JP2015058132A - Optical unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸体が固定された移動枠に光学部材を設け、枠部材を軸体を中心に回動させて及び軸体を光軸方向に移動させて光学部材の配置位置を変化させて異なった光学特性を得る光学ユニットに関する。 In the present invention, an optical member is provided on a moving frame to which a shaft body is fixed, the frame member is rotated around the shaft body, and the shaft body is moved in the optical axis direction to change the arrangement position of the optical member. The present invention relates to an optical unit that obtains different optical characteristics.
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、修理等のために用いられる。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、視野角等の光学特性を変更することが可能な撮像装置が望まれている。 The electronic endoscope is used for in-vivo observation, treatment, etc., or for inspection, repair, etc. in industrial plant equipment. In endoscopic observation, there is a demand for an imaging apparatus that can change optical characteristics such as a depth of focus, an imaging magnification, and a viewing angle with respect to an observation target part depending on an observation site or an observation purpose.
特許文献1の医療機器には、連結部分がN極であるとともに、プロセッサ4の制御に基づいてストッパー241d、241eの電磁コイルの極性を適宜、N極またはS極に制御することによってフィルタ部241hを光学開口241fから完全に退避させる、或いは、フィルタ部241hの中心と光学開口241fの中心とを一致させる技術が示されている。この技術によれば、光学部材の配置位置を切り換えることによって、2つの異なる光学特性を得られる。 In the medical device of Patent Document 1, the connecting portion has an N pole, and the filter unit 241h is controlled by appropriately controlling the polarity of the electromagnetic coils of the stoppers 241d and 241e based on the control of the processor 4 to the N pole or the S pole. A technique for completely retracting the optical aperture 241f from the optical aperture 241f or matching the center of the filter portion 241h with the center of the optical aperture 241f is shown. According to this technique, two different optical characteristics can be obtained by switching the arrangement position of the optical member.
また、特許文献2には、変倍機能又はフォーカシング機能を有する対物光学系ユニット31を備えた内視鏡用撮像装置が示されている。対物光学系ユニット31は、前群レンズ34aを保持固定する前群レンズ枠34と、前群レンズ枠34の基端側に連設されて後群レンズ35aを後方側に保持固定する後群レンズ枠35とを備え、後群レンズ35aと前群レンズ34aとの間に光軸方向に摺動可能な可動レンズを保持固定する可動レンズ枠36が介装されている。そして、可動レンズ枠36は、移動体ユニット33により光軸方向に進退動する構成になっている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses an endoscope imaging apparatus including an objective
しかしながら、特許文献1の医療機器では単純な構成で光学部材の配置位置を切り換えて光学特性を変化させることが可能であるが、得られる光学特性が二種類のみであった。一方、特許文献2の内視鏡用撮像装置では可動レンズ枠の光学部材を連続的に移動させて変倍機能又はフォーカシング機能を得られるが、挿入部の小径化を図る内視鏡には不向きな構成であった。
However, in the medical device of Patent Document 1, it is possible to change the optical characteristics by switching the arrangement position of the optical member with a simple configuration, but there are only two types of optical characteristics obtained. On the other hand, in the endoscope imaging apparatus disclosed in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、挿入部の小径化を図りつつ、単純な構成で光学特性を三段階に切り替え可能な光学ユニットを提供することを目的にしている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical unit capable of switching optical characteristics in three stages with a simple configuration while reducing the diameter of an insertion portion.
本発明の一態様における光学ユニットは、予め定めた棒形状で、軸対称に着磁された第1の永久磁石と、前記第1の永久磁石である軸体を一体に固定するための軸体固定孔及び光学部材を一体に固定するための光学部材固定孔を備える羽根部材と、前記羽根部材が配設される凹部を備え、該凹部の底面に、前記軸体が回動及び摺動自在に配置される第1の貫通孔、及び該軸体配設孔に配置された前記軸体の中心軸を中心に回動されて前記光学部材固定孔に固定された光学部材が配置或いは退避される光路となる第2の貫通孔を設けた光学ユニット枠と、第1作用面及び第2作用面を備える第1の力の作用部と、第1作用面及び第2作用面を備える第2の力の作用部と、前記第1の力の作用部と前記第2の力の作用部とを対向させる曲げ部を有する磁性体、及び該磁性体の前記第1の力の作用部と前記第2の力の作用部との間に巻回されるコイルとを備えて構成された電磁石と、前記光学ユニット枠内において前記第1の永久磁石に配置されて、一面側が前記羽根部材に当接配置され、他面側が前記光学ユニット枠の凹部を塞ぐ蓋体の内面に当接配置されて、該第1の永久磁石に固定された前記羽根部材を該光学ユニット枠の底面に付勢して配置させる付勢部材と、を具備している。 An optical unit according to an aspect of the present invention is a shaft body for integrally fixing a first permanent magnet magnetized in an axial symmetry with a predetermined rod shape and a shaft body that is the first permanent magnet. A blade member having an optical member fixing hole for fixing the fixing hole and the optical member integrally, and a concave portion in which the blade member is disposed, and the shaft body is rotatable and slidable on the bottom surface of the concave portion. The first through hole disposed in the shaft and the optical member fixed to the optical member fixing hole by being rotated about the central axis of the shaft body disposed in the shaft body disposing hole are disposed or retracted. An optical unit frame provided with a second through-hole serving as an optical path, a first force action portion comprising a first action surface and a second action surface, and a second action surface comprising a first action surface and a second action surface. A force acting portion, and a bending portion that opposes the first force acting portion and the second force acting portion. An electromagnet comprising a magnetic body and a coil wound between the first force acting portion and the second force acting portion of the magnetic body; and in the optical unit frame In the first permanent magnet, one surface side is in contact with the blade member, and the other surface side is in contact with the inner surface of the lid that closes the recess of the optical unit frame. A biasing member that biases and arranges the blade member fixed to the magnet on the bottom surface of the optical unit frame.
本発明によれば、挿入部の小径化を図りつつ、単純な構成で光学特性を三段階に切り替え可能な光学ユニットを実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical unit which can switch an optical characteristic in three steps with a simple structure, aiming at the diameter reduction of an insertion part is realizable.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1−図5を参照して本発明の第1実施形態を説明する。
図1に示すように光学ユニット10は、内視鏡1の挿入部2を構成する先端部3内に設けられた観察光学系4を構成する撮像装置5に備えられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
先端部3は、先端硬質部6を備え、その先端硬質部6の先端側には先端カバー7が設けられている。先端硬質部6の基端側には湾曲部8を構成する先端湾曲駒8fが設けられている。符号9は湾曲ゴムであり、湾曲部8を構成する先端湾曲駒8fを含む複数の湾曲駒及び先端硬質部6等を被覆する。
The
先端硬質部6には、観察光学系用貫通孔6h1、処置具チャンネル用貫通孔6h2等が長手軸に沿って形成されている。観察光学系用貫通孔6h1には撮像装置5が配置される。撮像装置5は、レンズユニット20と素子ユニット30とを備え、レンズユニット20を構成するレンズ枠21が観察光学系用貫通孔6h1に対して気密に固定されている。
The distal end
素子ユニット30は、撮像素子31と、素子枠32と、回路基板33と、信号ケーブル34と、熱収縮チューブ35とを主に備えて構成されている。
The
撮像素子31は、CCD、CMOS等である。撮像素子31の受光面側には、例えば2枚の光学部材であるカバーガラス36、位置出しガラス37が接着固定されている。カバーガラス36は、撮像素子31の受光面に配置されている。
The
素子枠32は、例えばステンレス鋼で形成されている。素子枠32の先端側内面には位置出しガラス37が接着によって一体的に固定されている。撮像素子31は、カバーガラス36、位置出しガラス37を介して素子枠32に固定されている。
The
素子枠32の先端側内面には、レンズユニット20を構成するレンズ枠21の基端部が配置される。レンズ枠21と素子枠32とは、ピント等の位置調整を完了した後、例えば半田等によって接合される。
A base end portion of the
回路基板33には各種電子部品38が実装されている。これら電子部品38を実装した回路基板33の先端側は、撮像素子31に電気的に接続されている。信号ケーブル34内には複数の信号線34aが挿通している。複数の信号線34aの先端部は、回路基板33に設けられた図示しない電気接続部に接続されている。
Various
熱収縮チューブ35は、素子枠32の一部及び信号ケーブル34の一部等を覆い包んで素子ユニット30の外装を構成する。符号39は、絶縁性の封止樹脂である。封止樹脂39は素子枠32内の空間に充填されて、回路基板33と撮像素子31との電気的な接続部の周囲、回路基板33に実装された電子部品38の周囲、撮像素子31の周囲、信号線34aと回路基板33との接続部等を封止する。
The
レンズユニット20を構成するレンズ枠21の貫通孔内には、先端側から順に例えば、第1のレンズ22、絞り23、第2のレンズ24、光学ユニット10が配設されている。レンズユニット20の第1のレンズ22、絞り23、第2のレンズ24、光学ユニット10を通過した観察部位の光学像は、撮像素子31の受光面に結像する。
In the through hole of the
レンズ枠21は、例えばステンレス鋼で形成されている。第2のレンズ24は、先端部側に外周面から中心軸方向に予め定めた距離離間した位置に外周面を有する周状の段差部24aを有している。段差部24aは、接着剤溜まりである。
この構成によれば、第2のレンズ24の基端側から該レンズ24の外周面とレンズ枠21の内周面との隙間から接着剤を充填した際、余分な接着剤が隙間を通過して段差部24a内に溜まる。
The
According to this configuration, when the adhesive is filled from the gap between the outer peripheral surface of the
したがって、接着剤を十分に充填して、第2のレンズ24をレンズ枠21に確実に固定することができる。また、段差部24aを設けたことによって、接着剤が絞り23とレンズ枠21との隙間に到達して絞り23をレンズ枠21に確実に固定することができる。そして、接着剤を非透光性の接着剤とすることによって、絞り23とレンズ枠21との隙間から光が漏れることが確実に防止される。
なお、符号40は、例えばフレキシブル基板であって、配線の基端には信号線34aが電気的に接続され、配線の先端は後述する電磁石に延出されている。
Therefore, the
図2、図3に示すように光学ユニット10は、光学ユニット枠11と、羽根部材12と、位置決め部材である第1のストッパー部材13a及び第2のストッパー部材13bと、第1の永久磁石である軸体14と、磁性体である移動体15と、付勢部材であるコイルバネ16と、電磁石17とを備えて主に構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
光学ユニット枠11は、枠本体18と、蓋体19とで主に構成されている。
枠本体18は、例えば樹脂製の筒体であり、凹部を構成する配設穴18hを備えている。蓋体19は、枠本体18の配設穴18hの開口を塞ぐ、例えば樹脂製の板部材である。蓋体19は、枠本体18に接着、或いはネジ等によって一体に固定される。
The
The
枠本体18の配設穴18h内には予め定めた形状の第1のストッパー部材13a及び第2のストッパー部材13bと、予め定めた形状の羽根部材12が配設される。配設穴18hの底面の予め定めた位置には貫通孔である第2の貫通孔である絞り孔18a及び軸体14を摺動自在に保持配置させる第1の貫通孔である本体側軸体用孔18bが形成されている。絞り孔18aは、観察部位の光学像が通過する光路となる開口であり、予め定めた径寸法に形成されている。
A
図4に示すように蓋体19には枠本体18の絞り孔18aに対向する逃がし孔19a及び本体側軸体用孔18bに対向する蓋側軸体用孔19bが形成されている。蓋側軸体用孔19bには軸体14が摺動自在に保持配置される。逃がし孔19aは、観察部位の光学像が通過する光路となる開口であり、絞り孔18aを通過した光学像又は光学レンズ10Lを通過した光学像が通過するように予め定めた径寸法に形成されている。
上述した本体側軸体用孔18b及び蓋側軸体用孔19bは、第1の永久磁石である軸体14の配置孔である。
As shown in FIG. 4, the
The main body side
図2、図3に示すように羽根部材12は、光学部材取付部12aと、軸体取付部12bとを備えて構成されている。光学部材取付部12aには光学部材固定孔12h1が形成されている。軸体取付部12bには軸体配設孔12h2が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
本実施形態において、光学部材固定孔12h1には光学部材である光学レンズ10Lが一体的に固設される。光学レンズ10Lは、近点観察用及び超近点観察用のレンズである。内視鏡1は、光学レンズ10Lが例えば観察光学系4の光路中の配設穴18hの底面側である第1の位置に配置されて近点観察状態を得られ、該光路中の蓋体19の内面側である第2の位置に配置されて超近点観察状態を得られるように構成されている。
In the present embodiment, an
一方、軸体配設孔12h2には軸体14が一体的に固設される。
軸体14は、図3-図5に示すように例えば円柱形状で、軸体14の中心軸を含む長手側仮想平面を挟んでN極とS極とに分極されている。つまり、軸体14は、分極線L1を線対称にして着磁されている。
On the other hand, the
As shown in FIGS. 3 to 5, the
図3に示す第1のストッパー部材13a及び第2のストッパー部材13bは、例えば樹脂製である。第1のストッパー部材13a及び第2のストッパー部材13bは、枠本体18の配設穴18hの底面に接着或いはネジ等によって一体に固定される。ストッパー部材13a、13bを枠本体18に固定することによって枠本体18内に羽根部材12が移動する羽根移動空間10Sが構成される。符号13cは、後述する第1の当接面であり、符号13dは後述する第2の当接面である。
The
羽根部材12の軸体取付部12bに固設された軸体14の一端部は、光学ユニット10の本体側軸体用孔18bに回動自在且つ光軸方向に摺動自在に配置される。一方、軸体14の他端部は、光学ユニット10の蓋側軸体用孔19bに回動自在且つ光軸方向に摺動自在に配置される。すなわち、羽根部材12は、羽根移動空間10S内において軸体14を中心に軸体14と共に角度θ回動し、且つ、軸体14と共に光路方向に進退する。
One end portion of the
具体的に、光学ユニット10の羽根移動空間10Sに配置された羽根部材12は、軸体14の中心軸を中心に図3の矢印Y3a、図4の矢印Y4aに示すように時計回り或いは反時計回りに回転する。
Specifically, the
図3に示すように、羽根部材12の光学部材取付部12aが第1のストッパー部材13aの第1の当接面13cに当接した状態のとき、分極線L1は、軸体14の中心と絞り孔18aの中心とを結ぶ仮想線L2に対して予め定めた角度θ1傾き、図4に示すように羽根部材12の光学部材取付部12aが第2のストッパー部材13bの第2の当接面13dに当接した状態のとき、逃がし孔19aの中心と蓋側軸体用孔19bの中心とを結ぶ仮想線L3に対して角度−θ1傾いている。
ここで、説明している仮想線L2と仮想線L3とは同一の仮想線である。
As shown in FIG. 3, when the optical
Here, the virtual line L2 and the virtual line L3 described are the same virtual line.
そして、羽根部材12は、光学部材取付部12aが第1の当接面13cに当接することによって時計回り方向への回転が停止されて光学レンズ10Lが光路から退避される。一方、羽根部材12は、光学部材取付部12aが第2の当接面13dに当接することによって反時計回り方向への回転が停止されて光学レンズ10Lが光路中に配置される。すなわち、光学レンズ10Lの中心と光軸とが一致する。
The
移動体15は、例えば円環形状である。
本実施形態において、円環形状の移動体15は、羽根部材12の光学部材取付部12aの一面側であって、光学部材固定孔12h1の周囲に固定配置されている。
The moving
In the present embodiment, the annular moving
コイルバネ16は、予め定めた付勢力を有する。コイルバネ16は、軸体14に対して遊嵌配置される。軸体14に配置されたコイルバネ16の一面側は、軸体取付部12bの一面側に当接配置される。一方、コイルバネ16の他面側は、蓋体19の内面に当接配置される。羽根部材12の他面側は、コイルバネ16の付勢力によって予め定めた押圧力で枠本体18の配設穴18hの底面に配置される。
なお、付勢部材は、コイルバネ16に限定されるものでは無く、予め定めた弾性力を備えるゴム製或いは樹脂製のパイプ形状部材であってもよい。
The
The urging member is not limited to the
本実施形態の電磁石17は、図2、図4に示すように光学ユニット枠11を構成する蓋体19の外面側に配設されている。電磁石17は、磁性体であるコイルコア17aと、コイル17bとを備えて構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
本実施形態のコイルコア17aは、予め定めた形状の棒状の磁性体である例えばケイ素棒の中央に曲げ部17cを設けて構成される。曲げ部17cが例えば図4に示すように半円形状等の曲線形状のとき、コイルコア17aはU字形状である。
なお、曲げ部17cの形状は曲線形状に限定されるものでは無く、例えば予め定めた半四角形形状等、角部を有するコの字形状等であってもよい。
The
Note that the shape of the bent portion 17c is not limited to a curved shape, and may be, for example, a U-shape having a corner, such as a predetermined semi-rectangular shape.
コイルコア17aのそれぞれの端部は、磁力による力が作用する第1の力の作用部17dと第2の力の作用部17eよりなり、逃がし孔19aの中心と蓋側軸体用孔19bの中心とを結ぶ仮想線L3を挟んで、対称な位置関係で配置されている。
Each end portion of the
コイルコア17aの第1の力の作用部17d及び第2の力の作用部17eは、軸体14との位置関係及び移動体15との位置関係を考慮して予め定めた形状に形作られる。
本実施形態において、第1の力の作用部17dは、第1作用面17d1と第2作用面17d2とを備えて構成され、第2の力の作用部17eは、第1作用面17e1と第2作用面17e2とを備えて構成されている。
The first
In the present embodiment, the first
第1の力の作用部17dの第1作用面17d1と第2の力の作用部17eの第1作用面17e1とは同形状である。
第1の力の作用部17dの第2作用面17d2と第2の力の作用部17eの第2作用面17e2とは同形状であり、蓋体19の外面に対向している。
そして、それぞれの作用面17d1、17d2、17e1、17e2は、例えば平面である。
The first action surface 17d1 of the first
The second action surface 17d2 of the first
And each action surface 17d1, 17d2, 17e1, 17e2 is a plane, for example.
コイル17bは、第1の力の作用部17dと第2の力の作用部17eとの間であるコイルコア17aの例えば曲げ部17c及びその近傍に予め定めた巻き数で巻回されている。コイル17bのそれぞれ端部は、フレキシブル基板40に設けられた配線に接続されている。
The
そして、電磁石17の第1の力の作用部17dと第2の力の作用部17eとは、軸体14を挟んで予め定めた位置に対向した位置関係で配設されている。
具体的に、電磁石17の第1の力の作用部17dの第1作用面17d1は、蓋体19から突出している軸体14の例えばN極に対し一定の角度を有するように配置され、第2の力の作用部17eの第1作用面17e1は軸体14のS極に対し一定の角度を有するように配置されている。
The first
Specifically, the first acting surface 17d1 of the first
一方、電磁石17の第1の力の作用部17dの第2作用面17d2及び第2の力の作用部17eの第2作用面17e2は、蓋体19を挟んで移動体15に対向して配置されている。
On the other hand, the second acting surface 17d2 of the first
なお、内視鏡1は、図示しない操作部に、遠点/近点/超近点切替スイッチ(不図示)を備えている。遠点観察は、観察部位の観察を広範囲に行え、近点観察は遠点観察していた観察部位の中央部を例えば5倍にして観察を行え、超近点観察は遠点観察していた観察部位の中央部を例えば100倍にして観察を行える。倍率は、観察目的すなわち内視鏡1の仕様に応じて適宜設定される値である。 The endoscope 1 includes a far point / near point / super near point switch (not shown) in an operation unit (not shown). The far point observation can observe the observation site in a wide range, the near point observation can observe the central portion of the observation site that has been observed at the far point, for example, 5 times, and the super near point observation is the far point observation. For example, the central portion of the observation site can be observed with a magnification of 100 times. The magnification is a value that is appropriately set according to the observation purpose, that is, the specification of the endoscope 1.
上述のように構成された内視鏡1の作用を説明する。
内視鏡1は、遠点/近点/超近点切替スイッチ(以下、切替スイッチと記載する)の操作に伴って、観察モードが遠点観察、近点観察、超近点観察に切り替わる。
The operation of the endoscope 1 configured as described above will be described.
In the endoscope 1, the observation mode is switched to far point observation, near point observation, and super near point observation in accordance with the operation of a far point / near point / super near point changeover switch (hereinafter referred to as a changeover switch).
なお、内視鏡観察を行う際、コイル17bには予め定めた電流値で予め定めた向きの第1電流が流れて羽根部材12に設けられた光学レンズ10Lは、光路から退避した遠点観察状態である。
このとき、軸体14のN極側の電磁石17の第1力の作用部17dがS極であり、軸体14のS極側の電磁石17の第2力の作用部17eがN極である。
When performing endoscopic observation, a first current in a predetermined direction flows in the
At this time, the
遠点観察中において、術者が近点観察を行う場合、切替スイッチを操作して近点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bに第1電流と同じ電流値で逆方向の第2電流が流れる。この結果、軸体14のN極側の電磁石17の第1の力の作用部17dがS極からN極に変化する。一方、軸体14のS極側の電磁石17の第2の力の作用部17eがN極からS極に変化する。
When the operator performs near-point observation during far-point observation, the near-point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, a second current in the opposite direction flows through the
すると、軸体14は、軸体14より発生する磁場とコイル17bに通電されて電磁石17より発生する磁力との引力によって、コイルバネ16の付勢力に抗して図5の矢印Y5aに示すように反時計回りに回転されていく。そして、軸体14に固定された羽根部材12の光学部材取付部12aが、第2の当接面13dに当接シテ回転が停止される。
Then, the
この結果、羽根部材12に設けられた光学レンズ10Lは、図4の二点鎖線及び図5の実線に示す観察光学系4の光路中である第1の位置に配置されて、遠点観察状態が近点観察状態に切り替わる。近点観察状態において、コイル17bには第2電流が供給されて、近点観察状態に保持される。
As a result, the
近点観察中において、術者が超近点観察を行う場合、切替スイッチを操作して超近点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bには第2電流の電流値より高い電流値で同じ向きの第3電流が流れる。この結果、第1の力の作用部17dの磁力が増大されるとともに第2の力の作用部17eの磁力が増大する。
When the surgeon performs the super near point observation during the near point observation, the super near point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, a third current in the same direction flows in the
すると、光学レンズ10Lが光路中に配置された状態で、羽根部材12及び軸体14は、電磁石17より発生する増大された磁力によって、第1作用面17d1,17e1が軸体14を光軸方向である矢印Y5bに引き付ける引力、および、第2作用面17d2,17e2と磁性体である移動体15の間の引力が増大し、コイルバネ16の付勢力に抗して矢印Y5bに示すように光軸方向に移動される。
Then, in a state where the
そして、光路中の第1の位置に配置されていた光学レンズ10Lは、光路中の二点鎖線に示す第2の位置に配置され近点観察状態が超近点観察状態に切り替わる。このとき、コイルバネ16は、予め定めた圧縮状態で保持される。
Then, the
超近点観察中において、術者が遠点観察を行う場合、切替スイッチを操作して遠点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bには第2電流と同じ電流値で逆方向の第1電流が流れる。
When the surgeon performs far point observation during the super near point observation, the far point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, the first current in the reverse direction flows in the
すると、電磁石17の第1力の作用部17dがS極に戻り、第2力の作用部17eがN極に戻る。すると、羽根部材12が一体となった軸体14は、第1作用面17d1,17e1が軸体14を光軸方向である矢印Y5c押しのける斥力および、コイルバネ16の付勢力によって光軸方向に矢印Y5cの方向に移動され、軸体14は電磁石17より発生する磁力と軸体14より発生する磁場との引力によって時計回りに回転される。
Then, the
この結果、光学部材取付部12aが第1の当接面13cに当接するとともに、羽根部材12がコイルバネ16の付勢力によって枠本体18に押圧された退避状態に保持される。すなわち、遠点状態に復帰する。
As a result, the optical
なお、超近点観察中において、術者が近点観察を行う場合、切替スイッチを操作して近点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bには第3電流の電流値よりも低い電流値で同じ方向の第2電流が流れる。
In addition, when the surgeon performs near-point observation during super near-point observation, the near-point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, the second current in the same direction flows in the
すると、羽根部材12が一体となった軸体14は、コイルバネ16の付勢力によって光軸方向に移動され、軸体14は電磁石17より発生する磁力と軸体14より発生する磁場との斥力によって回転位置が保持される。
この結果、羽根部材12がコイルバネ16の付勢力によって枠本体18に押圧された近点状態に復帰する。
Then, the
As a result, the
そして、近点観察中において、術者が遠点観察を行う場合、切替スイッチを操作して遠点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bに電流の向きが逆方向の第1電流が流れる。つまり、電磁石17の磁極が近点観察状態に対して反転する。
この結果、羽根部材12が一体となった軸体14は、電磁石17より発生する磁力と軸体14より発生する磁場との引力によって時計回りに回転されて、遠点状態に復帰する。
When the surgeon performs far-point observation during near-point observation, the far-point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, a first current having a reverse direction of current flows through the
As a result, the
また、遠点観察中において、術者が超近点観察を行う場合、切替スイッチを操作して超近点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bには第1電流及び第2電流の電流値より高い電流値で第1電流と逆向きの第3電流が流れる。
Further, when the surgeon performs super near point observation during far point observation, the super close point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, a third current in a direction opposite to the first current flows through the
この結果、羽根部材12及び軸体14は、電磁石17より発生する磁力と軸体14より発生する磁場との斥力によってコイルバネ16の付勢力に抗して回転されると共に、電磁石17より発生する磁力によってコイルバネ16の付勢力に抗して光軸方向に移動されて、超近点観察状態に保持される。
なお、軸体14の極性は、上記構成に限定されるものでは無く、逆向きであってもよい。その場合、コイルに流す電流の向きを逆方向にする。
As a result, the
In addition, the polarity of the
このように、光学レンズ10Lを設けた羽根部材12に永久磁石である軸体14を予め定めた位置関係で固設し、羽根部材12に磁性体である移動体15を固設する。そして、軸体14及び移動体15が一体となった羽根部材12を光学ユニット10の羽根移動空間10S内に設ける。一方、光学ユニット10の蓋体19の外面側に軸体14を挟んで、電磁石17の第1の力の作用部17d及び第2の力の作用部17eを対向して予め定めた向きで配置する。そして、光学レンズ10Lが光路中に配置されたとき、電磁石17の第1の力の作用部17d及び第2の力の作用部17eが蓋体19を挟んで移動体15に対向するように配置する。
As described above, the
この結果、電磁石17を構成するコイル17bに流す電流の大きさ、向きを適宜設定することによって、光学レンズ10Lを軸体14を中心に回動させて光路中に配置すること及び光路から退避させることができると共に、光学レンズ10Lを光路中に配置させた状態で光学レンズ10Lを光軸方向に対して進退動させて第1の位置又第2の位置に配置させることができる。
したがって、遠点観察、近点観察及び超近点観察を行える内視鏡を単純な構成で安価に構成することができる。
As a result, by appropriately setting the magnitude and direction of the current flowing through the
Therefore, an endoscope that can perform far-point observation, near-point observation, and super-near-point observation can be configured at a low cost with a simple configuration.
なお、術者が切替スイッチを操作して遠点観察モードを選択した場合、スイッチ操作から所定時間経過後、コイル17bへの電流の供給を停止する構成にしてもよい。この構成によれば、コイルバネ16の付勢力によって光学レンズ10Lを退避状態に保持することができるので、コイル17bの発熱が防止される。
When the surgeon operates the changeover switch and selects the far-point observation mode, the current supply to the
また、上述した実施形態においては、光学レンズ10Lを第2の位置に配置させたとき、超近点観察を行えるとしている。しかし、羽根部材12の光学レンズ10Lを第1の位置に配置させたとき、超近点観察を行えるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, when the
図6−図8を参照して光学ユニットの他の構成を説明する。
図6−図8に示すように本実施形態の光学ユニット10Aは、光学ユニット枠11と、羽根部材12と、位置決め部材である第1のストッパー部材13a及び第2のストッパー部材13bと、第1の永久磁石である軸体14と、第2の永久磁石である移動体15Aと、コイルバネ16と、電磁石17とを備えて主に構成されている。
Another configuration of the optical unit will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 6 to 8, the
つまり、本実施形態においては、移動体15Aが磁性体から永久磁石に代わっている。なお、光学ユニット10Aにおいて、前記光学ユニット10と同様な構成については同符号を付して説明を省略する。
That is, in the present embodiment, the moving
本実施形態においても、光学レンズ10Lは、近点観察用及び超近点観察用のレンズである。内視鏡1は、光学レンズ10Lが例えば観察光学系4の光路中の配設穴18hの底面側である第1の位置に配置されて近点観察状態を得られ、該光路中の蓋体19の内面側である第2の位置に配置されて超近点観察状態を得られるように構成されている。
Also in the present embodiment, the
光学ユニット10の羽根移動空間10Sに配置された羽根部材12は、軸体14の中心軸を中心に図6に示すように時計回りである矢印Y6a方向、図7、図8に示すように反時計回りである矢印Y7a方向、矢印Y8a方向に回転する。
The
そして、羽根部材12は、光学部材取付部12aが第1の当接面13cに当接することによって時計回り方向への回転が停止されて光学レンズ10Lが光路から退避される。一方、羽根部材12は、光学部材取付部12aが第2の当接面13dに当接することによって反時計回り方向への回転が停止されて光学レンズ10Lが光路中に配置される。すなわち、光学レンズ10Lの中心と光軸とが一致する。
The
移動体15Aは、例えば円環形状である。移動体15Aは、図7、図8に示すように中心O1を通過する二分割線L4を含む仮想平面を挟んでN極とS極とに分極している。つまり、移動体15Aは、二分割線L4を軸対称にして着磁されている。
The moving
本実施形態において、円環形状の移動体15Aは、以下の関係を成立させて羽根部材12の光学部材取付部12aの一面側に固定配置されている。すなわち、図7に示されるように移動体15Aの中心と光学レンズ10Lの中心とが一致した位置関係で、且つ、光学レンズ10Lが光路中に配置された状態において、移動体15Aの二分割線は、軸体14の中心と、逃がし孔19aの中心とを結ぶ仮想線L3と一致するように設定されている。
In the present embodiment, the annular moving
コイルバネ16は、予め定めた付勢力を有する。コイルバネ16は、軸体14に対して遊嵌配置される。
本実施形態において、電磁石17の第1の力の作用部17dと第2の力の作用部17eとは、軸体14を挟んで仮想線L3に対して軸対称に配設されている。
The
In the present embodiment, the first
一方、電磁石17の第1の力の作用部17dの第2作用面17d2は、光学レンズ10Lが光路中に配置された状態において、移動体15AのS極に蓋体19を挟んで対向して配置される。一方、電磁石17の第2の力の作用部17eの第2作用面17e2は、移動体15AのN極に蓋体19を挟んで対向して配置される。
なお、内視鏡1は、図示しない操作部に、遠点/近点/超近点切替スイッチ(不図示)を備えている。
On the other hand, the second acting surface 17d2 of the first
The endoscope 1 includes a far point / near point / super near point switch (not shown) in an operation unit (not shown).
上述のように構成された内視鏡1の作用を説明する。
内視鏡1は、遠点/近点/超近点切替スイッチ(以下、切替スイッチと記載する)の操作に伴って、観察モードが遠点観察、近点観察、超近点観察に切り替わる。
The operation of the endoscope 1 configured as described above will be described.
In the endoscope 1, the observation mode is switched to far point observation, near point observation, and super near point observation in accordance with the operation of a far point / near point / super near point changeover switch (hereinafter referred to as a changeover switch).
なお、内視鏡観察を行う際、予め、内視鏡1は、遠点観察状態である。このとき、羽根部材12に設けられた光学レンズ10Lは、光路から退避した状態である。羽根部材12は、コイルバネ16の付勢力によって枠本体18に押圧されて退避状態に保持されている。観察開始時の退避状態において、コイル17bには電流が流れていない。
In addition, when performing endoscopic observation, the endoscope 1 is in a far point observation state in advance. At this time, the
遠点観察中において、術者が近点観察を行う場合、切替スイッチを操作して近点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bに予め定めた電流値で予め定めた向きの第4電流が流れる。この結果、軸体14のN極側の電磁石17の第1の力の作用部17dがN極に変化する。一方、軸体14のS極側の電磁石17の第2の力の作用部17eがS極に変化する。
When the operator performs near-point observation during far-point observation, the near-point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, a fourth current having a predetermined direction flows through the
すると、軸体14は、軸体14より発生する磁場とコイル17bに通電されて電磁石17より発生する磁力との引力によって、コイルバネ16の付勢力に抗して図8の矢印Y8aに示すように反時計回りに回転されていく。そして、軸体14に固定された羽根部材12の光学部材取付部12aが、第2の当接面13dに当接する。
As a result, the
この結果、羽根部材12に設けられた光学レンズ10Lは、図8の二点鎖線及び図8の実線に示す観察光学系4の光路中である第1の位置に配置されて、遠点観察状態が近点観察状態に切り替わる。近点観察状態において、コイル17bには第4電流が供給されて、近点観察状態に保持される。
As a result, the
近点観察中において、術者が超近点観察を行う場合、切替スイッチを操作して超近点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bには第4電流の電流値より高い電流値で同じ向きの第5電流が流れる。この結果、第1の力の作用部17dの磁力が増大されるとともに第2の力の作用部17eの磁力が増大する。
When the surgeon performs the super near point observation during the near point observation, the super near point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, the fifth current in the same direction flows in the
すると、光学レンズ10Lが光路中に配置された状態で、羽根部材12及び軸体14は、電磁石17より発生する増大された磁力と移動体15Aより発生する磁場との引力(電磁石17の第2作用面17d2のN極と対向する移動体15AのS極および、電磁石17の第2作用面17e2のS極と対向する移動体15AのN極との間に発生する引力)によってコイルバネ16の付勢力に抗して矢印Y8bに示すように光軸方向に移動される。
Then, in a state in which the
そして、光路中の第1の位置に配置されていた光学レンズ10Lは、光路中の二点鎖線に示す第2の位置に配置され近点観察状態が超近点観察状態に切り替わる。このとき、コイルバネ16は、予め定めた圧縮状態になる。
Then, the
超近点観察状態において、コイル17bには第5電流より低い電流値の第6電流を供給して、移動体15Aより発生する磁場と電磁石17より発生する磁力との引力によって超近点観察状態に保持される。
In the super near point observation state, a sixth current having a current value lower than the fifth current is supplied to the
コイル17bの電流値を下げても超近点観察状態が保持されるのは、第1の力の作用部17dと第2の力の作用部17eとが移動体15Aに十分に近づいた状態にあるので、磁力が距離の二乗に反比例する原理より、第1の力の作用部17d及び第2の力の作用部17eと移動体15Aとの間に発生する引力が十分に大きくなっているからである。
Even if the current value of the
超近点観察中において、術者が遠点観察を行う場合、切替スイッチを操作して遠点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bには第4電流とは逆方向に流れる第7電流が流れて、電磁石17の磁極が超近点観察状態に対して反転する。
When the surgeon performs far point observation during the super near point observation, the far point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, a seventh current that flows in a direction opposite to the fourth current flows through the
すると、羽根部材12及び軸体14は、電磁石17より発生する磁力と移動体15Aより発生する磁場との斥力及びコイルバネ16の付勢力によって光軸方向に移動されつつ、電磁石17より発生する磁力と軸体14より発生する磁場との斥力によって時計回りに回転される。
Then, the
この結果、光学部材取付部12aが第1の当接面13cに当接するとともに、羽根部材12がコイルバネ16の付勢力によって枠本体18に押圧されて退避状態に保持される。すなわち、遠点状態に復帰する。
As a result, the optical
なお、近点観察中において、術者が遠点観察を行う場合、切替スイッチを操作して遠点観察モードを選択する。この場合も上述と同様に電磁石17のコイル17bに第7電流が流れ、電磁石17の磁極が近点観察状態に対して反転する。
In addition, during the near point observation, when the surgeon performs the far point observation, the far point observation mode is selected by operating the changeover switch. In this case as well, the seventh current flows through the
この結果、羽根部材12が一体となった軸体14は、電磁石17より発生する磁力と軸体14より発生する磁場との引力によって時計回りに回転される。この結果、光学部材取付部12aが第1の当接面13cに当接して退避状態に保持されて遠点状態に復帰する。
As a result, the
また、遠点観察中において、術者が超近点観察を行う場合、切替スイッチを操作して超近点観察モードを選択する。すると、電磁石17のコイル17bには第5電流が流れる。
Further, when the surgeon performs super near point observation during far point observation, the super close point observation mode is selected by operating the changeover switch. Then, the fifth current flows through the
この結果、羽根部材12及び軸体14は、電磁石17より発生する磁力と軸体14より発生する磁場との引力によってコイルバネ16の付勢力に抗して回転されると共に、電磁石17より発生する磁力と移動体15Aより発生する磁場との引力によってコイルバネ16の付勢力に抗して光軸方向に移動されて、超近点観察状態に保持される。
As a result, the
なお、軸体14の極性及び移動体15Aの極性は、上記構成に限定されるものでは無く、それぞれ逆向きであってもよい。その場合、コイルに流す電流の向きを逆方向にする。
Note that the polarity of the
このように、光学レンズ10Lを設けた羽根部材12に永久磁石である軸体14及び移動体15Aを予め定めた位置関係で固設する。そして、軸体14及び移動体15Aが一体となった羽根部材12を光学ユニット10の羽根移動空間10S内に設ける。一方、光学ユニット10の蓋体19の外面側に軸体14を挟んで、電磁石17の第1の力の作用部17d及び第2の力の作用部17eを対向して予め定めた向きで配置する。そして、光学レンズ10Lが光路中に配置された状態において、移動体15Aの磁極がそれぞれ電磁石17の第1の力の作用部17d及び第2の力の作用部17eに対向するように配置する。
As described above, the
この結果、電磁石17を構成するコイル17bに流す電流の大きさ、向きを適宜設定することによって、光学レンズ10Lを軸体14を中心に回動させて光路中に配置すること及び光路から退避させることができると共に、光学レンズ10Lを光路中に配置させた状態で光学レンズ10Lを光軸方向に対して進退動させて第1の位置又第2の位置に配置させることができる。
したがって、遠点観察、近点観察及び超近点観察を行える内視鏡を単純な構成で安価に構成することができる。
As a result, by appropriately setting the magnitude and direction of the current flowing through the
Therefore, an endoscope that can perform far-point observation, near-point observation, and super-near-point observation can be configured at a low cost with a simple configuration.
また、移動体15Aを第2の磁石としたことによって、光学レンズ10Lを光路中の第1位置から第2位置に移動させる際と超近点状態に保持している際に、電磁石17の第1の力の作用部17dの磁力と磁性体である移動体15との間の引力で移動させるのに比べて、電磁石17の第1の力の作用部17dの磁力と移動体15Aの磁場との間の引力と電磁石17の第2の力の作用部17eの磁力と移動体15Aの磁場との間の引力とを得られるので、コイル17bに供給する電流値を小さくすることができる。
In addition, since the moving
また、移動体15Aを第2の磁石としたことによって、光学レンズ10Lを光路中の第2位置から第1位置に移動させる際、コイル17bに供給する電流の向きを逆方向にすることによって電磁石17の第1の力の作用部17dの磁力と移動体15Aの磁場との間の引力を斥力に変えると共に、第2の力の作用部17eの磁力と移動体15Aの磁場との間の引力を斥力に変えて、コイルバネ16の付勢力によって容易に光学レンズ10Lを光路中の第2位置から第1位置に移動させることができる。
In addition, by using the moving
なお、上述した実施形態においては、第2の永久磁石である移動体15Aを円環形状としている。しかし、移動体15Aは、光学レンズ10Lの全周に配置される円環形状に限定されるものでは無く、半円環形状、四分の一円環形状、或いは、一対の磁力チップ部材等所望する磁場を有する永久磁石であればよい。
In the above-described embodiment, the moving
そして、円環状の移動体15Aに代えて例えば一対の磁力チップを光学レンズ周囲の予め定めた位置に離間して配置することによって、羽根部材12の軽量化を実現することができる。なお、一対の磁力チップにおいて、一方の磁力チップのN極を蓋体19の内面に対向させ、他方の磁力チップのS極を蓋体19の内面に対向させる。
Then, instead of the annular moving
この結果、電磁石17に供給する第5電流の電流値を小さくして羽根部材12の光軸方向への移動を行える。また、電磁石17に供給する第6電流の電流値を小さくして超近点観察状態を保持することができる。
As a result, the current value of the fifth current supplied to the
また、術者が切替スイッチを操作して近点観察モードを選択した場合、スイッチ操作から所定時間経過後、コイル17bへの電流の供給を停止する構成にしてもよい。
この構成によれば、軸体14の磁石は、磁性体である第1の力の作用部17dと第2の力の作用部17eとの間に発生する引力及びコイルバネ16の付勢力によって光学レンズ10Lを光路中に配置された近点観察状態に保持することができる。この結果、コイル17bの発熱が防止される。
Further, when the surgeon operates the changeover switch to select the near point observation mode, the current supply to the
According to this configuration, the magnet of the
さらに、コイルバネ16の付勢力を調整して、超近点観察状態において、コイル17bへの電流の供給を停止することによって、第1磁石である軸体14が磁性体である第1の力の作用部17dと第2の力の作用部17eとの間に発生する引力によって保持され、且つ、第2磁石である移動体15Aが磁性体である第1の力の作用部17dと第2の力の作用部17eとの間に発生する引力によって保持されるように構成してもよい。この結果、コイル17bの発熱が防止される。
Further, by adjusting the biasing force of the
なお、上述した実施形態においては、羽根部材12に光学レンズ10Lを配設するとしているが、光学部材は光学レンズに限定されるものでは無く、絞り等であってもよい。また、本発明に係る光学ユニット10は、電子内視鏡の観察光学系に限定されるもので無く、電子内視鏡の照明光学系、或いは、携帯型の内視鏡、或いは、カメラ等に適用するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
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 embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
1…内視鏡 2…挿入部 3…先端部 4…観察光学系 5…撮像装置 6…先端硬質部
6h1…観察光学系用貫通孔 6h2…処置具チャンネル用貫通孔 7…先端カバー
8…湾曲部 8f…先端湾曲駒 9…湾曲ゴム 10…光学ユニット
10L…光学レンズ 10S…羽根移動空間 11…光学ユニット枠 12…羽根部材
12a…光学部材取付部 12b…軸体取付部 12h1…光学部材固定孔
12h2…軸体配設孔 13a…第1のストッパー部材 13b…第2のストッパー部材
13c…第1の当接面 13d…第2の当接面 14…軸体 15…移動体
16…コイルバネ 17…電磁石 17a…コイルコア 17b…コイル
17c…曲げ部 17d…第1の力の作用部 17d1…第1作用面
17d2…第2作用面 17e…第2の力の作用部 17e1…第1作用面
17e2…第2作用面 18…枠本体 18a…絞り孔 18b…本体側軸体用孔
18h…配設穴 19…蓋体 19a…逃がし孔 19b…蓋側軸体用孔
20…レンズユニット 21…レンズ枠 22…第1のレンズ 24…第2のレンズ
24a…段差部 30…素子ユニット 31…撮像素子 32…素子枠 33…回路基板
34…信号ケーブル 34a…信号線 35…熱収縮チューブ 36…カバーガラス
37…位置出しガラス 38…電子部品39…封止樹脂 40…フレキシブル基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
8 ...
DESCRIPTION OF
16 ...
17c ... Bending
17d2 ... second working
17e2 ... second working
18h ...
DESCRIPTION OF
24a ... Step
37 ... Positioning
Claims (5)
前記第1の永久磁石である軸体を一体に固定するための軸体固定孔及び光学部材を一体に固定するための光学部材固定孔を備える羽根部材と、
前記羽根部材が配設される凹部を備え、該凹部の底面に、前記軸体が回動及び摺動自在に配置される第1の貫通孔、及び該軸体配設孔に配置された前記軸体の中心軸を中心に回動されて前記光学部材固定孔に固定された光学部材が配置或いは退避される光路となる第2の貫通孔を設けた光学ユニット枠と、
第1作用面及び第2作用面を備える第1の力の作用部と、第1作用面及び第2作用面を備える第2の力の作用部と、前記第1の力の作用部と前記第2の力の作用部とを対向させる曲げ部を有する磁性体、及び該磁性体の前記第1の力の作用部と前記第2の力の作用部との間に巻回されるコイルとを備えて構成された電磁石と、
前記光学ユニット枠内において前記第1の永久磁石に配置されて、一面側が前記羽根部材に当接配置され、他面側が前記光学ユニット枠の凹部を塞ぐ蓋体の内面に当接配置されて、該第1の永久磁石に固定された前記羽根部材を該光学ユニット枠の底面に付勢して配置させる付勢部材と、を
具備することを特徴とする光学ユニット。 A first permanent magnet magnetized axisymmetrically in a predetermined rod shape;
A blade member provided with a shaft body fixing hole for integrally fixing the shaft body, which is the first permanent magnet, and an optical member fixing hole for fixing the optical member integrally;
A recess provided with the blade member; a first through-hole in which the shaft body is rotatably and slidably disposed on a bottom surface of the recess; and the shaft body disposing hole. An optical unit frame provided with a second through hole serving as an optical path in which the optical member fixed around the optical member fixing hole is rotated or rotated about the central axis of the shaft body;
A first force acting portion comprising a first acting surface and a second acting surface; a second force acting portion comprising a first acting surface and a second acting surface; the first force acting portion; A magnetic body having a bent portion that opposes the second force acting portion, and a coil wound between the first force acting portion and the second force acting portion of the magnetic body; An electromagnet configured with:
In the optical unit frame, disposed on the first permanent magnet, one surface side is disposed in contact with the blade member, and the other surface side is disposed in contact with the inner surface of the lid that closes the recess of the optical unit frame, An urging member that urges and arranges the blade member fixed to the first permanent magnet against the bottom surface of the optical unit frame.
前記羽根部材の光学部材固定孔周囲に円環状の磁性体で構成された移動体を設け、
前記第1の永久磁石の分極線を、前記軸体配設孔に固定された前記第1の永久磁石の中心と、前記第2の貫通孔の中心とを結ぶ仮想線に対して予め定めた角度傾いて配置した、
ことを特徴とする請求項1に記載の光学ユニット。 The first acting surface of the first force acting portion and the first acting surface of the second force acting portion provided at the end of the electromagnet are used for the center of the relief hole of the lid body and the lid side shaft body. Arranged on the outer surface side of the lid in a symmetrical positional relationship across the virtual line connecting the center of the hole,
A moving body made of an annular magnetic body is provided around the optical member fixing hole of the blade member,
The polarization line of the first permanent magnet is predetermined with respect to an imaginary line connecting the center of the first permanent magnet fixed to the shaft body mounting hole and the center of the second through hole. Placed at an angle,
The optical unit according to claim 1.
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