JP2014039696A - 内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの出力軸と回転チョッパの回転駆動軸の軸線が多少ずれていても、出力軸の振動を小さく抑えることが可能で、しかも装置全体の出力軸及び回転駆動軸の軸線方向寸法を極力小さくすることが可能な内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置を提供する。
【解決手段】光源２３と受光部１７の間で回転することにより、照明光を断続的に遮光する回転チョッパ４０、４２と、回転チョッパの回転駆動軸３５と離間しながら対向する出力軸４７を有するモータ４５と、回転駆動軸と出力軸を接続し、出力軸の出力を回転駆動軸に伝達するフレキシブルジョイント４９と、を備え、回転駆動軸が、出力軸側の端面に形成した、フレキシブルジョイントの少なくとも一部を収納する収納用凹部３８と、収納用凹部内に形成した、フレキシブルジョイントと接続する接続部３８ａと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は内視鏡用光源装置に設けた回転チョッパ駆動装置に関する。

特許文献１は内視鏡用光源装置の従来例を開示している。
この内視鏡用光源装置は、内視鏡のコネクタ部が着脱可能な接続孔を備えるケースと、ケース内に設けた光源（ランプ）と、接続孔と光源の間に位置するようにケース内に設けた回転チョッパ駆動装置と、を具備している。

回転チョッパ駆動装置としては様々な構造のものを利用することが可能であるが、その一例として図４に示すものがある（図４の回転チョッパ駆動装置は公知技術ではない）。
この回転チョッパ駆動装置は、回転チョッパ支持ブロックと、回転チョッパ支持ブロックに支持した２枚の回転チョッパ（第１回転チョッパ、第２回転チョッパ）と、回転チョッパ支持ブロックに固定状態で接続した２つのモータ（チョッパモータ、位相差モータ）と、を備えている。

回転チョッパ支持ブロックの構成部材である略円筒形状のメインステーの内周面には、前後一対のベアリングを介して第１回転駆動軸が回転可能（スラスト方向に移動不能）に支持してあり、第１回転駆動軸の先端部には、開口部を有する第１回転チョッパ（回転板）の中心部が固定してある。
回転チョッパ支持ブロックにはチョッパモータがネジにより固定してある。チョッパモータの第１出力軸は回転チョッパ支持ブロックの内部空間において、第１回転駆動軸と隙間を形成しながら対向している。さらにチョッパモータの第１出力軸と第１回転駆動軸はフレキシブルジョイントを介して互いに接続している。

回転チョッパ駆動装置はメインギヤ機構を具備しており、メインギヤ機構の構成要素であるギヤ歯車が第１回転駆動軸に固定してある。さらにメインギヤ機構は回転チョッパ支持ギヤ歯車と連係しており、この回転チョッパ支持ギヤ歯車が、第１回転チョッパと同心をなす第２回転チョッパ（回転板）の中心部に固定してある。
さらに回転チョッパ支持ブロックには位相差モータがネジにより固定してある。位相差モータの第２出力軸と回転チョッパ支持ギヤ歯車はサブギヤ機構を介して接続している。

内視鏡のコネクタ部をケースの接続孔に接続しかつ光源を点灯させた状態で、ケースに設けた操作パネルを操作することによりチョッパモータを回転させると（位相差モータは停止）、チョッパモータの回転力が第１回転駆動軸から第１回転チョッパに伝わり、かつ、メインギヤ機構及び回転チョッパ支持ギヤ歯車から第２回転チョッパに伝わる。そのため第１回転チョッパの開口部と第２回転チョッパの開口部が重なることにより形成される照明光透過孔の大きさが一定に維持された状態で、第１回転チョッパ及び第２回転チョッパが一緒に回転する。従って、２枚の回転チョッパ（及び開口部）によって、光源からコネクタ部に向かう照明光が断続的に遮光される。
一方、操作パネルを操作することによりチョッパモータ及び位相差モータを回転させると、チョッパモータの回転力に加えて、位相差モータの回転力がサブギヤ機構及び回転チョッパ支持ギヤ歯車を介して第２回転チョッパに伝わるので、第２回転チョッパの回転速度が第１回転チョッパの回転速度より速くなる。従って、第１回転チョッパと第２回転チョッパが相対回転し、照明光透過孔の大きさが変化する。このように位相差モータを利用して照明光透過孔の大きさを変化させると、コネクタ部に供給する照明光の光量が変化する。

さらにチョッパモータの第１出力軸と第１回転駆動軸をフレキシブルジョイントによって接続しているので、第１出力軸と第１回転駆動軸の軸線が互いに（僅かに）ずれていても、第１出力軸の振動を小さく抑えながら、第１出力軸の出力を第１回転駆動軸に確実に伝達できる。
なお、第１出力軸と第１回転駆動軸の軸線が（僅かに）ずれた状態で両者を直接接続した場合は、第１出力軸を回転させたときの第１出力軸の振動が大きくなってしまう。モータ本体内には第１出力軸を回転可能に支持するためのベアリングが設けてあるが、第１出力軸の振動が大きくなると、このベアリングが破損し易くなってしまう。

特開２００５−２８７８８７号公報

しかし回転チョッパ駆動装置として図４のものを利用した場合は、第１回転駆動軸のチョッパモータ側の端面とチョッパモータの間にフレキシブルジョイントが位置することになるので、回転チョッパ駆動装置の（第１回転駆動軸の軸線方向の）寸法が大きくなってしまう。
例えば内視鏡用光源装置のケース内に光源や回転チョッパ駆動装置の他に様々な装置（部品）を内蔵させた結果、回転チョッパ駆動装置を設置するためのスペースが小さくなっている場合には、回転チョッパ駆動装置のケース内への取付作業が難しくなったり、ケース内に回転チョッパ駆動装置を設置できなくなる（他の部材と干渉してしまう）。

本発明は、モータの出力軸と回転チョッパの回転駆動軸の軸線が多少ずれていても、出力軸の振動を小さく抑えることが可能で、しかも装置全体の出力軸及び回転駆動軸の軸線方向寸法を極力小さくすることが可能な内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置は、内視鏡の受光部に対して照明光を供給する光源と上記受光部の間で回転することにより、上記照明光を断続的に遮光する回転チョッパと、該回転チョッパの回転駆動軸と離間しながら対向する出力軸を有するモータと、上記回転駆動軸と上記出力軸を接続し、上記出力軸の出力を上記回転駆動軸に伝達するフレキシブルジョイントと、を備え、上記回転駆動軸が、上記出力軸側の端面に形成した、上記フレキシブルジョイントの少なくとも一部を収納する収納用凹部と、該収納用凹部内に形成した、上記フレキシブルジョイントと接続する接続部と、を備えることを特徴としている。

上記フレキシブルジョイント全体を上記収納用凹部に収納してもよい。

本発明は、回転チョッパの回転駆動軸とモータの出力軸をフレキシブルジョイントで接続しているので、モータの出力軸と回転チョッパの回転駆動軸の軸線が多少ずれていても、出力軸の振動を小さく抑えることが可能である。
しかもフレキシブルジョイントの少なくとも一部を、回転駆動軸の端面に形成した収納用凹部に収納しているので、装置全体の（出力軸及び回転駆動軸の軸線方向の）寸法を極力小さくすることが可能である。

本発明を適用した一実施形態の光源兼画像処理装置と電子内視鏡を平面的に見た模式図である。 電子内視鏡、光源兼画像処理装置、及び、表示装置の構成を模式的に示すブロック図である。 回転チョッパ駆動装置の拡大縦断側面図である。 比較例の図３と同様の拡大縦断側面図である。

以下、図１から図３を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。
まずは光源兼画像処理装置２０に対して着脱可能な電子内視鏡１０の簡単な構造について説明する。電子内視鏡１０は、操作部１１と、操作部１１から前方に延びる挿入部１２と、操作部１１から挿入部１２と反対側に延びるユニバーサルチューブ１３と、ユニバーサルチューブ１３の端部に設けたコネクタ部１４と、を具備している。挿入部１２の先端部には対物レンズ１５と照明レンズ（図示略）が設けてある。挿入部１２の前端近傍の内部には対物レンズ１５の直後に位置する撮像素子１６が設けてあり、撮像素子１６から後方に延びる画像信号用ケーブルの後端部が、挿入部１２、操作部１１、及び、ユニバーサルチューブ１３の内部空間を通り抜けてコネクタ部１４に接続している。また、挿入部１２、操作部１１、ユニバーサルチューブ１３、及び、コネクタ部１４の内部にはライトガイドファイバ１７が配設してある。ライトガイドファイバ１７の前端部は上記照明レンズに接続している。

続いて電子内視鏡１０に対して照明光を供給しかつ画像処理を行う光源兼画像処理装置２０の詳しい構造について説明する。
光源兼画像処理装置２０のケース２１の側面には接続孔２２が形成してある。ケース２１の内部には、ランプ２３（光源）、及び、接続孔２２とランプ２３の間に位置する集光レンズ２４が配置してある。さらにケース２１の内部には制御装置２５と画像処理装置２６が設けてあり、制御装置２５はランプ２３及び画像処理装置２６と接続している。

図１に示すようにケース２１の内部には回転チョッパ駆動装置３０が設けてある。
回転チョッパ駆動装置３０は、ケース２１の底面に下端部を固定したベース部材３１を備えている。ベース部材３１の上部にはベース部材３１を貫通する収納孔３２が形成してある。収納孔３２の内周面には略円筒形状のメインステー３３が嵌合固定してある。メインステー３３の円筒面からなる内周面には一対のベアリング３４が設けてあり、各ベアリング３４がメインステー３３の内部空間を貫通する第１回転駆動軸３５の外周面を回転可能に支持している（第１回転駆動軸３５のスラスト方向への移動は不能）。
第１回転駆動軸３５はその軸線方向位置に応じて外径を段階的に変化させる部材であり、その断面形状はいずれの位置においても円形である。第１回転駆動軸３５のベアリング３４によって支持された端部は最も大径の大径部３６を構成しており、大径部３６と反対側の端部は最も小径の先端支持部３７を構成している。大径部３６の端面には、第１回転駆動軸３５の軸線方向に沿って先端支持部３７側に延びる断面円形の収納用凹部３８が凹設してある。さらに収納用凹部３８の底面（先端支持部３７側の端面）の中央部には先端支持部３７と反対側に向かって延びる接続軸３８ａ（接続部）が突設してある。
第１回転駆動軸３５の先端支持部３７にはチョッパ支持部材３９が固定してあり、チョッパ支持部材３９には第１回転チョッパ４０の中心部が固定してある。金属製の第１回転チョッパ４０は第１回転駆動軸３５の軸線に対して直交する平板状部材であり、その外形形状は円形である。さらに第１回転チョッパ４０には図示を省略した第１開口部（図示略）が形成してある。図１に示すように、第１回転チョッパ４０の一部はランプ２３と集光レンズ２４を結ぶ直線上に位置する。

第１回転駆動軸３５にはメインギヤ機構（図中に記載されているが、詳しい説明は省略）の構成要素であるギヤ歯車（説明略）が固定してあり、さらにメインギヤ機構にはチョッパ支持部材３９と同軸をなす回転チョッパ支持ギヤ歯車４１が連係している。そして回転チョッパ支持ギヤ歯車４１には第２回転チョッパ４２の中心部が固定してある。金属製の第２回転チョッパ４２は第１回転駆動軸３５の軸線に対して直交する平板状部材であり、その外形形状は円形である。さらに第２回転チョッパ４２には図示を省略した第２開口部（図示略）が形成してある。図１に示すように、第２回転チョッパ４２の一部はランプ２３と集光レンズ２４を結ぶ直線上に位置する。

ベース部材３１のチョッパ支持部材３９と反対側の端面には、取付板４３を介してチョッパモータ４５（モータ）が固定してある。チョッパモータ４５は取付板４３に止めネジ４４を介して固定した円筒形状のモータケース４６と、一端側がモータケース４６内に位置しかつ他端側がモータケース４６の外側に突出する第１出力軸４７（出力軸）と、を具備している。図示するように第１出力軸４７の上記他端部（チョッパ支持部材３９側の端部）は収納孔３２内に位置しており、接続軸３８ａと略同軸をなしている。モータケース４６の内部には磁石やコイル等が内蔵してあり、コイルに電流を流すと第１出力軸４７がモータケース４６に対して自身の軸線周りに回転する。さらにモータケース４６の内部には、第１出力軸４７を回転可能に支持するベアリングが設けてある。
図３に示すように、フレキシブルジョイント４９の両端部が接続軸３８ａと第１出力軸４７にそれぞれ固定状態で接続している。図示するように、フレキシブルジョイント４９全体が第１回転駆動軸３５の収納用凹部３８内に位置している。周知のようにフレキシブルジョイント４９は、接続軸３８ａと第１出力軸４７の軸線の（僅かな）ズレを吸収しながら、第１出力軸４７の出力（回転力）を接続軸３８ａ（第１回転駆動軸３５）に伝達する機能を有している。

ベース部材３１には取付板５１を介して位相差モータ５２が固定してある。位相差モータ５２は取付板５１に止めネジを介して固定した円筒形状のモータケース５３と、一端側がモータケース５３内に位置しかつ他端側がモータケース５３の外側に突出する第２出力軸５４と、を具備している。モータケース５３の内部には磁石やコイル等が内蔵してあり、このコイルに電流を流すと第２出力軸５４がモータケース５３に対して自身の軸線周りに回転する。
第２出力軸５４にはサブギヤ機構（図中に記載されているが、詳しい説明は省略）が連係しており、さらにサブギヤ機構は回転チョッパ支持ギヤ歯車４１に連係している。このサブギヤ機構は、第２出力軸５４が回転したときに第２出力軸５４の出力（回転力）を回転チョッパ支持ギヤ歯車４１に伝達するものである（第２出力軸５４が回転するときもしないときも、サブギヤ機構はメインギヤ機構から回転チョッパ支持ギヤ歯車４１への動力の伝達を妨げない）。

図２に示すようにチョッパモータ４５及び位相差モータ５２は制御装置２５と接続している。さらにケース２１の外面に設けた操作パネルには手動調光／自動調光選択ボタンＳ１と位相差モータ制御ボタンＳ２が設けてあり、手動調光／自動調光選択ボタンＳ１、及び、位相差モータ制御ボタンＳ２はいずれも制御装置２５と接続している。
さらに図２に示すように光源兼画像処理装置２０（画像処理装置２６）は、光源兼画像処理装置２０とは別体である表示装置５６と接続している。

続いて電子内視鏡１０、光源兼画像処理装置２０、及び、表示装置５６の動作について説明する。
電子内視鏡１０のコネクタ部１４を光源兼画像処理装置２０の接続孔２２に接続した上で、光源兼画像処理装置２０のメインスイッチ（図示略）をＯＮ操作するとランプ２３が点灯し、ランプ２３の照明光が集光レンズ２４側に向かう。さらに、このときシーソー式スイッチである手動調光／自動調光選択ボタンＳ１が「手動調光モード」側に押されている場合はチョッパモータ４５が動作する（位相差モータ５２は動作しない）。するとチョッパモータ４５（第１出力軸４７）の出力（回転力）がフレキシブルジョイント４９を介して接続軸３８ａに伝わるので、第１回転駆動軸３５が自身の軸線周りに回転し、第１回転駆動軸３５と一体化している第１回転チョッパ４０が回転する。さらに第１回転駆動軸３５の回転力をメインギヤ機構及び回転チョッパ支持ギヤ歯車４１を介して受ける第２回転チョッパ４２が、第１回転チョッパ４０と同方向に同じ速度で回転する。そのため第１回転チョッパ４０の第１開口部と第２回転チョッパ４２の第２開口部が重なることにより形成される照明光透過孔の大きさが一定の大きさに保持され、第１回転チョッパ４０及び第２回転チョッパ４２（照明光透過孔）がランプ２３から集光レンズ２４側に向かう照明光を断続的に遮光する。
このように第１回転チョッパ４０及び第２回転チョッパ４２によって調光された照明光は、集光レンズ２４によって集光されながらコネクタ部１４の端面（ライトガイドファイバ１７の端面である受光部）に供給されるので、照明光が上記照明レンズから電子内視鏡１０の外部に照射される。
術者が電子内視鏡１０の挿入部１２を患者の体腔内に挿入すると、対物レンズ１５を透過した観察像を撮像素子１６が撮像し、上記画像信号用ケーブルが撮像素子１６の撮像データを画像処理装置２６に送信する。画像処理装置２６に送られた撮像データは画像処理装置２６によって画像処理された上で表示装置５６に表示される。

表示装置５６に表示された画像の輝度が高すぎる場合は、光源兼画像処理装置２０の位相差モータ制御ボタンＳ２をＯＮ操作して位相差モータ５２を回転させる。するとチョッパモータ４５の回転力に加えて位相差モータ５２の回転力が第２回転チョッパ４２に伝達されるので、第２回転チョッパ４２の回転速度が第１回転チョッパ４０より速くなる。そのため上記照明光透過孔の大きさが徐々に変化するので、電子内視鏡１０（ライトガイドファイバ１７の端面）に供給される光量が徐々に変化する。
表示装置５６に表示された画像の輝度が適切な状態になったときに位相差モータ制御ボタンＳ２をＯＦＦ操作すると、位相差モータ５２が回転を停止するので、第２回転チョッパ４２の回転速度が再び第１回転チョッパ４０と同じ速度になる。そのため表示装置５６に表示される画像の輝度が一定（所望値）に維持される。

一方、上記操作パネルに設けた輝度設定ボタンを操作して「設定輝度」を入力した上で、手動調光／自動調光選択ボタンＳ１を「自動調光モード」側に切り換えると、チョッパモータ４５及び位相差モータ５２が回転して上記照明光透過孔の大きさが徐々に変化し、表示装置５６に表示された画像の輝度が変化する。そして画像処理装置２６が、撮像素子１６から送られる撮像データ中の輝度信号に基づいて輝度が「設定輝度」と等しくなったと判断すると、画像処理装置２６が位相差モータ５２の回転を停止させ、表示装置５６に表示される画像の輝度を一定（設定輝度）に維持する。
内視鏡術が終了したら光源兼画像処理装置２０の上記メインスイッチをＯＦＦ操作する。するとランプ２３が消灯し、さらにチョッパモータ４５（及び位相差モータ５２）が回転を停止する。

本実施形態の光源兼画像処理装置２０は、チョッパモータ４５の第１出力軸４７と第１回転駆動軸３５の接続軸３８ａをフレキシブルジョイント４９で接続しているので、第１出力軸４７と第１回転駆動軸３５の軸線が多少ずれていても、第１出力軸４７の振動を小さく抑えることが可能である。そのためモータケース４６の内部に設けた（第１出力軸４７を回転可能に支持するための）上記ベアリングを破損し難くすることが可能である。
しかもフレキシブルジョイント４９を第１回転駆動軸３５の収納用凹部３８に収納しているので、（図４の構造と比べて）回転チョッパ駆動装置３０全体の（第１回転駆動軸３５及び第１出力軸４７の軸線方向の）寸法を極力小さくすることが可能である。

以上、上記実施形態を利用して本発明を説明したが、本発明は様々な変形を施しながら実施可能である。
例えば、フレキシブルジョイント４９全体ではなく、フレキシブルジョイント４９の先端支持部３７側の一部分のみを収納用凹部３８に収納し、フレキシブルジョイント４９の第１出力軸４７側部分を収納用凹部３８の外側に位置させてもよい。

１０ 電子内視鏡
１１ 操作部
１２ 挿入部
１３ ユニバーサルチューブ
１４ コネクタ部
１５ 対物レンズ
１６ 撮像素子
１７ ライトガイドファイバ（受光部）
２０ 光源兼画像処理装置
２１ ケース
２２ 接続孔
２３ ランプ（光源）
２４ 集光レンズ
２５ 制御装置
２６ 画像処理装置
３０ 回転チョッパ駆動装置
３１ ベース部材
３２ 収納孔
３３ メインステー
３４ ベアリング
３５ 第１回転駆動軸
３６ 大径部
３７ 先端支持部
３８ 収納用凹部
３８ａ 接続軸（接続部）
３９ チョッパ支持部材
４０ 第１回転チョッパ
４１ 回転チョッパ支持ギヤ歯車
４２ 第２回転チョッパ
４３ 取付板
４４ 止めネジ
４５ チョッパモータ（モータ）
４６ モータケース
４７ 第１出力軸（出力軸）
４９ フレキシブルジョイント
５１ 取付板
５２ 位相差モータ
５３ モータケース
５４ 第２出力軸
５６ 表示装置（ディスプレイ）
Ｓ１ 手動調光／自動調光選択ボタン
Ｓ２ 位相差モータ制御ボタン

Claims (2)

1. 内視鏡の受光部に対して照明光を供給する光源と上記受光部の間で回転することにより、上記照明光を断続的に遮光する回転チョッパと、
   該回転チョッパの回転駆動軸と離間しながら対向する出力軸を有するモータと、
   上記回転駆動軸と上記出力軸を接続し、上記出力軸の出力を上記回転駆動軸に伝達するフレキシブルジョイントと、
   を備え、
   上記回転駆動軸が、
   上記出力軸側の端面に形成した、上記フレキシブルジョイントの少なくとも一部を収納する収納用凹部と、
   該収納用凹部内に形成した、上記フレキシブルジョイントと接続する接続部と、
   を備えることを特徴とする内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置。
2. 請求項１記載の内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置において、
   上記フレキシブルジョイント全体を上記収納用凹部に収納した内視鏡用光源装置における回転チョッパ駆動装置。

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