JP3193520B2 - 圧電アクチュエータ及び内視鏡装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印加電圧による圧電素
子（電歪素子を含む）の伸縮動作を利用して操作を行う
圧電アクチュエータ及びこれを利用する内視鏡装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の圧電アクチュエータとして、例
えば、特公平４−５２０７０号公報に示すようなものが
提案されている。これは、静止部位の面に対して摺動可
能に摩擦係合される移動体に、圧電素子の伸縮軸方向の
一端を固定し、この圧電素子の伸縮軸方向の他端に慣性
体を固定した構成になっている。

【０００３】この圧電アクチュエータを動作する場合、
圧電素子を急激に伸長または収縮させたときの慣性体に
生じる慣性作用の結果生じる慣性力が移動体に加わるこ
とにより、移動体を固定部の面に対して摺動させて圧電
アクチュエータを微小ずつ移動させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の圧電アクチ
ュエータにあっては、その圧電素子の伸縮軸方向の一端
に移動体を固定し、この圧電素子の伸縮軸方向の他端に
慣性体を固定する構成になっているので、構成部品数が
増え、圧電アクチュエータ全体が大型化し、これを利用
する機器の設計上問題となりやすい。また、加工や組み
立てのコストが大きくなるという問題があった。

【０００５】さらに、圧電アクチュエータに外部から機
械的な衝撃を受けた際、慣性体に生じる慣性力が過大な
衝撃として圧電素子に加わり、圧電素子にダメージを与
える虞れがある。

【０００６】しかも、圧電素子の伸縮軸方向の一端に移
動体を固定し、その他端に慣性体を取り付ける構成であ
るため、圧電素子に電力を供給するためのリード線がそ
の圧電素子の伸縮方向と平行な側面に取り付けることに
なる。このため、リード線が導出する分、圧電アクチュ
エータの径が太くなり、これを組み込む機器を大形化す
るという問題がある。

【０００７】本発明は前記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、構成部品数を減らし、加
工、組み立てのコストを低減することができるととも
に、圧電アクチュエータ全体を小形化し、これを適用す
る際の組み込みが容易であり、外部から機械的な衝撃を
受けた際に圧電素子が破損しにくい圧電アクチュエータ
及びこれを有する内視鏡装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、静止部材と、
この静止部材に対して摺動自在に摩擦係合する移動体
と、駆動用電圧を印加されることで伸縮させられ、該伸
縮の方向が前記移動体の摺動方向に沿うよう、一方を自
由端、他方を固定端として、該固定端が前記移動体に固
定された圧電素子と、この圧電素子の自由端に配設され
た、前記圧電素子に駆動用電圧を印加するための給電端
子と、この給電端子から導出される給電線とを具備する
ことを特徴とする圧電アクチュエータ、及びこれを有す
る内視鏡装置、さらには前記圧電アクチュエータを利用
して内視鏡装置における観察光学系の焦点調節レンズを
駆動する内視鏡装置である。

【０００９】

【作用】圧電素子の他端に配設した給電端子から、その
圧電素子に駆動電圧を印加することにより、この圧電素
子を伸縮動作させ、この圧電素子の伸縮動作によって移
動体に衝撃力を発生し、この移動体を静止部位に対して
移動させる。

【００１０】

【実施例】図１ないし図７は本発明の第１の実施例を示
すものである。図１および図２で示すように圧電アクチ
ュエータユニット１は、筒状の静止部材２に摺接する移
動体３と積層型圧電素子４を有している。移動体３は基
部５から後方へ複数の脚部６を延出してなり、複数の脚
部６は弾性的に拡がる。脚部６の先端部外側には摺接用
突起７を設け、この突起７が前記静止部材２の内面に弾
性的に圧接する。

【００１１】積層型圧電素子４は複数の結晶板８を積層
してなり、その積層方向の前端を移動体３の基部５に取
り付けている。そして、圧電素子４の他端側は自由端と
なって後方へ突出している。そして、電圧を印加するこ
とによりその結晶板８の積層方向に伸縮する。前記積層
型圧電素子２２の他端側部分は自由端となっており、こ
れには別の部材としての慣性体を実質的に設けない。こ
こで、別の部材としての慣性体を実質的に設けないとい
う意味は、慣性体としての作用を期待しない部材を設け
る場合や例えば弾性部材でその圧電素子４の部分を保持
したりするようなものを否定するものではない。

【００１２】圧電素子４に対向する両側面には、結晶板
８の電極に通じる電極膜９がそれぞれ付設されている。
各電極膜９は例えば金を蒸着して形成される。圧電素子
４の電極膜９は積層方向に沿って帯状に形成される。さ
らに、各電極膜９の後端部はその圧電素子４の自由端面
まで沿面的に伸びて給電端子１０を形成する。各給電端
子１０は前記圧電素子４の外径の範囲内に配設される。

【００１３】また、圧電素子４の自由端面にはフレシキ
ブルリード線１１が接続されている。このフレシキブル
リード線１１は高分子薄膜からなる帯状の弾性基板の中
に一対の導線パターン１２を埋め込んで形成されてい
る。フレシキブルリード線１１の導線パターン１２は圧
電素子４の後端面において対応する給電端子１０に接続
されている。

【００１４】次に、前記構成の圧電アクチュエータユニ
ット１の作用について説明する。まず、図４（Ａ）で示
す波形の第１の駆動電圧を印加する場合について説明す
る。この場合、圧電アクチュエータは図５（Ａ）のａ，
ｂ，ａの手順で動作する。

【００１５】最初、図４（Ａ）のａで示すように、移動
体３は静止部材２の上面に圧接され、摩擦係合された状
態で静止している。そして、この状態で、図３（Ａ）で
示す波形の駆動電圧を印加すると、その波形のａ領域で
は圧電素子４はゆっくり縮み、ｂ領域では急激に伸びる
というサイクルを繰り返す。

【００１６】すなわち、駆動波形のａ領域で、圧電素子
４はゆっくりと縮むため、この場合、移動体３は静止部
材２の上面に摩擦力で係合された状態で固定され続け
る。また、駆動波形のｂ領域では、圧電素子４が急激に
伸びるため、次の理由によって移動体３は図４中の左方
向へ移動体３を押圧する衝撃力が発生する。つまり、圧
電素子４自身の質量に伴う慣性力が発生し、移動体３は
この圧電素子４からの衝撃力によって図５中の左方向へ
微小量移動する。この場合、圧電素子４の自重と移動体
３の質量との両者により決まる重心を不動点として図５
（Ａ）のｂに示すように図中左方向へ微小量移動する。
この後のａ領域では、圧電素子４はゆっくりと縮む。こ
れを繰り返すことにより前記重心位置を図中左方向へ微
小量づつ移動する。

【００１７】一方、図４（Ｂ）で示す波形の第２の駆動
電圧を印加する場合には図５（Ｂ）のｃ，ｄ，ｃの手順
で動作する。この駆動波形でのｃ領域では圧電素子４が
ゆっくり伸び、ｄ領域では急激に縮むサイクルをくり返
す。そして、駆動波形のｃ領域で圧電素子４がゆっくり
伸びる場合には移動体３は図４（Ｂ）のｃに示すように
静止部材２との接触面の摩擦力で静止したままの状態で
保持される。

【００１８】さらに、駆動波形のｄ領域で圧電素子４が
急激に縮むが、この場合にはその圧電素子４の急激な収
縮動作によって移動体３を図５（Ｂ）中で右方向に引っ
張る衝撃力が発生するため、移動体３はこの圧電素子４
からの衝撃力によって圧電素子４の自重と移動体３の質
量とにより決まる重心を不動点として図４（Ｂ）のｄに
示すように図中右方向に移動する。

【００１９】したがって、この圧電アクチュエータのユ
ニットとしての動作は、圧電素子４に図４の（Ａ）の波
形の第１の駆動電圧が印加される場合には移動体３が図
５中での左方向に移動し、圧電素子４に図４の（Ｂ）の
波形の第２の駆動電圧を印加する場合には移動体３が図
５中で右方向へ移動する。この移動体３の移動を利用し
て各種の機構を操作する。このため、例えば、移動体３
の基部５に操作体１３を設ける。

【００２０】ここで、圧電アクチュエータがその移動体
３と圧電素子４のみとによって構成する。つまり、従来
の圧電アクチュエータで使用されていた別部材の慣性体
を設けることを省略した。したがって、従来の圧電アク
チュエータに比べてその構成部品数を減らし、加工、組
み立てのコストを低減することができるとともに、圧電
アクチュエータユニット１の全体的な構成を小形化する
ことができる。したがって、これを機器に組み込むこと
が容易であり、また、外部から機械的な衝撃を受けた際
に過大な衝撃が少なく、特に圧電素子４が破損しにく
い。

【００２１】また、圧電素子４の自由端面には給電用フ
レシキブルリード線１１を接続するため、圧電素子４の
外径の範囲内にそれを収めることができて大径化させな
い。圧電アクチュエータを利用機器にコンパクトに組み
込むことができる。さらに、圧電素子４に給電するリー
ド線をフレシキブルリード線１１としたので、細く薄い
にも拘らず、圧電素子４の移動に伴う屈伸作用に対する
耐久性がよい。

【００２２】なお、圧電素子４に印加する駆動電圧の波
形としては、図６や図７で示すような波形の駆動電圧で
も駆動可能である。図６（ａ）の駆動波形の電圧を圧電
素子４に印加した場合には電圧の時間微分値が不連続に
反転する点（圧電素子４の運動が伸び方向から急に縮み
方向に変わる点）Ｐで、移動体３が左方向に滑る。この
ときのステップ移動量は通常数μｍ以下程度になる。図
６（ｂ）の駆動波形の電圧を圧電素子４に印加した場合
には電圧の時間微分値が不連続に反転する点（圧電素子
４の運動が縮み方向から急に伸び方向に変わる点）Ｐ
で、移動体３が右方向に滑る。駆動波形の他の点では滑
らない。

【００２３】図７で示すような波形でも、前述した図３
で示した場合のものと同様に駆動可能である。図７の
（ａ）で示す波形では左方向へ移動し、図７の（ｂ）で
示す波形では右方向へ移動する。

【００２４】図８は本発明の第２の実施例を示すもので
あって、これは前記圧電アクチュエータユニット１を焦
点調節機構に適用した内視鏡の電子式観察装置の例であ
る。同図中２０は内視鏡の挿入部における先端部本体で
あり、この先端部本体２０には観察窓レンズ部２１に連
結した撮像ユニット２２が組み込まれている。

【００２５】撮像ユニット２２はユニットケース２３内
に焦点調節用移動レンズ２４、結像レンズ２５およびＣ
ＣＤ等の固体撮像素子２６等を液密または気密的に組み
込んでいる。

【００２６】焦点調節用移動レンズ２４は光軸方向に移
動自在な移動レンズ枠２７に取り付けられている。ユニ
ットケース２３は、前方の結像レンズ２５ａの部分を支
持する筒状の第１のレンズ枠２８と、後方の結像レンズ
２５ｂの部分を支持する筒状の第２のレンズ枠２９と、
固体撮像素子２６を保持して覆う蓋部材３０とからな
る。

【００２７】この移動レンズ枠２７は、第１のレンズ枠
２８の内面に摺接して光軸方向に移動案内される。この
移動により固体撮像素子２６の受像面に観察像を結像す
る焦点調節を行う焦点調節機構を構成している。

【００２８】さらに、前記ユニットケース２３内には、
前述した第１の実施例で説明したような形式の圧電アク
チュエータユニット１が、その軸方向を光軸方向と平行
にして設置されている。そして、圧電アクチュエータユ
ニット１の静止部材２が、第２のレンズ枠２９に取付け
固定されている。移動体３の基部５から延出した操作体
１３に移動レンズ枠２７を連結する。

【００２９】しかして、圧電アクチュエータユニット１
を駆動することにより焦点調節用移動レンズ２４を移動
することができる。この構成によれば、ユニットケース
２３内に駆動機構を機密的に組み込める。

【００３０】なお、この実施例でのアクチュエータ用リ
ード線３１は案内管３２を通じて固体撮像素子２６の後
方の回路基板３３に導かれる。そして、リード線３１の
ＧＮＤラインは、その固体撮像素子２６のＧＮＤライン
にまとめられている。したがって、内視鏡の挿入部を通
る導線の総数が減り、挿入部の細径化およびコストの低
減化が図れる。

【００３１】図９は本発明の第１の実施例に係る圧電ア
クチュエータの変形例を示すものである。これは、筒状
の静止部材２の内面に摺接する複数の脚部６の後端が圧
電素子４の後端面と略同一面の位置として形成される。
そして、圧電素子４の後端面と脚部６の後端面にわたり
途中を湾曲した導電性板ばね３５を架設し、これを利用
してリード線３６を給電端子１０に接続する。その他は
前述した第１の実施例の通りである。

【００３２】板ばね３５は途中を湾曲して圧電素子４と
脚部６との間に架設するから、脚部６が弾性的に拡がっ
たり縮んだりしても負荷がかからない。この構成によれ
ば、リード線３６を取り付ける面積が増えるので、その
分、リード線３６の取り付けが容易であり、また、リー
ド線３６を太くできる。

【００３３】図１０および図１１は本発明の第３の実施
例を示すものである。この実施例の圧電アクチュエータ
４０は円筒状の案内管４１の内面部に端縁を固定した弾
性板４２の中央に積層型圧電素子４３の自由端を取着し
たものである。移動体４４はこれの基部から後方へ複数
の脚部４６を延出してなり、各脚部４６の先端には、被
駆動筒体４７の内面に圧接する突起４８が設けられてい
る。被駆動筒体４７は前記案内管４１と同軸的に設けら
れている。被駆動筒体４７は移動体４４の脚部４６の突
起４８が圧接して摺接可能な部材であって、圧電アクチ
ュエータ４０における相対的な静止部材を構成してい
る。

【００３４】そして、この圧電アクチュエータ４０の被
駆動筒体４７は、内視鏡の挿入部先端部に設けた観察レ
ンズ系４９における焦点調節用移動レンズ枠５０に連結
され、その移動レンズ枠５０を一体的に移動するように
なっている。圧電素子４３の自由端には、駆動電源回路
５１からのリード線５２が接続されている。

【００３５】圧電素子４３に、例えば、図１１の（ａ）
で示す波形の１パルスを印加すると、移動体４４は移動
レンズ枠５０に対して左に滑る。ついで、弾性板４２の
復元力で移動体４４は右側へ移動するが、このとき、摩
擦力で移動レンズ枠５０を一緒に右側へ移動する。
（ａ）で示す波形のパルスを印加し続けると、移動レン
ズ枠５０は右へ移動し続ける。一方、図１１の（ｂ）で
示す波形のパルスを印加すると、左側へ移動する。

【００３６】この構成によると、リード線５２の移動が
弾性板４２の弾性変形程度に収まるので、リード線５２
が大きく移動したり湾曲したりしないので、リード線５
２の耐久性が高まる。

【００３７】図１２は本発明の第４の実施例として、前
記第３の実施例における圧電アクチュエータ４０の変形
例を示すものである。（ａ）は弾性板４２の代わりに移
動体４４の基部付近に設ける弾性Ｏリング５５としたも
のである。（ｂ）は弾性板４２の代わりに圧電素子４３
の回りに案内管４１との間に充填する弾性部材５６とし
たものである。

【００３８】図１３は本発明の第５の実施例を示し、こ
れは三次元超音波内視鏡装置のプローブ６０に設ける超
音波送受信ユニット６１を圧電アクチュエータ６２で移
動することにより走査を行うようにしたものである。超
音波送受信素子６３はモータ駆動回路６４によって回転
制御させられるモータ６５の回転軸に支持され、その回
転はエンコーダ６６によって検出される。超音波送受信
素子６３、モータ６５およびエンコーダ６６からなるユ
ニットは圧電アクチュエータ６２の移動体６７によって
保持され、移動される。

【００３９】移動体６７は円筒状の静止部材６８の内面
に圧接する複数の脚部６９を有し、静止部材６８の内面
に沿って摺動できるように組み込まれている。移動体６
７は超音波送受信素子６３の回転軸方向に沿って移動で
きる。

【００４０】この移動体６７には前述したと同様な積層
型圧電素子７０がその積層方向を前記軸方向に合わせて
取り付けられる。圧電素子７０はその一端を移動体６７
の基部に取着し、圧電素子７０の自由端にはリード線７
１が前述したと同様な接続構造で取り付けられている。
リード線７１は圧電アクチュエータ制御回路７２に接続
されている。

【００４１】また、圧電素子７０の側面には軸方向に縞
状に分極された磁性薄膜７３が付設される。一方、この
磁性薄膜７３に対応して円筒状の静止部材６８の内面に
はＭＲセンサ７４が設置されている。

【００４２】前記超音波送受信素子６３には一対のばね
電極７５が突出して設けられており、このばね電極７５
は、静止部材６８の内面に形成した電極に接触する。こ
の電極には超音波観測装置７７が接続している。また、
磁性薄膜７３を検知して圧電アクチュエータ６２の移動
体６７の位置を検出するＭＲセンサ７４の信号はその超
音波観測装置７７に入力するとともに、この信号は圧電
アクチュエータ制御回路７２にも入力する。

【００４３】超音波観測装置７７にはエンコーダ６６の
信号が入力されるとともに、超音波送受信素子６３から
のエコー信号が入力される。超音波観測装置７７の出力
信号は、第１のＣＲＴ８１に入力されてラジアルスキャ
ンにより得られた超音波画像の二次画像の表示に用いら
れるとともに、三次元画像処理装置８２に入力される。
また、磁性薄膜７３を検知するＭＲセンサ７４の信号
は、圧電アクチュエータ制御回路７２と送信回路８３に
入力される。

【００４４】さらに、タイミング回路８４が発生する基
準クロック信号が距離計８５と前記圧電アクチュエータ
制御回路７２に入力される。圧電アクチュエータ制御回
路７２はそのタイミングに合わせて圧電アクチュエータ
６２の動作を制御する。圧電アクチュエータ制御回路７
２は、タイミング回路８４からの基準クロック信号とＭ
Ｒセンサ７４からの信号に応じて駆動信号を出力する。
例えば図１１のような波形の駆動信号で圧電アクチュエ
ータ６２を駆動し、移動体６７を適宜移動する。この動
作は前述したものと同様なので詳しい説明は省略する。
この動作により、回転する超音波送受信素子６３をその
軸方向に移動走査する。

【００４５】圧電アクチュエータ６２の移動距離を測定
する距離計８５の出力信号は三次元画像処理装置８２に
入力される。三次元画像処理装置８２は、この信号およ
び超音波観測装置７７からの信号に基づいて画像処理を
行い、その出力信号は第２のＣＲＴ８６に入力され、三
次元画像の表示に用いられる。

【００４６】図１４は本発明の第５の実施例の超音波送
受信ユニット６１および圧電アクチュエータ６２の変形
例を示す。これはモータ６５の回転軸に超音波反射ミラ
ー９１を設け、超音波送受信素子９２はその超音波反射
ミラー９１に対向して固定的に設置される。超音波送受
信素子９２からの送受信は超音波反射ミラー９１を一旦
通して行う。積層型圧電素子７０の自由端部には、ばね
電極９３を設け、これを通じて静止部材６８の内面に形
成した電極に接触させ、圧電アクチュエータ制御回路７
２に接続している。

【００４７】図１５は本発明の第６の実施例の圧電アク
チュエータ９５を示す。これは前述した移動体３の脚部
６に設けた突起７の摺接表面を球面状に形成し、静止部
材２の内面に対する引っ掛りを防止するようにした。

【００４８】また、同じ理由で、図１６で示すように圧
電アクチュエータ９５の移動体３の脚部６の先端にジル
コニア球９６を転動自在に設け、このジルコニア球９６
を静止部材２の内面に圧接するようにしてもよい。

【００４９】図１７は圧電アクチュエータの圧電素子に
印加する三角波形の駆動信号の変形例を示すものであ
る。三角波形の駆動信号は主として電圧の立ち下りの部
分で静止部材に対して摺動する。静止部材と移動体との
摩擦力が大きいときには、同図中ｂで示すように電圧の
立ち下り時間を早くして静止部材に対する移動体の相対
的な加速度を大きくしてやれば、静止摩擦力が大きくな
った効果を打ち消すことができる。また、静止部材と移
動体との摩擦力が小さいときには、同図中ａで示すよう
に電圧の立ち下り時間を遅くしてやればよい。

【００５０】図１８は本発明の第７の実施例を示し、こ
れは本発明の圧電アクチュエータを利用した内視鏡用処
置具である。この処置具はその密巻きコイルからなる可
撓管１００の先端部には、第１の硬性管１０１と第２の
硬性管１０２を並列に配設してなり、これより先には、
密巻きコイルからなる第２の可撓管１０３を介して第３
の硬性管１０４が連結されている。そして、この硬性管
１０４には前述したような形式の急速変形圧電アクチュ
エ−タ（図示しない。）を組み込んでなり、これにより
一対のカップ１０５を開閉操作する。

【００５１】さらに、第３の硬性管１０４の先端の上下
位置の部分にはそれぞれワイヤ１０６が連結され、その
ワイヤ１０６を押し引きすることにより第２の可撓管１
０３を湾曲させてカップ１０５の向きを変更するように
なっている。

【００５２】前記各ワイヤ１０６は、第１の硬性管１０
１と第２の硬性管１０２に組み込まれる圧電アクチュエ
ータ１０７によってそれぞれ押し引き操作される。各圧
電アクチュエータ１０７は硬性管１０１，１０２を静止
部材としてこれの内部に移動体１０８を圧接摺動自在に
嵌挿してなり、移動体１０８には積層型圧電素子１０９
を取り付け、積層型圧電素子１０９に別部材の慣性体を
実質的に設けない。

【００５３】さらに、積層型圧電素子１０９の自由端の
部分には前述した第１の実施例のものと同様にして接続
した給電用リード線１１０が導出し、この給電用リード
線１１０はアクチュエ−タ制御装置１１１に接続されて
いる。また、第３の硬性管１０４に組み込まれた急速変
形圧電アクチュエ−タからのリード線１１２もアクチュ
エ−タ制御装置１１１に接続される。

【００５４】そして、選択された一方の圧電アクチュエ
ータ１０７は前述した場合と同様に駆動すると、移動体
１０８の移動に伴って対応するワイヤ１０６を押し引き
し、第２の可撓管１０３を湾曲させてカップ１０５の向
きを変更する。両圧電アクチュエータ１０７を逆向きに
駆動してもよい。

【００５５】なお、図１８の（ｂ）に示すような回転機
構部１１３を上述の処置具の途中に組み込めば、その処
置具の先端処置部を回転させることができ、処置部を任
意の方向へ向けることが可能になる。つまり、この回転
機構部１１３は、処置具の本体側に対して同心的に設け
られた回転体１１４を有し、この移動体としての回転体
１１４に慣性体のない圧電素子１１５を回転方向に向け
て取り付ける。そして、静止部材としての硬性管１１６
の内部で回転するようにする。

【００５６】図１９は本発明の第８の実施例を示してお
り、この処置具１２１の可撓管１２２の先端には硬性管
１２３が接続されている。さらに、硬性管１２３内には
急速変形圧電アクチュエ−タ（以下、圧電アクチュエ−
タと称する）１２４が組み込まれている。圧電アクチュ
エ−タ１２４は前述した実施例と同様に処置用カップ１
２５のア−ムをリンク機構１２６を介して操作するため
に利用される。

【００５７】また、圧電アクチュエ−タ１２４は、静止
部材としての硬性管１２３内に嵌挿される移動体１２
８、この移動体１２８に取着される圧電素子１２９を有
している。そして、圧電アクチュエ−タ１２４は圧電ア
クチュエ−タ制御装置１３０に接続されている。

【００５８】しかして、前述したような駆動電圧を圧電
素子１２９に印加することによりその圧電素子１２９が
伸縮すると、リンク機構１２６を介してカップ１２５を
開閉する。

【００５９】図２０は本発明の第９の実施例を示してお
り、これは内視鏡の挿通チャンネル１３５の内部に圧電
アクチュエータ１３６を利用して移動するカップ鉗子１
３７を設ける。圧電アクチュエータ１３６の移動体１３
８にはバルーン１３９を設け、バルーン１３９には送気
チューブ１４０を接続する。送気チューブ１４０を通じ
てバルーン１３９を膨脹させると、移動体１３８を挿通
チャンネル１３５の内面に押し付けることができ、適当
な摩擦力を得ることができる。そして、この圧電アクチ
ュエータ１３６を利用してカップ鉗子１３７を挿脱移動
させることができる。その他、圧電アクチュエータ１３
６の構成は前述した例えば第１の実施例のものと同じで
ある。

【００６０】図２１は本発明の第１０の実施例を示して
おり、これは内視鏡の挿通チャンネルを通じて体腔内に
導入して使用する生検針の例である。これは可撓性のシ
ース１４５の先端部に設けたシール部材１４６を貫通す
る穿刺針１４７を設け、穿刺針１４７の内部端には積層
型圧電素子１４８を取着する。この積層型圧電素子１４
８の積層方向は穿刺針１４７の貫通方向に一致させてい
る。また、この積層型圧電素子１４８に対するリード線
１４９の接続構造は前述した第１の実施例のものと同じ
である。

【００６１】しかして、積層型圧電素子１４８に駆動電
圧を印加することによりその圧電素子１４８が発生する
慣性の衝撃力で微小量ずつ穿刺針１４７を前進または後
退させることができる。したがって、組織に穿刺針１４
７をスムーズに穿刺することができる。

【００６２】図２２は本発明の第１１の実施例を示して
おり、これは内視鏡挿入部の先端に取着するフード１５
１内に起伏自在な回動ミラー１５２を設け、この回動ミ
ラー１５２を前述したような形式の圧電アクチュエータ
１５３によって回動操作する。

【００６３】すなわち、圧電アクチュエータ１５３は挿
入部の先端部本体１５４に形成した孔部１５５を静止部
材とし、この内面には移動部材１５６を嵌挿する。移動
部材１５６には特別に別部材の慣性体を取着しないで、
積層型圧電素子１４８のみを取着する。そして、移動部
材１５６は連結ワイヤ１５７を介して回動ミラー１５２
に連結する。しかして、圧電アクチュエータ１５３を駆
動することにより回動ミラー１５２を回動し、適宜、回
動ミラー１５２の角度を調節する。なお、回動ミラー１
５２に対応したフード１５１の部分１５８は透明または
開口である。

【００６４】図２３ないし図２５はそれぞれ前述したよ
うな形式、つまり、特別に別部材の慣性体を取着しない
で構成した圧電アクチュエータを内視鏡における送気送
水等の流路を開閉制御する弁機構の駆動手段として利用
するものである。

【００６５】図２３は送気送水ノズル１６１に供給する
管路１６２の途中に柔軟なチューブ１６３を介挿し、こ
の柔軟なチューブ１６３を押潰す向きに圧電アクチュエ
ータ１６４の移動体からなる弁体１６５を配設する。１
６６は移動体としての弁体１６５を摺動案内する静止部
材としての孔部分、１６７は圧電素子、１６８はリード
線である。この圧電アクチュエータ１６４を駆動するこ
とにより弁体１６５を柔軟なチューブ１６３に押し付け
れば、その管路１６２を閉塞し、退避させればその管路
１６２を開放する。図中１６９は電子撮像装置を示す。

【００６６】図２４は送気送水ノズル１６１の部分に圧
電アクチュエータ１６４の移動体からなる弁体１６５を
配設してそのノズル孔を開閉するようにしたものであ
る。これの他の構成は図２３のものと同様である。

【００６７】図２５は送気送水ノズル１６１に通じる送
気管路１７１の途中と送水管路１７２の途中にそれぞれ
柔軟なチューブ１７３を介挿し、この各柔軟なチューブ
１７３を押潰す向きに圧電アクチュエータ１７４の移動
体からなる弁体１７５を配設する。これの他の構成は図
２３のものと同様である。

【００６８】なお、本発明は前記実施例のものに限定さ
れるものではなく、要旨を変更しない範囲で種々の変形
が可能である。また、圧電素子のみとは実質的に圧電素
子のみで構成されることを意味する。慣性体としての作
用を期待しない、例えば弾性部材で圧電素子を保持する
ようなものも含むものである。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、いわゆる
慣性体を実質的に別部材として設けないから、圧電アク
チュエータを構成する部品数が減り、それの加工や組み
立てのコストを低減することができる。また、圧電アク
チュエータ全体の小形化が達成でき、これを適用する機
器への組み込みが容易である。また、いわゆる慣性体を
設けないことから、外部から機械的な衝撃を受けた際、
慣性体で衝撃を助長することが回避できるため、圧電素
子に加わる衝撃を低減できる。したがって、圧電素子が
破損しにくい圧電アクチュエータ及びこれを用いた内視
鏡装置を提供できる。さらに、圧電素子の他端に給電端
子を配設し、この給電端子から給電線を導出するから、
リード線の導出する部分で、圧電アクチュエータの径を
太くすることがない。これによっても、これを組み込む
機器を大形化することがない。

【００７０】さらに、圧電素子の他端に給電端子を配設
し、この給電端子から給電線を導出するから、リード線
の導出する部分で、圧電アクチュエータの径を太くする
ことがない。これによっても、これを組み込む機器を大
形化することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念的な第１の実施例の構成を示す平
面図。

【図２】本発明の概念的な第１の実施例の構成を示す正
面図。

【図３】圧電アクチュエータの圧電素子に印加する駆動
信号の波形図。

【図４】前記駆動信号を印加したときの圧電アクチュエ
ータの動作説明図。

【図５】圧電アクチュエータの圧電素子に印加する他の
駆動信号の波形図。

【図６】圧電アクチュエータの圧電素子に印加する異な
る他の駆動信号の波形図。

【図７】（ａ）は本発明の概念的な第２の実施例の構成
を示す平面図、（ｂ）は本発明の概念的な第２の実施例
の構成を示す正面図。

【図８】本発明の第２の実施例に係る圧電アクチュエー
タを適用した内視鏡の電子式観察装置の断面図。

【図９】本発明の第１の実施例に係る圧電アクチュエー
タの変形例の断面図。

【図１０】本発明の第３の実施例に係る圧電アクチュエ
ータを利用した観察装置の断面図。

【図１１】駆動電圧の波形を示す図。

【図１２】本発明の第３の実施例の圧電アクチュエータ
４０の変形例を示す断面図。

【図１３】本発明の第５の実施例を示す三次元超音波内
視鏡装置の構成説明図。

【図１４】本発明の第５の実施例の圧電アクチュエータ
の変形例を示す説明図。

【図１５】本発明の第６の実施例の圧電アクチュエータ
を示す説明図。

【図１６】本発明の第６の実施例の圧電アクチュエータ
の変形例を示す説明図。

【図１７】圧電アクチュエータの圧電素子に印加する三
角波形の駆動信号の変形例を示す波形図。

【図１８】本発明の第７の実施例に係る圧電アクチュエ
ータを利用した内視鏡用処置具の説明図。

【図１９】本発明の第８の実施例に係る処置具の説明
図。

【図２０】本発明の第９の実施例に係る圧電アクチュエ
ータを利用したカップ鉗子の説明図。

【図２１】本発明の第１０の実施例に係る生検針の説明
図。

【図２２】本発明の第１０の実施例に係るミラー回動装
置の説明図。

【図２３】送気送水等の流路を開閉制御する弁機構の説
明図。

【図２４】送気送水等の流路を開閉制御する弁機構の説
明図。

【図２５】送気送水等の流路を開閉制御する弁機構の説
明図。

【符号の説明】

１…アクチュエータユニット、２……静止部材、３…移
動体、４…積層型圧電素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 雅巳 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 高橋 一朗 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 龍野 裕 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 植田 康弘 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 山口 達也 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 荒井 敬一 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 舟窪 朋樹 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 竹端 栄 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−299785（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−129312（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−177214（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/00 H01L 41/083

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静止部材と、この静止部材に対して摺動
   自在に摩擦係合する移動体と、駆動用電圧を印加される
   ことで伸縮させられ、該伸縮の方向が前記移動体の摺動
   方向に沿うよう、一方を自由端、他方を固定端として、
   該固定端が前記移動体に固定された圧電素子と、この圧
   電素子の自由端に配設された、前記圧電素子に駆動用電
   圧を印加するための給電端子と、この給電端子から導出
   される給電線とを具備することを特徴とする圧電アクチ
   ュエータ。
2. 【請求項２】静止部材と、この静止部材に対して摺動自
   在に摩擦係合する移動体と、駆動用電圧を印加されるこ
   とで伸縮させられ、該伸縮の方向が前記移動体の摺動方
   向に沿うよう、一方を自由端、他方を固定端として、該
   固定端が前記移動体に固定された圧電素子と、この圧電
   素子の自由端に配設された、前記圧電素子に駆動用電圧
   を印加するための給電端子と、この給電端子から導出さ
   れる給電線とを具備することを特徴とする圧電アクチュ
   エータを有することを特徴とする内視鏡装置。
3. 【請求項３】上記圧電アクチュエータは、内視鏡装置に
   おける観察光学系の焦点調節レンズを駆動することを特
   徴とする、請求項２に記載の内視鏡装置。