枠42の先端側外周面の先端から中途部まで形成された切り欠き溝42cを介して基端側レンズ枠42の外周面外側に突出される。移動枠凸部43bの先端面及び基端面は、前側位置決め面43f及び後側位置決め面43rとして構成されている。
The engaging
先端位置規制枠44は、先端側レンズ枠41の外周面に例えば接着剤22によって接合される。先端位置規制枠44の凹部44a内には、基端側レンズ枠42の先端部42dが配置される。この先端部42dは、例えば接着剤23によって凹部44a内に接合される。
The distal end
先端位置規制枠44の先端側には、段付き孔44bが形成されている。段付き孔44bは、凹部44cとピン孔44dとを備えて構成される。ピン孔44dの径寸法は、凹部44cの外径に比べて小径である。ピン孔44dにはガイドピン47の他端部が固設される。凹部44cには第1圧縮コイルバネ46の他端部が配設される。ガイドピン47は、光軸と平行に設けられる。
A stepped
第1圧縮コイルバネ46は、移動レンズ枠43を拡大観察位置を設定する基端位置調整リング45に当接させてその状態を保持する付勢力を備えている。第1圧縮コイルバネ46は、ピン孔44dから突出したガイドピン47に挿通される。ガイドピン47を第1圧縮コイルバネ46内に挿通させたことにより、第1圧縮コイルバネ46の座屈等が防止される。また、ガイドピン47の一端部を摺動孔43c内に挿通させたことにより、移動レンズ枠43はガイドピン47を案内にしてスムーズに軸方向に移動させることができる。すなわち、本実施形態において、ガイドピン47は、圧縮コイルバネ46の座屈防止機構と、移動レンズ枠43の移動を案内するガイド機構とを兼用している。
The first
基端位置調整リング45は、その内周面に、基端側レンズ枠42の雄ネジ部42mに噛合する雌ネジ部45fを有している。基端位置調整リング45の先端面は、移動レンズ枠43が備える移動枠凸部43bの後側位置決め面43rが当接する移動レンズ枠基端規制面45aを構成している。基端位置調整リング45は、拡大観察位置を設定する部材であり、回動によりピント等の位置調整を行った後、例えば接着剤等で固定される。
The proximal end
ガイドパイプ56は、内孔56iを備え、その内孔56iには前記第2圧縮コイルバネ53及び押圧部材54の端部と、絶縁チューブ58の先端部とが配設される。第2圧縮コイルバネ53及び押圧部材54は、内孔56iに摺動自在に配置され、絶縁チューブ58は内孔56iに例えば、接着によって固定される。
The
ガイドパイプ56の基端側から中途部にいたる外周面には、カバーチューブ59の先端部が被覆されている。カバーチューブ59は、絶縁チューブ58及び後述する電気ケーブル60の外周を覆っている。
The outer peripheral surface from the proximal end side of the
ガイドパイプ56は、その先端側が基端側レンズ枠42の基端枠凸部42aに形成されている貫通孔42bに配置される。このとき、ガイドパイプ56の先端面56aは、基端枠凸部42aの先端面42fより所定量、突出して半田或いは接着剤によって固定される。この先端面42fには当接部材55の基端面55rが当接する。
The distal end side of the
ガイドパイプ56の内孔56iに配設される第2圧縮コイルバネ53は、第1圧縮コイルバネ46の付勢力よりも大きな付勢力を有している。具体的に、第2の圧縮コイルバネ53は、第1の圧縮コイルバネ46が移動レンズ枠43を付勢している状態において、第1の圧縮コイルバネ46の付勢力に抗して、移動レンズ枠43の前側位置決め面43fを先端位置規制枠44に当接させてその状態を保持する付勢力を備えている。移動レンズ枠43の移動枠凸部43bの前側位置決め面43fが先端位置規制枠44に当接することによって、移動レンズ枠43は広角観察位置に配置される。
The second
ガイドパイプ56の内孔56iに配設される押圧部材54は管状であり、先端部には絶縁部材で筒状に形成された当接部材55が固設される。押圧部材54の有する貫通孔54a内には、絶縁チューブ58の貫通孔58a及び第2圧縮コイルバネ53内を挿通して導かれたSMAワイヤ57が挿通される。
SMAワイヤ57は、電流が印加されて加熱されると収縮し、電流の印加が停止されて冷却(常温へ自然冷却)されると伸長する特性を有している。
The pressing
The
押圧部材54の貫通孔54aから導出されたSMAワイヤ57の先端側の中途部57mは、図4に示すようにリング部材64の孔64aに挿通されたのち所定状態に曲げられ、SMAワイヤ57の先端側をリング部材64の側方から延出させ、接着剤24によって固定される。SMAワイヤ57が固定されたリング部材64は、当接部材55に固設される。
The
当接部材55は、図4に示すように凹空間である押圧部材固定部55aと、開口55b側から側周面の中途部まで形成された切り欠き55cとを備えて構成されている。切り欠き55cは、押圧部材固定部55aと外部とを連通している。
As shown in FIG. 4, the
ここで、SMAワイヤ57の中途部57mが固定されたリング部材64を、当接部材55の押圧部材固定部55a内に配置するとともに、当接部材55を押圧部材54の先端部に外嵌状態で固定する当接部材固定工程について説明する。
Here, the
まず、リング部材64の孔64aから延出しているSMAワイヤ57を押圧部材54の貫通孔54aに挿通する。そして、リング部材64を押圧部材54の先端面に配置する。
First, the
次に、押圧部材54の先端及びリング部材64に接着剤を塗布する。そして、矢印Bに示すように押圧部材固定部55a内にリング部材64と押圧部材54の先端部とを配置する。このとき、リング部材64の側方から延出しているSMAワイヤ57を切り欠き55cに配置しておく。
Next, an adhesive is applied to the tip of the pressing
その後、接着剤が硬化することによって、図2、図3に示すように当接部材55と、リング部材64及びSMAワイヤ57と押圧部材54とが一体に固定される。この固定状態において、SMAワイヤ57の先端側は、当接部材55の切り欠き55cから外部に延出される。このため、SMAワイヤ57が、基端面55r側に配置されることが防止される。
Thereafter, as the adhesive is cured, the
このことによって、先端部に当接部材55を固設した押圧部材54が構成される。この押圧部材54は、第2圧縮コイルバネ53が配設されたガイドパイプ56の内孔56i内に配置される。
As a result, the pressing
なお、当接部材55の側周面に切り欠き55cを形成する代わりに、押圧部材固定部55aと外部とを連通する貫通孔を形成するようにしてもよい。このことによって、SMAワイヤ57が、基端面55r側に配置されることが確実に防止できる。
Instead of forming the
また、当接部材55の外部に延出されたSMAワイヤ57の先端部は、図示しない絶縁チューブ内を挿通されて例えば、内視鏡2の挿入部9を構成する湾曲部7の基端側に挿通されている図示しない接地用の信号線に接続される。
In addition, the distal end portion of the
一方、SMAワイヤ57の基端は、内視鏡2の挿入部9を構成する湾曲部7の基端側に配置され、この基端にはSMAワイヤ57に電流を供給する電気ケーブル60に挿通された電線60aが例えばカシメ部材65を介して接続されている。したがって、ビデオプロセッサ4に設けられた電源部から電気ケーブル60を介してSMAワイヤ57に電流が印加されることによって、SMAワイヤ57の温度が上昇して、SMAワイヤ57が収縮する。
On the other hand, the proximal end of the
ここで、レンズユニット40の組み付け工程を説明する。
まず、枠41、42、43、44、リング45及び第1移動機構部51を組み付けて枠体を構成する工程を説明する。
Here, the assembly process of the
First, the process of assembling the frame body by assembling the
枠体を構成するに当たって、先端位置規制枠44を先端側レンズ枠41に固定する。このとき、ピン孔44dにガイドピン47の一端部を固設しておく。また、また、基端側レンズ枠42の雄ネジ部42mに基端位置調整リング45を螺合しておく。
In configuring the frame, the tip
次に、先端側レンズ枠41に固定された先端位置規制枠44に設けられたガイドピン47に第1圧縮コイルバネ46を配設する。そして、先端側レンズ枠41の後端側に移動レンズ枠43を配設する。このとき、ガイドピン47を移動レンズ枠43の移動枠凸部43bに形成されている摺動孔43cに挿通させるとともに、第1圧縮コイルバネ46を凹部43d内に配設する。
Next, the first
次いで、先端位置規制枠44の凹部44a内に、基端位置調整リング45が取り付けられている基端側レンズ枠42の先端部42dを配置する。このとき、基端側レンズ枠42に形成されている切り欠き溝42cに、移動レンズ枠43の移動枠凸部43bを配置させる。その後、基端側レンズ枠42と先端位置規制枠44とを例えば接着剤22によって固定する。
Next, the
このことによって、第1光学レンズ群61と第2光学レンズ群62との間に光学レンズ63が移動自在に配置した枠体が構成される。この枠体において、移動レンズ枠43は、第1圧縮コイルバネ46の付勢力によって基端側レンズ枠42の第2光学レンズ群62側に移動されている。このとき、移動レンズ枠43に設けられている移動枠凸部43bの後側位置決め面43rが基端位置調整リング45の移動レンズ枠基端規制面45aに当接している。ここで、基端位置調整リング45の位置を調整して光学レンズ63の位置を決定する。位置調整完了後、基端位置調整リング45を基端側レンズ枠42に一体に固定する。
Thus, a frame body in which the
次に、枠体に第2移動機構部52を組み付けてレンズユニット40を構成する工程を説明する。
まず、レンズユニット40を構成するに当たって、絶縁チューブ58及びカバーチューブ59が固定され、かつSMAワイヤ57が挿通されているガイドパイプ56を用意する。
Next, a process of constructing the
First, when configuring the
次に、基端側レンズ枠42の貫通孔42bに前記ガイドパイプ56を配置する。そして、ガイドパイプ56の先端面56aの基端枠凸部42aの先端面42fからの突出量を、基端位置調整リング45の位置、すなわち、図3のL1で示す移動レンズ枠移動距離を考慮して固定する。
Next, the
このとき、図3のL1で示す移動レンズ枠移動距離より、L2で示す当接部材移動距離が、予め設定された所定量より長くなるように突出量の調整を行う。 At this time, the protrusion amount is adjusted such that the abutting member moving distance indicated by L2 is longer than a predetermined amount set in advance from the moving lens frame moving distance indicated by L1 in FIG.
これは、実線に示すように当接部材55の基端面55rがガイドパイプ56の先端面56aに当接した状態で、二点鎖線に示すように移動レンズ枠43に設けられている移動枠凸部43bの後側位置決め面43rが基端位置調整リング45の移動レンズ枠基端規制面45aに当接したとき、移動枠凸部43bの後面43eと当接部材55の先端面55fとの間に、予め設定した隙間tを設けることによって、当接部材55に当接して移動レンズ枠43の拡大観察位置への移動が妨げられることを防止するためである。
This is because the moving frame convexity provided on the moving
次いで、基端側レンズ枠42に一体なガイドパイプ56の内孔56i内に第2圧縮コイルバネ53を配設する。このとき、第2圧縮コイルバネ53の内孔にSMAワイヤ57を挿通させる。
Next, the second
次に、押圧部材54の基端側から貫通孔54aにSMAワイヤ57を挿通して、先端側の貫通孔54aから導出されたSMAワイヤ57の中途部57mをリング部材64に固定する。そして、上述した当接部材固定工程にしたがって、SMAワイヤ57が固定されたリング部材64を、当接部材55の押圧部材固定部55a内に配置するとともに、当接部材55を押圧部材54の先端部に固定する。
Next, the
つまり、まず、リング部材64を押圧部材54の先端面に配置する。このとき、SMAワイヤ57の基端側を引っ張り弛み取りを行う。そして、押圧部材54の先端及びリング部材64に接着剤を塗布する。次に、SMAワイヤ57を切り欠き55cに一致させて、押圧部材固定部55a内にリング部材64と押圧部材54の先端部とを配置する。
That is, first, the
次いで、当接部材55が先端部に配置されている押圧部材54の基端側を第2圧縮コイルバネ53の付勢力に抗して内孔56i内に押し込む。その後、当接部材55の先端面55fを移動枠凸部43bの後面43e側に配置させる。
Next, the proximal end side of the pressing
そして、先端面55fが後面43eに配置されたなら、第2圧縮コイルバネ53の付勢力によって押圧部材54を移動させる。すると、当接部材55の先端面55fが後面43eに当接して、第1の圧縮コイルバネ53の付勢力によって拡大観察位置に配置されていた移動レンズ枠43が広角観察位置に移動されていく。そして、移動枠凸部43bの前側位置決め面43fが先端位置規制枠44に当接して、移動レンズ枠43が通常の観察位置である広角観察位置に配置される。この状態で、接着剤を硬化させる。そして、接着剤が硬化することによって、レンズユニット40が構成される。このレンズユニット40によれば、SMAワイヤ57に電流が印加されていないとき、移動レンズ枠43は、第2圧縮コイルバネ53の付勢力によって広角観察位置に配置される。
When the
このレンズユニット40によれば、SMAワイヤ57が絶縁部材で構成された当接部材55が備える押圧部材固定部55a内で折り返されて、当接部材55の側面から延出される構成である。このため、SMAワイヤ57と移動レンズ枠43との絶縁を確保することができるとともに、SMAワイヤ57が基端面55r側に配置されることを防止することができる。
According to the
次に、レンズユニット40の動作チェックを行うとともに、キャリブレーション値及び過加熱防止位置情報の取得を行う。
キャリブレーション値とは、当接部材55の基端面55rがガイドパイプ56の先端面56aに到達(当接)したときのSMAワイヤ57の抵抗値であり、過加熱防止位置情報とは、拡大観察中に当接部材55を過加熱防止位置に配置させる抵抗値であり、図5に示すように当接部材55を過加熱防止位置に配置させることによって、当接部材55の基端面55rはガイドパイプ56の先端面56aから第1離間距離(t1)離間し、当接部材55の先端面55fは移動レンズ枠43の移動枠凸部43bの後面43eから第2離間距離(t2)離間する。この離間距離t1、t2は、隙間tに基づいて設定される値である。
Next, an operation check of the
The calibration value is a resistance value of the
動作チェックを行うため、まず、SMAワイヤ57の先端側及び基端を接続して電源部からSMAワイヤ57に電流を印加する。すると、SMAワイヤ57は、温度の上昇に伴い収縮を開始する。すると、SMAワイヤ57の収縮に伴って第2圧縮コイルバネ53の付勢力で移動レンズ枠43を広角観察位置に保持していた当接部材55を設けた押圧部材54が、基端方向、すなわち拡大観察方向に移動される。言い換えれば、SMAワイヤ57は、電流印加時、第2圧縮コイルバネ53の付勢力に抗して当接部材55が固設された押圧部材54を基端方向に移動させる。このことによって、上述したように、移動レンズ枠43が第1圧縮コイルバネ46の付勢力で拡大観察位置方向に移動していく。
In order to perform an operation check, first, the distal end side and the proximal end of the
さらに、SMAワイヤ57の温度が上昇することによって、当接部材55の基端面55rがガイドパイプ56の先端面56aに近づいてくる。このとき、温度の上昇と共に抵抗値が減少していく。
Furthermore, as the temperature of the
そして、当接部材55の基端面55rがガイドパイプ56の先端面56aに当接すると、この当接に伴って、温度上昇にかかわらずSMAワイヤ57の収縮が停止する。すなわち抵抗値が変化しなくなる。このときの抵抗値は、当接部材55の基端面55rがガイドパイプ56の先端面56aに突き当たった状態になったことを告知する値である。そして、この抵抗値を、キャリブレーション値として取得するとともに、このキャリブレーション値に基づいて当接部材55の基端面55rをガイドパイプ56の先端面56aより所定距離手前で停止させる抵抗値を過加熱防止位置情報として取得する。
When the
ここで、SMAワイヤ57を過加熱防止位置情報として取得した抵抗値で制御して、SMAワイヤ57を収縮させる。そして、当接部材55が過加熱防止位置に配置されているか否かを確認する。すなわち、当接部材55が、ガイドパイプ56の先端面56a及び移動レンズ枠43の後面43eに当接することなく、所定の隙間が形成されているか否かを確認する。
Here, the
そして、当接部材55が過加熱防止位置に配置されていることを確認したら、SMAワイヤ57への電流の印加を停止して、観察位置の切り替えを確認する。このとき、当接部材55が過加熱防止位置に配置されている場合、SMAワイヤ57への電流の印加が停止されると、SMAワイヤ57は、自然冷却に伴う伸長を開始する。すると、移動レンズ枠43が第2圧縮コイルバネ53の付勢力によって拡大観察位置から広角観察位置に移動される。
その後、キャリブレーション値及び過加熱防止位置情報をレンズユニット40の特定値として、このレンズユニット40が搭載される内視鏡のメモリに登録する。
And if it confirms that the
Thereafter, the calibration value and the overheat prevention position information are registered as specific values of the
上記レンズユニット40を搭載した内視鏡2で内視鏡検査を行うとき、ユーザーは、検査前に、当接部材55の基端面55rをガイドパイプ56の先端面56aに当接させるキャリブレーション処理を行う。内視鏡システム1の制御部(不図示)では、キャリブレーション処理時に取得した抵抗値と、メモリに登録されているキャリブレーション値との比較を行い。「異常なし」と判定されたときには、メモリに登録されている過加熱防止位置情報を基に、拡大観察時には、当接部材55が過加熱防止位置に配置されるようにSMAワイヤ57の抵抗の制御を行う。なお、「異常有り」と判定されたときには、ユーザーに告知を行い、その内視鏡のメンテナンスを行う。
When performing an endoscopic inspection with the
このように、レンズユニットの個体毎にキャリブレーション値及び過加熱防止位置情報を取得することによって、拡大観察時、SMAワイヤの抵抗値を過加熱防止位置情報を基に情制して、当接部材をガイドパイプ及び移動レンズ枠に当接しない過加熱防止位置に配置させて、SMAワイヤが過加熱されることを防止することができる。 As described above, by acquiring the calibration value and the overheating prevention position information for each lens unit, the SMA wire resistance value is controlled based on the overheating prevention position information at the time of magnification observation. It is possible to prevent the SMA wire from being overheated by disposing the member at an overheat prevention position that does not contact the guide pipe and the moving lens frame.
このことによって、内視鏡観察中に拡大観察から広角観察に切り替えるためにSMAワイヤへの電流の印加を停止したとき、自然冷却が開始されると同時にSMAワイヤの伸長を開始させて光学特性の変更をスムーズに行うことができる。言い換えれば、ユーザーが、光学特性の可変を指示したときの伸長応答性が向上させて、その指示のタイミングで光学特性の変化を行うことができる。 As a result, when the application of current to the SMA wire is stopped in order to switch from magnified observation to wide-angle observation during endoscopic observation, natural cooling is started and at the same time, the extension of the SMA wire is started to improve the optical characteristics. Changes can be made smoothly. In other words, it is possible to improve the stretch response when the user instructs to change the optical characteristics, and to change the optical characteristics at the timing of the instruction.
また、SMAワイヤの収縮を、広角観察から拡大観察に切り替えるときの第2圧縮コイルバネの付勢力の解除に特定したことによって、第2圧縮コイルバネの付勢力を解除した後、第1圧縮コイルバネによる光学特性の変更をスムーズに行うことができる。 Further, since the contraction of the SMA wire is specified to cancel the biasing force of the second compression coil spring when switching from wide-angle observation to magnification observation, the optical force by the first compression coil spring is released after the biasing force of the second compression coil spring is cancelled. The characteristics can be changed smoothly.
これらのことによって、SMAワイヤの伸縮によって、直接的に移動レンズ枠を移動させることなく、2種類の圧縮コイルバネの付勢力によって行うことによって、移動レンズ枠の先端側及び基端側への移動を安定させて、速やかに行うことができる。 By these, the movement of the moving lens frame to the distal end side and the proximal end side is performed by the urging force of the two types of compression coil springs without moving the moving lens frame directly by expansion and contraction of the SMA wire. It can be done quickly with stability.
さらに、移動レンズ枠の拡大観察位置への保持を第1圧縮コイルバネの付勢力で行い、広角観察位置への保持を第2圧縮コイルバネの付勢力で行うことにより、観察中に、SMAワイヤの温度が変化してSMAワイヤが収縮、伸長することによって、移動レンズ枠の位置が変化する不具合を解消することができる。 Furthermore, by holding the movable lens frame at the enlarged observation position with the biasing force of the first compression coil spring and holding at the wide angle observation position with the biasing force of the second compression coil spring, the temperature of the SMA wire is observed during observation. As the SMA wire contracts and expands due to the change of, the problem that the position of the moving lens frame changes can be solved.
又、観察中にSMAワイヤへの電流の印加が停止された場合には、SMAワイヤが伸長することによって、移動レンズ枠が第2圧縮コイルバネの付勢力によって広角観察位置に配置される。このため、SMAワイヤへの電流の印加が停止されても、広角による観察を継続して行うことができる。 When the application of current to the SMA wire is stopped during observation, the moving lens frame is placed at the wide-angle observation position by the urging force of the second compression coil spring as the SMA wire extends. For this reason, even when the application of the current to the SMA wire is stopped, observation at a wide angle can be continuously performed.
なお、上述した実施形態においては、当接部材55の先端面55fを移動レンズ枠43の移動枠凸部43bの後面43eに当接させる構成としている。しかし、図6、図7に示すように当接部材と移動枠凸部とを構成して、クリアランスを有する移動レンズ枠を所望する方向に押圧して保持することによって、移動レンズ枠に設けられた光学レンズ63の芯ぶれによる画像のケラレを防止することができる。
In the above-described embodiment, the
図6は先端面の形状に特徴のある当接部材及びその当接部材に対応する移動枠凸部を備える移動レンズ枠の一構成例及びその作用を説明する図、図7は先端面の形状に特徴のある当接部材及びその当接部材に対応する移動枠凸部を備える移動レンズ枠の他の構成及びその作用を説明する図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a moving lens frame including a contact member having a feature in the shape of the front end surface and a moving frame convex portion corresponding to the contact member, and FIG. It is a figure explaining the other structure of the moving lens frame provided with the contact member with the characteristic and the moving frame convex part corresponding to the contact member, and its effect | action.
図6に示すように本実施形態の当接部材55Dは、その先端部に移動レンズ枠規制部である曲面部55eを有している。一方、移動レンズ枠43の移動枠凸部43bには曲面部55eが当接する移動レンズ枠規制部である斜面43gを備えている。この構成によれば、第2圧縮コイルバネ53の付勢力によって移動レンズ枠43を広角観察位置に保持するとき、曲面部55eが斜面43gに当接する。
As shown in FIG. 6, the
このことによって、移動レンズ枠43が、クリアランスの範囲で破線に示すように移動されて、先端側レンズ枠41の後端側外周面、又は基端側レンズ枠42の先端部42d内周面に当接する。このため、観察中に光学レンズ63の位置がずれることによって発生する画像ケラレを防止することができる。
As a result, the moving
なお、図7に示すように当接部材55Fに移動レンズ枠規制部と例えば円錐形状部55gを設け、移動枠凸部43bに円錐形状部55gが係入する係入孔43hを設けるようにしてもよい。この構成によれば、第2圧縮コイルバネ53の付勢力によって移動レンズ枠43を広角観察位置に保持するとき、円錐形状部55gが係入孔43h内に係入して上述と同様の作用を植えることができる。
As shown in FIG. 7, the
なお、曲面部と斜面、円錐形状の凹凸部等に限定されるものではなく、半球形状部、テーパー部等で構成するようにしてもよい。 In addition, it is not limited to a curved surface part, a slope, a conical uneven part, etc., You may make it comprise a hemispherical part, a taper part, etc.
尚、本発明は、以上述べた実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
2…電子内視鏡 30…撮像ユニット 40…レンズユニット
41…先端側レンズ枠 42…基端側レンズ枠 42a…基端枠凸部
42b…貫通孔 43…移動レンズ枠 43a…係合部 43b…移動枠凸部
43c…摺動孔 43d…凹部 43e…後面 43f…前側位置決め面面
43r…後側位置決め面面 46…第1の圧縮コイルバネ 47…ガイドピン
51…移動機構部 52…移動機構52 53…第2の圧縮コイルバネ
54…押圧部材 54a…貫通孔 55…当接部材 55a…押圧部材固定部
55b…開口 55f…先端面 55r…基端面 56…ガイドパイプ
56a…先端面 56i…内孔 57…SMAワイヤ 58…絶縁チューブ
58a…貫通孔
2 ...
41 ... Front end
Claims (8)
この先端側レンズ枠に連設される、当該先端側レンズ枠に保持された第1光学部材の光軸に一致する光軸を有する複数の第2光学部材を保持する基端側レンズ枠と、
前記先端側レンズ枠の第1光学部材と前記基端側レンズ枠の第2光学部材との間に配置される第3光学部材を保持し、この第3光学部材を前記光軸の先端側又は基端側に移動させる移動レンズ枠と、
前記移動レンズ枠を基端方向に移動させる付勢力を有し、当該移動レンズ枠を第1の観察位置に配置させる第1の弾性部材と、
この第1の弾性部材の付勢力よりも大きな付勢力を有し、前記移動レンズ枠を先端方向に移動させて、当該移動レンズ枠を第2の観察位置に配置させる第2の弾性部材と、
この第2の弾性部材の付勢力によって先端方向に移動される押圧部材と、
この押圧部材の先端部に固定される、前記移動レンズ枠に当接する先端面を備える当接部材と、
この当接部材の基端面が当接する先端面を有し、前記第2の弾性部材及び前記押圧部材が摺動自在に配設される内孔を備え、前記基端側レンズ枠に一体に固定されて、当該当接部材の移動距離を設定するガイドパイプと、
このガイドパイプ内を介して前記当接部材に固定され、外部電源から印加される電流によって所定の温度に可変されて伸縮制御される特性を有する、伸長時には非張力状態で、収縮時には前記移動レンズ枠に当接した当接部材が固定されている前記押圧部材を前記第2の弾性部材の付勢力に抗して基端側に移動させるとともに、前記当接部材を前記当接部材の基端面が前記ガイドパイプの先端面から所定距離離間し、かつ当該当接部材の先端面が前記第1の観察位置に移動された前記移動レンズ枠から所定距離離間した位置に保持する形状記憶合金ワイヤと、
を具備することを特徴とするレンズユニット。 A tip side lens frame holding a plurality of first optical members;
A base end side lens frame holding a plurality of second optical members having an optical axis coinciding with an optical axis of the first optical member held by the front end side lens frame, which is connected to the front end side lens frame;
A third optical member disposed between the first optical member of the distal end side lens frame and the second optical member of the proximal end side lens frame is held, and the third optical member is moved to the distal end side of the optical axis or A moving lens frame to be moved to the base end side;
A first elastic member having an urging force to move the moving lens frame in the proximal direction, and disposing the moving lens frame at a first observation position;
A second elastic member having an urging force greater than the urging force of the first elastic member, moving the moving lens frame in a distal direction, and disposing the moving lens frame at a second observation position;
A pressing member that is moved in the distal direction by the urging force of the second elastic member;
A contact member having a front end surface that is fixed to the front end portion of the pressing member and that contacts the moving lens frame;
The abutting member has a distal end surface with which the proximal end surface abuts, and includes an inner hole in which the second elastic member and the pressing member are slidably disposed, and is fixed integrally to the proximal lens frame. A guide pipe for setting the moving distance of the contact member;
The movable lens is fixed to the abutting member through the guide pipe and has a characteristic of being controlled to expand and contract by being changed to a predetermined temperature by a current applied from an external power source. The pressing member to which the abutting member that abuts the frame is fixed is moved to the proximal side against the urging force of the second elastic member, and the abutting member is moved to the proximal end surface of the abutting member A shape memory alloy wire that is spaced apart from the distal end surface of the guide pipe by a predetermined distance and the distal end surface of the contact member is held at a predetermined distance from the moving lens frame that has been moved to the first observation position; ,
A lens unit comprising:
前記先端レンズ枠に固定される、前記移動レンズ枠の先端当接部が当接して当該移動レンズ枠の先端側の配置位置を規制する先端位置規制枠と、
前記基端側レンズ枠に噛合して配置される、前記移動レンズ枠の基端当接部が当接して当該移動レンズ枠の基端側の配置位置を規制する基端位置調整リングと、
を具備することを特徴とする請求項1に記載のレンズユニット。 further,
A front end position restricting frame that is fixed to the front end lens frame and that a front end abutting portion of the moving lens frame comes into contact with and restricts an arrangement position on the front end side of the moving lens frame;
A base end position adjusting ring that is arranged to mesh with the base end side lens frame and that a base end abutting portion of the moving lens frame comes into contact to regulate an arrangement position on the base end side of the moving lens frame;
The lens unit according to claim 1, comprising:
前記当接部材内に前記形状記憶合金ワイヤの中途部を巻回したリング部材が配設されるリング配設部と、
開口側から中途に至る外周面に前記当接部材内と外部とを連通する切り欠きと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のレンズユニット。 The contact member is
A ring arrangement part in which a ring member wound around a middle part of the shape memory alloy wire is arranged in the contact member;
A notch communicating the inside and outside of the abutting member to the outer peripheral surface extending from the opening side to the middle;
The lens unit according to claim 1, comprising:
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