JP2022162684A - Diaphragm device and endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絞り装置及び内視鏡に係り、特に通過する光や流体の量を調整可能な絞り装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aperture device and an endoscope, and more particularly to an aperture device capable of adjusting the amount of light and fluid passing through.
従来から様々な分野において光や流体の量を調整するために絞りが用いられている。一般的に、絞りは、開口部の面積を変化させることで開口部を通過する光や流体の量を調整するものである。例えば、光の量を調整する絞りの場合、開口部の外側から開口部を塞ぐように遮光部材を移動させることで光の量を調整するのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、このような従来の絞りにおいては、開口部の外側に遮光部材などの部材を退避させるためのスペースが必要となる。例えば、内視鏡など径を小さくすることが要求される用途においては、このような絞りをさらに小径化することが求められている。 A diaphragm has been used to adjust the amount of light and fluid in various fields. In general, a diaphragm adjusts the amount of light or fluid passing through an opening by varying the area of the opening. For example, in the case of a diaphragm that adjusts the amount of light, it is common to adjust the amount of light by moving a light blocking member so as to block the opening from the outside of the opening (see, for example, Patent Document 1). . However, such a conventional diaphragm requires a space outside the aperture for retracting members such as a light shielding member. For example, in applications requiring a small diameter such as an endoscope, further reduction in the diameter of such a stop is required.
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構造で小径化が可能な絞り装置及び内視鏡を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an aperture device and an endoscope that have a simple structure and can be made small in diameter.
本発明の一態様によれば、簡単な構造で小径化が可能な絞り装置が提供される。この絞り装置は、軸方向に沿って延びる筒部を含むフレームと、中央に開口が形成された伸縮可能な絞り部材と、加熱によって伸縮する形状記憶合金から形成される少なくとも1つの駆動部材と、上記駆動部材に電流を供給するように構成された電流供給部とを備える。上記絞り部材の外周縁は、上記フレームの上記筒部に取り付けられる。上記少なくとも1つの駆動部材は、伸縮により上記絞り部材を伸縮させて上記開口の大きさを変化させることができる。 According to one aspect of the present invention, there is provided an expansion device that has a simple structure and can be made small in diameter. This throttle device includes a frame including a cylindrical portion extending along the axial direction, an expandable throttle member having an opening formed in the center, at least one driving member made of a shape memory alloy that expands and contracts by heating, a current supply configured to supply current to the drive member. An outer peripheral edge of the diaphragm member is attached to the cylindrical portion of the frame. The at least one driving member can expand and contract the diaphragm member by expansion and contraction to change the size of the opening.
以下、本発明に係る絞り装置の実施形態について図1から図6を参照して詳細に説明する。図1から図6において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図1から図6においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。以下の説明では、特に言及がない場合には、「第1」や「第2」などの用語は、構成要素を互いに区別するために使用されているだけであり、特定の順位や順番を表すものではない。 1 to 6, an embodiment of a diaphragm device according to the present invention will be described in detail below. In FIGS. 1 to 6, the same or corresponding constituent elements are given the same reference numerals, and overlapping explanations are omitted. In addition, in FIGS. 1 to 6, the scale and dimensions of each component may be exaggerated, and some components may be omitted. In the following description, unless otherwise specified, terms such as "first" and "second" are used only to distinguish components from each other and indicate a particular rank or order. not a thing
図1は、本発明の一実施形態における絞り装置1を模式的に示す断面図、図2は、図1のA-A線断面を模式的に示す図である。本実施形態における絞り装置1は、レンズ2を通過して軸方向(+Z方向)に沿って伝搬する光の量を調整して下流側のレンズ3に伝搬するものである。なお、本実施形態においては、絞り装置1がレンズ2とレンズ3との間に配置されているが、これに限られるものではなく、絞り装置1を光学系中の任意の場所に配置することができる。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a diaphragm device 1 according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-section taken along the line AA of FIG. The diaphragm device 1 in this embodiment adjusts the amount of light that passes through the
図1及び図2に示すように、絞り装置1は、軸方向に沿って延びる内筒部11(筒部)と内筒部11の半径方向外側で軸方向に沿って延びる外筒部12とを含むフレーム10と、円環状の絞り部材20とを有している。この絞り部材20は、遮光性を有する伸縮可能な材料、例えば繊維やゴム、カーボンファイバなどから形成されている。絞り部材20の中央には開口22が形成されている。絞り部材20の外周縁24は内筒部11の内周面11Aに取り付けられており、内周縁26は外周縁24よりも-Z方向側に位置している。したがって、本実施形態における絞り部材20は円錐台状の形状となっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the expansion device 1 includes an inner cylindrical portion 11 (cylindrical portion) extending along the axial direction and an outer
また、絞り装置1は、絞り部材20の開口22の近傍から放射状に延びる複数の駆動部材30(駆動部材)と、絞り部材20の開口22の近傍に周方向に沿って延びるように取り付けられた駆動部材40(第2の駆動部材)とを含んでいる。これらの駆動部材30,40としては例えばニッケルとチタンの合金からなる形状記憶合金を細線状にしたものを用いることができる。この形状記憶合金は加熱によって収縮する特性を有しており、これらの駆動部材30,40に通電すると、駆動部材30,40が加熱されて収縮するようになっている。なお、図2においては、理解を容易にするために第2の駆動部材40を点線で示している。
The diaphragm device 1 also includes a plurality of driving members 30 (driving members) radially extending from the vicinity of the
それぞれの第1の駆動部材30は、絞り部材20の開口22の近傍に取り付けられた端部31と、外筒部12の内周面12Aに取り付けられた端部32とを有しており、絞り部材20の開口22の近傍と外筒部12とを連結している。
Each
第2の駆動部材40は端部41,42を有しており、端部41と端部42との間には間隙が形成されている。このように、第2の駆動部材40は開口22の周囲の一部を取り囲むようになっている。
The
図3は、これらの駆動部材30,40を含む電気回路を模式的に示す図である。図3に示すように、絞り装置1は、駆動部材30,40に電流を供給するように構成された電流供給部50を含んでいる。第1の駆動部材30のそれぞれの端部31は電線35によって互いに接続されており、この電線35は電線36によって電流供給部50に接続されている。また、第1の駆動部材30のそれぞれの端部32は電線37によって互いに接続されており、この電線37は電線38によって電流供給部50に接続されている。これにより、複数の第1の駆動部材30が電流供給部50に対して並列に接続されることになり、電流供給部50は複数の第1の駆動部材30に同時に電流を供給できるようになっている。
FIG. 3 is a diagram schematically showing an electric circuit including these
第2の駆動部材40の端部41は電線45によって電流供給部50に接続されており、第2の駆動部材40の端部42は電線46によって電流供給部50に接続されている。これにより、電流供給部50は第2の駆動部材40に電流を供給できるようになっている。
An
このような構成の絞り装置1において、電流供給部50により第1の駆動部材30に電流を供給すると、第1の駆動部材30が加熱されて収縮する。第1の駆動部材30は絞り部材20の開口22の周囲に放射状に配置されているため、これらの第1の駆動部材30の収縮に伴って、図4Aに示すように、第1の駆動部材30の端部31が連結されている絞り部材20の開口22の近傍が半径方向外側に引っ張られて絞り部材20が変形する。これにより、絞り部材20の開口22が広がるため、絞り部材20の開口22を通過する光の量を増加させることができる。
In the diaphragm device 1 having such a configuration, when a current is supplied from the
一方、電流供給部50により第2の駆動部材40に電流を供給すると、第2の駆動部材40が加熱されて収縮する。第2の駆動部材40は絞り部材20の開口22の周囲に周方向に沿って配置されているため、この第2の駆動部材40の収縮に伴って、図4Bに示すように、絞り部材20の開口22の近傍も周方向に収縮して絞り部材20が変形する。これにより、絞り部材20の開口22が狭まるため、絞り部材20の開口22を通過する光の量を減少させることができる。
On the other hand, when current is supplied to the
このように、電流供給部50によって駆動部材30,40に電流を供給することにより、駆動部材30,40を加熱して収縮させて絞り部材20の開口22の大きさを変化させることができる。したがって、電流供給部50によって駆動部材30,40に電流を供給することにより、絞り部材20の開口22を通過する光の量を調整することができる。この場合において、絞り部材20の開口22の大きさを絞り部材20の伸縮によって変化させることができるため、絞り部材20の開口22の大きさを変化させるための遮光部材は必要なく、またそのような遮光部材を退避させるためスペースを開口22の外側に確保する必要もなくなる。したがって、絞り装置1全体を小径化することができる。
In this manner, by supplying current to the
本実施形態では、図4A及び図4Bに示すように、駆動部材30,40は、絞り部材20が軸方向(Z方向)に傾くように絞り部材20を伸縮させている。すなわち、絞り部材20の内周縁26が外周縁24に対して軸方向に移動するように絞り部材20が伸縮するようになっている。このように絞り部材20が軸方向(Z方向)に傾くように絞り部材20を伸縮すると、絞り部材20の開口22の大きさを変化させやすい。
In this embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, the driving
また、図示の実施形態では、絞り装置1が絞り部材20の開口22を通過する光の量を調整する光学絞り装置であるとして説明したが、この絞り装置1は、絞り部材20の開口22を通過する流体の量を調整する流体絞り装置としても用いることができる。絞り装置1を流体絞り装置として用いる場合には、絞り部材20が流体の流れに対する抵抗になることを避けるために、絞り部材20の内周縁26が外周縁24に対して流れの下流側に位置していることが好ましい。すなわち、図1においては流体が-X方向に流れていることが好ましい。また、絞り装置1を流体絞り装置として用いる場合には、内筒部11から流体が漏れ出すことを防止するために内筒部11の外周に封止部材を配置することが好ましい。
Further, in the illustrated embodiment, the diaphragm device 1 has been described as an optical diaphragm device that adjusts the amount of light passing through the
上述の実施形態における絞り装置1は、絞り部材20の開口22を広げる第1の駆動部材30と絞り部材20の開口22を狭める第2の駆動部材40の双方を含んでいるが、第1の駆動部材30及び第2の駆動部材40のどちらか一方だけを含んでいてもよい。また、図示の実施形態では、複数の第1の駆動部材30が放射状に配置されているが、第1の駆動部材30の配置はこれに限られるものではない。さらに、上述の実施形態は、第1の駆動部材30及び第2の駆動部材40を形成する形状記憶合金が通電によって収縮する性質を有することを前提に述べられているが、加熱により伸長する性質を有する形状記憶合金が存在する場合には、絞り部材20の開口22を狭めるために第1の駆動部材30を使用し、絞り部材20の開口22を広げるために第2の駆動部材40を使用することで上述と同様の効果が得られる。
The diaphragm device 1 in the above-described embodiment includes both the
また、上述の実施形態では、絞り部材20が円錐台状の形状を有しているが、絞り部材20は円環板状の形状を有していてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
次に、上述した絞り装置1を含む内視鏡の例について説明する。図5は、絞り装置1を含む内視鏡100の全体構成を模式的に示す図である。この内視鏡100は、観察対象の近傍に挿入できるように屈曲可能なガイドチューブ110と、観察対象を照明するレーザ光を出力するレーザ光源120と、レーザ光源120から出力されたレーザ光をガイドチューブ110の先端112に伝搬する照明光ファイバ130と、照明光ファイバ130からのレーザ光が観察対象で反射した光を伝送するイメージファイバ140と、イメージファイバ140により伝送された画像光を撮像するCCDカメラ150と、イメージファイバ140からの画像光をCCDカメラ150に導く撮像レンズ160と、信号ライン152を介してCCDカメラ150から送られる画像を出力するビデオモニタ170とを含んでいる。
Next, an example of an endoscope including the diaphragm device 1 described above will be described. FIG. 5 is a diagram schematically showing the overall configuration of the endoscope 100 including the diaphragm device 1. As shown in FIG. This endoscope 100 includes a
照明光ファイバ130は、単一のコアとこのコアを被覆するクラッドとを含む光ファイバであり、コネクタ132を介してレーザ光源120に接続されている。また、イメージファイバ140は、多数本のコアとこれらのコアを覆うクラッドとを含む光ファイバであり、コネクタ142を介して撮像レンズ160に接続されている。
Illumination
図6は、図5に示すガイドチューブ110の先端部を拡大して示す模式的断面図である。図6に示すように、ガイドチューブ110の内部には、上述した照明光ファイバ130とイメージファイバ140とが挿通されている。照明光ファイバ130は、ガイドチューブ110の先端112まで延びている。イメージファイバ140の先端112には、スリーブ144を介して対物レンズ146が取り付けられており、この対物レンズ146は、上述した絞り装置1及びレンズ2,3を含んでいる。対物レンズ146は、図示しない樹脂により照明光ファイバ130とともにガイドチューブ110の端部に固定されている。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged distal end portion of the
このような内視鏡100によれば、対物レンズ146中の絞り装置1を小径化することができるので、従来の内視鏡に比べてガイドチューブ110を小径化することができる。
According to such an endoscope 100, the diameter of the diaphragm device 1 in the
以上述べたように、本発明の第1の態様によれば、簡単な構造で小径化が可能な絞り装置が提供される。この絞り装置は、軸方向に沿って延びる筒部を含むフレームと、中央に開口が形成された伸縮可能な絞り部材と、加熱によって伸縮する形状記憶合金から形成される少なくとも1つの駆動部材と、上記駆動部材に電流を供給するように構成された電流供給部とを備える。上記絞り部材の外周縁は、上記フレームの上記筒部に取り付けられる。上記少なくとも1つの駆動部材は、伸縮により上記絞り部材を伸縮させて上記開口の大きさを変化させることができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, there is provided a diaphragm device that has a simple structure and can be made small in diameter. This throttle device includes a frame including a cylindrical portion extending along the axial direction, an expandable throttle member having an opening formed in the center, at least one driving member made of a shape memory alloy that expands and contracts by heating, a current supply configured to supply current to the drive member. An outer peripheral edge of the diaphragm member is attached to the cylindrical portion of the frame. The at least one driving member can expand and contract the diaphragm member by expansion and contraction to change the size of the opening.
このような構成によれば、電流供給部によって駆動部材に電流を供給することにより、駆動部材を加熱して伸縮させて絞り部材の開口の大きさを変化させることができる。したがって、電流供給部によって駆動部材に電流を供給することにより、絞り部材の開口を通過する光や流体の量を調整することができる。この場合において、絞り部材の開口の大きさを絞り部材の伸縮によって変化させることができるため、絞り部材の開口の大きさを変化させるための部材(例えば遮光部材)を退避させるためスペースを開口の外側に確保する必要がなくなる。したがって、絞り装置全体を小径化することができる。 According to such a configuration, by supplying a current to the drive member from the current supply section, the drive member can be heated and expanded and contracted to change the size of the opening of the diaphragm member. Therefore, by supplying current to the drive member from the current supply unit, the amount of light or fluid passing through the opening of the diaphragm member can be adjusted. In this case, since the size of the aperture of the aperture member can be changed by expanding or contracting the aperture member, a space for retracting a member (for example, a light shielding member) for changing the size of the aperture of the aperture member is provided in the aperture. No need to secure it outside. Therefore, the diameter of the entire diaphragm device can be reduced.
上記少なくとも1つの駆動部材は、上記絞り部材が上記軸方向に傾くように上記絞り部材を伸縮させることが好ましい。このように絞り部材が軸方向に傾くように絞り部材を伸縮させれば、絞り部材の開口の大きさを変化させやすい。 It is preferable that the at least one drive member expands and contracts the diaphragm member so that the diaphragm member is tilted in the axial direction. By expanding and contracting the diaphragm member so that the diaphragm member is tilted in the axial direction, the size of the opening of the diaphragm member can be easily changed.
上記少なくとも1つの駆動部材は、上記絞り部材の上記開口の近傍と上記フレームとをそれぞれ連結する複数の第1の駆動部材を含んでいてもよい。電流供給部によりこれらの第1の駆動部材に電流を供給すると、第1の駆動部材の伸縮により、第1の駆動部材が連結されている絞り部材の開口の近傍に半径方向の力が作用し絞り部材が変形する。これにより、絞り部材の開口の寸法が変化する(例えば開口が広がる)ため、絞り部材の開口を通過する光や流体の量を調整する(例えば増加させる)ことができる。 The at least one drive member may include a plurality of first drive members each connecting a vicinity of the opening of the aperture member and the frame. When an electric current is supplied to these first drive members by the current supply section, the expansion and contraction of the first drive members exerts a radial force on the vicinity of the opening of the diaphragm member to which the first drive members are connected. The diaphragm member is deformed. This changes the size of the aperture of the diaphragm member (eg, widens the aperture), so that the amount of light or fluid passing through the aperture of the diaphragm member can be adjusted (eg, increased).
上記少なくとも1つの駆動部材は、上記絞り部材の上記開口の近傍で周方向に沿って延びる第2の駆動部材を含んでいてもよい。電流供給部によりこの第2の駆動部材に電流を供給すると、第2の駆動部材の伸縮により、絞り部材の開口の近傍も周方向に伸縮して絞り部材が変形する。これにより、絞り部材の開口の寸法が変化する(例えば開口が狭まる)ため、絞り部材の開口を通過する光や流体の量を調整する(例えば減少させる)ことができる。 The at least one drive member may include a second drive member extending circumferentially adjacent the opening of the aperture member. When a current is supplied to the second drive member from the current supply unit, the expansion and contraction of the second drive member expands and contracts the vicinity of the opening of the diaphragm member in the circumferential direction, thereby deforming the diaphragm member. As a result, the size of the aperture of the diaphragm member changes (eg, the aperture narrows), so that the amount of light or fluid passing through the aperture of the diaphragm member can be adjusted (eg, decreased).
上記絞り部材は、上記軸方向に沿って入射する光の量を調整できるように構成されていてもよいし、上記軸方向に沿って流れる流体の量を調整できるように構成されていてもよい。 The aperture member may be configured to adjust the amount of light incident along the axial direction, or may be configured to adjust the amount of fluid flowing along the axial direction. .
本発明の第2の態様によれば、簡単な構造で小径化が可能な内視鏡が提供される。この内視鏡は、光ファイバと、被写体からの光を上記光ファイバに結合する光学系と、上述した絞り装置とを備える。上記絞り装置は、上記被写体から上記光ファイバまでの光路上に配置される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an endoscope that has a simple structure and can be made small in diameter. This endoscope includes an optical fiber, an optical system for coupling light from a subject to the optical fiber, and the diaphragm device described above. The diaphragm device is arranged on an optical path from the subject to the optical fiber.
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments and may be embodied in various forms within the scope of its technical concept.
1 絞り装置
2,3 レンズ
10 フレーム
11 内筒部
12 外筒部
20 絞り部材
22 開口
24 外周縁
26 内周縁
30 第1の駆動部材
35~38 電線
40 第2の駆動部材
45,46 電線
50 電流供給部
100 内視鏡
1
Claims (7)
中央に開口が形成された伸縮可能な絞り部材であって、外周縁が前記フレームの前記筒部に取り付けられた絞り部材と、
加熱によって伸縮する形状記憶合金から形成される少なくとも1つの駆動部材であって、伸縮により前記絞り部材を伸縮させて前記開口の大きさを変化させることができる少なくとも1つの駆動部材と、
前記駆動部材に電流を供給するように構成された電流供給部と
を備える、絞り装置。 a frame including a tubular portion extending along the axial direction;
an expandable aperture member having an opening formed in the center, the aperture member having an outer peripheral edge attached to the cylindrical portion of the frame;
at least one drive member formed of a shape memory alloy that expands and contracts upon heating, the drive member being capable of expanding and contracting the restrictor member to change the size of the opening;
a current supply configured to supply current to the drive member.
被写体からの光を前記光ファイバに結合する光学系と、
請求項1から5のいずれか一項に記載の絞り装置であって、前記被写体から前記光ファイバまでの光路上に配置される絞り装置と
を備える、内視鏡。 an optical fiber;
an optical system that couples light from a subject to the optical fiber;
An endoscope comprising the diaphragm device according to any one of claims 1 to 5, which is arranged on an optical path from the subject to the optical fiber.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
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