JP3636252B2 - Variable aperture device and endoscope - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学機器の可変絞り装置に関するものであり、特に内視鏡等の小型の観察光学系に好適な可変絞り装置に関するものである。
【０００２】
また、本発明は可変絞り装置を内蔵する内視鏡に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、カメラ、ビデオムービー等の光学機器には絞り装置が設けられ、像面照度並びに被写界深度の調節が行われている。周知のように、像面照度と被写界深度との間には相反する関係がある。即ち、像面照度を高くしようとして絞りを開くと被写界深度が浅くなり、像面照度を低くしようとして絞りを閉じると被写界深度が深くなる。従って、一般の光学機器では被写体に応じ、絞りを最適絞り値に設定するため可変絞り装置が用いられてきた。
【０００４】
観察光学系の小型化を要する内視鏡においては、省スペースで実現できる固定絞りが一般に採用されてきた。通常この固定絞りは、絞りを絞って被写界深度を深く取った状態に設定されている。このように、従来の内視鏡においては固定絞りを採用していたため、被写体に応じて絞り値を調節することができず、蛍光観察のように極端に暗い被写体や遠点の暗い被写体、また逆に近点の極端に明るい被写体等の観察が適切にできないという問題点があった。そのため、内視鏡のような小型の観察光学系にも適応できる可変絞り装置の実現が要望されていた。
【０００５】
上記事情を鑑みて、既に数種の内視鏡用可変絞り装置が提案されている。例えば、特開昭63-273810 号においては、エレクトロクロミック材料を用いて光の遮断・透過を制御するエレクトロクロミック絞りが提案されている。しかし、現状のエレクトロクロミック材料は、可視光領域で充分な遮断特性を得ることができない。そのため、特開昭63-273810 号に開示された可変絞りでは充分な遮光効果が得られず、絞りを閉じた状態を実現することができない。
【０００６】
また、特開平２-46423号においては、液晶を用いて光の遮断・透過を制御する液晶絞りが提案されている。しかし、液晶は、透過状態にした場合でも透過率は30％程度しか得られず、光の利用効率が悪い。そのため、液晶絞りを用いると絞りを開いた状態でも明るい光学系を達成することができず、暗い被写体の撮影には不向きになる。
【０００７】
特開平4-312436号においては、形状記憶合金の機械的変形を用いて光の遮断・透過を制御する可変絞りが提案されている。しかし、これでは形状記憶合金を機械的に変形させるために形状記憶合金を加熱或いは冷却し、転移点前後で熱制御する必要がある。そのため、動作速度が遅いという欠点がある。
【０００８】
また、特開平4-283715号に開示された可変絞りは、電磁石のON/OFFによって絞り羽根を動作させ、光の遮断・透過を制御するものである。しかし、電磁石を用いた可変絞り装置では装置サイズが大きくなり、内視鏡先端部に組み込もうとすると内視鏡が太くなるという問題点があり、内視鏡において重要な光学系の小型化が実現できない。
【０００９】
さらに、特開平7-140401号では、静電フイルムアクチュエータのスライド動作により光の遮断・透過を制御する可変絞りが示されている。しかし、静電フイルムアクチュエータのスライド動作は摩擦を伴う運動のために動作が確実でなく、充分な信頼性が得られないという問題がある。また、信頼性を向上させるためには、使用環境を乾燥状態に保つ必要があり、装置の複雑化を招くという欠点がある。また、耐磨耗性を確保する事が難しいという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来より提案されている各種装置の欠点に基づき可変絞り装置に求められる課題を整理すると、以下に示す機械的特性と光学的特性に分類される。
【００１１】
(1)機械的特性
1)小型化できること
2)動作が確実で信頼性があること
3)動作の応答が早いこと
(2)光学的特性
1)光透過部の透過特性に優れること
2)光遮断部の遮断特性に優れること
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、上記課題を解決する可変絞り装置および可変絞り装置を内蔵した内視鏡を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変絞り装置は、光を透過するための開口を有する光遮光性の絞り板と、
一端が前記絞り板の周縁に固定され他端が可動とされており、それぞれ少なくとも一部が前記絞り板の前記開口の異なる部分を遮蔽するように前記絞り板上に配置された光遮光性および可撓性を有する複数の絞り羽根と、
前記絞り板と前記絞り羽根との間に静電気力を生ぜしめるように、前記絞り板および前記絞り羽根のうち少なくともいずれか一方に電圧を印加する電源手段と、
前記静電気力を選択的に引力または斥力とするように、前記電源手段を制御する制御手段とからなり、
前記静電気力により前記絞り羽根の前記他端を変位させて、前記絞り羽根が前記開口を遮蔽する面積を増減することにより前記開口の光が透過する領域の大きさを調節することを特徴とするものである。
【００１３】
また、上記可変絞り装置において、前記絞り板の前記開口を囲むようにして前記絞り板上に立設された電極壁と、
前記絞り羽根と前記電極壁との間に第二の静電気力を生ぜしめるように、前記電極壁に電圧を印加する電源手段と、
前記第二の静電気力を選択的に引力または斥力とするように、前記電源手段を制御する制御手段とをさらに備え、
前記第二の静電気力により前記絞り羽根の前記他端を変位させて、前記絞り羽根が前記開口を遮蔽する面積を増減することにより前記開口の光が透過する領域の大きさを調節してもよい。
【００１４】
前記電極壁は、前記絞り板に対して略垂直に延びるものであってもよいし、前記絞り板に対して略平行となる部分を有するものであってもよい。
【００１５】
ここで、静電気力を選択的に引力または斥力とするとは、電源手段によって印加する電圧を正、負間で切り換えることによって静電気力で互いに引き合う力、または反発し合う力を生ぜしめることを意味する。
【００１６】
この時、前記静電気力および前記第二の静電気力を生ぜしめる電源手段は共通のものであってもよいし、別個に設けてもよい。電源手段を別個に設けた場合、各電源手段を制御する制御手段もそれぞれ別個に設けてもよいし、共通のものとしてもよい。
【００１７】
前記絞り板は、導電性を有するものであり、例えば、絞り板自身が金属製であってもよいし、ガラス板と該ガラス板の片面に備えられた透明電極膜からなるものであってもよい。
【００１８】
前記絞り羽根は、エレクトレット素材からなり所定の電荷が帯電されているものを用いてもよいし、導電性を有するものであって、例えば、薄膜電極と該薄膜電極を挟む絶縁フイルムとからなるものであってもよい。
【００１９】
また、前記絞り羽根は、一部にスリットを有し、該スリット部で屈曲して前記他端を変位させるものであってもよいし、前記一端側に切り欠き部を有し、該切り欠き部で屈曲して前記他端を変位させるものであってもよい。
【００２０】
また、本発明の内視鏡装置は、上述の可変絞り装置を内蔵したことを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の可変絞り装置は、絞り板と絞り羽根との間に生ずる静電気力による引力または斥力を利用して開口面積を変化させるようにしたもので、複雑な機械的構造や電磁石等を用いることがないため、構成が簡単で小型化を実現することができる。
【００２２】
また、前記静電気力により前記絞り羽根の前記可動な他端を変位させて、前記絞り羽根が前記開口を遮蔽する面積を増減することにより前記開口の光が透過する領域の大きさを調節するものであるため、動作が確実で高い信頼性を有し、また、高速な応答が可能である。光は開口を透過するため、充分に高い透過率が得られ、暗い被写体の撮影にも対応することができる。
【００２３】
なお、光遮光性の絞り板および光遮光性の絞り羽根を用いているため、光遮断部においては遮光を十分に行うことができる。
【００２４】
さらに、絞り板の前記開口を囲むようにして該絞り板上に電極壁を立設し、該電極壁と絞り羽根との間に第二の静電気力を生ぜしめ、この第二の静電気力による引力または斥力をも利用することによって、絞り羽根の変位動作をより確実なものとすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の具体的な実施の形態を説明する。
【００２６】
図９に本発明の電子内視鏡装置を示す。内視鏡２の先端部３は生体内部１の所望の観察部位に挿入され、内視鏡２で得られた像はディスプレイ４に映し出される。
【００２７】
図１０は内視鏡先端部３を詳細に示したものである。先端に照明窓および観察窓が設けられており、照明窓の内側には照明レンズ35が備えられている。該照明レンズ35のさらに内側には生体内部１の観察部位を照射する照明光38を伝送するライトガイド36が配置されている。また、観察窓の内側には生体１からの観察光37を結像する対物レンズ31, 32が備えられており、これら対物レンズ31, 32の間には像面照度および被写界深度を調節する可変絞り装置100 が配置されている。さらに、観察光37が結像されるＣＣＤ等の撮像素子34と、該撮影素子34に観察像を偏向させるプリズム33とが備えられている。
【００２８】
ライトガイド36により伝送された照明光38は照明レンズ35を経て照明窓から出射されて生体１の観察部位に照射される。観察部位からの観察光37は観察窓で受光され、対物レンズ31, 32、可変絞り装置100 およびプリズム33を経て撮像素子34に観察像が結合されて観察者はディスプレイ４上で観察部位を観察する。
【００２９】
以下に本発明に係る可変絞り装置100 の具体的な実施の形態における構成および作用の例を挙げる。
【００３０】
＜可変絞り装置の第一の実施の形態＞
（構成）
図１は、可変絞り装置100 の第一の実施形態における上面（Ａ）、正面（Ｂ）および底面（Ｃ）概略図である。本可変絞り装置100 は、電極を兼ねる金属製円板状の絞り板110 、該絞り板110 の周縁部114 に一端が固定され他端は自由な円錐台形状の絞り羽根101 〜108 、および電源120 から構成される。
【００３１】
絞り板110 は、詳しくは周縁部114 およびステー部113 からなり、直径ａの中心開口112 と直径ｂの輪帯開口111 を有する。
【００３２】
絞り羽根101 の断面概略図を図７（Ａ）に示す。絞り羽根101 は、薄膜電極101aと該薄膜電極101aを挟むテフロン(PITFE )等の樹脂フィルムからなる絶縁フィルム101b, 101cとの三層構造であり、可撓性ならびに光遮光性を有するものである（羽根102 〜108 も同様）。
【００３３】
なお電源120 は、リード線121,122 によってそれぞれ、絞り板110 および絞り羽根101 〜108 の各薄膜電極101a〜108aに接続されている。
【００３４】
（作用）
絞り径を最小に絞る場合は、電源120 を駆動し、リード線121 に負電圧、リード線122 に正電圧を印加する。これにより、正電圧が印加されている薄膜電極101a〜108aと、負電圧が印加されている絞り板110 のステー部113 及び周縁部114 との間に静電引力が働くため、絞り羽根101 〜108 が閉じて絞り板110 の輪帯開口111 を覆い、光は直径ａの中心開口112 のみを通過する。このように絞り羽根101 〜108 が閉じた状態の時、絞り羽根101 〜108 の隙間から漏れる光は、ステー部113 によって遮断されている。
【００３５】
絞りを開放する場合は、電源120 を切換え、リード線121 ならびに122 双方に正電圧を印加する。これにより、正電圧が印加されている薄膜電極101a〜108aと、同様に正電圧が印加されている絞り板110 のステー部113 及び周縁部114 との間に静電斥力が働くため、図１（Ｂ）に示す点線位置まで絞り羽根101 〜108 が開き、光は中心開口112 および輪帯開口111 を含む直径ｂの円内を通過する。この時、輪帯開口111 を通過する光はステー部113 によって一部遮断される。しかし、輪帯開口111 に比べてステー部113 の面積は充分に小さいので、光学的影響はほとんどない。
【００３６】
＜可変絞り装置の第二の実施の形態＞
（構成）
図２は、可変絞り装置100 の第二の実施形態における上面（Ａ）、正面（Ｂ）および底面（Ｃ）概略図である。本可変絞り装置100 は、電極を兼ねる金属製円板状の絞り板110 、該絞り板110 の周縁部114 に一端が固定され他端は自由な円錐台形状の絞り羽根101 〜108 、絞り板110 の後述の輪帯開口111 を囲むようにして絞り板110 上に立設された電極壁131 〜138 および電源120 から構成される。
【００３７】
絞り板110 は、詳しくは周縁部114 およびステー部113 からなり、直径ａの中心開口112 と直径ｂの輪帯開口111 を有する。
【００３８】
絞り羽根101 は、詳しくは図７（Ａ）に示すように、薄膜電極101aと該薄膜電極101aを挟むテフロン(PITFE )等の樹脂フィルムからなる絶縁フィルム101b, 101cとの三層構造であり、可撓性ならびに光遮光性を有するものである（羽根102 〜108 も同様）。
【００３９】
なお電源120 は、リード線121,122,123 によって、それぞれ、絞り板110 、絞り羽根101 〜108 の各薄膜電極および電極（電極壁）131 〜138 に接続されている。
【００４０】
（作用）
絞り径を最小に絞る場合は、電源120 を駆動し、リード線121 に負電圧、リード線122 および123 に正電圧を印加する。これにより、正電圧が印加されている薄膜電極101a〜108aと、負電圧が印加されている絞り板110 のステー部113 及び周縁部114 との間に静電引力が働き、正電圧が印加されている電極131 〜138 と正電圧が印加されている薄膜電極101aとの間に静電斥力が働くため、絞り羽根101 〜108 が閉じて絞り板110 の輪帯開口111 を覆い、光は直径ａの中心開口112 のみを通過する。このように絞り羽根101 〜108 が閉じた状態の時、絞り羽根101 〜108 の隙間から漏れる光は、ステー部113 によって遮断されている。
【００４１】
絞りを開放する場合は、電源120 を切換え、リード線121 および122 に正電圧、リード線123 に負電圧を印加する。これにより、正電圧が印加されている薄膜電極101a〜108aと、正電圧が印加されている絞り板110 のステー部113 及び周縁部114 との間に静電斥力が働き、負電圧が印加されている電極131 〜138 と正電圧が印加されている薄膜電極101a〜108aとの間に静電引力が働くため、図２（Ｂ）に示す点線位置まで絞り羽根101 〜108 が開き、光は中心開口112 および輪帯開口111 を含む直径ｂの円内を通過する。この時、輪帯開口111 を通過する光はステー部113 によって一部遮断される。しかし、輪帯開口111 に比べてステー部113 の面積は充分に小さいので、光学的影響はほとんどない。
【００４２】
＜可変絞り装置の第三の実施の形態＞
（構成）
図３は、可変絞り装置100 の第三の実施形態における上面（Ａ）、正面（Ｂ）および底面（Ｃ）概略図である。本可変絞り装置100 は、ガラス製円板状の絞り板110 、該絞り板110 の周縁部114 に一端が固定され他端は自由な円錐台形状の絞り羽根101 〜108 、および電源120 から構成される。
【００４３】
絞り板110 は、詳しくは光遮光処理された周縁部114 およびステー部113 からなり、直径ａの中心開口112 と直径ｂの輪帯開口111 を有する。さらに、周縁部114 並びに輪帯開口111 の底面には、ITO 膜から成り光透過性に優れる透明電極膜115 が備えられている。
【００４４】
絞り羽根101 〜108 の断面概略図を図７（Ｂ）に示す。絞り羽根101 〜108 は、ポリフッカビニリデン(PVDF)樹脂等をエレクトレット処理したエレクトレットフィルムから構成される。ここでは、負にエレクトレット処理されている（図中"−"記号は負に帯電していることを意味する）。エレクトレットフィルムは、可撓性ならびに光遮光性を有するものである。
【００４５】
なお、電源120 は、リード線121 によって、透明電極膜115 に接続されている。
【００４６】
（作用）
絞り径を最小に絞る場合は、電源120 を駆動し、リード線121 に正電圧を印加する。絞り羽根101 〜108 は負に帯電しているため、該絞り羽根101 〜108 と正電圧が印加されている透明電極膜115 との間に静電引力が働く。これにより、絞り羽根101 〜108 が閉じて絞り板110 の輪帯開口111 を覆い、光は直径ａの中心開口112 のみを通過する。このように絞り羽根101 〜108 が閉じた状態の時、絞り羽根101 〜108 の隙間から漏れる光は、ステー部113 によって遮断されている。
【００４７】
絞りを開放する場合は、電源120 を切換え、リード線121 に負電圧を印加する。絞り羽根101 〜108 は負に帯電しているため、該絞り羽根101 〜108 と負電圧が印加されている透明電極膜115 との間に静電斥力が働く。これにより、図３（Ｂ）に示す点線位置まで絞り羽根101 〜108 が開き、光は中心開口112 および輪帯開口111 を含む直径ｂの円内を通過する。この時、輪帯開口111 を通過する光はステー部113 によって一部遮断される。しかし、輪帯開口111 に比べてステー部113 の面積は充分に小さいので、光学的影響はほとんどない。
【００４８】
＜可変絞り装置の第四の実施の形態＞
（構成）
図４は、可変絞り装置100 の第四の実施形態における上面（Ａ）、正面（Ｂ）および底面（Ｃ）概略図を示す。本可変絞り装置100 は、ガラス製円板状の絞り板110 、該絞り板110 の周縁部114 に一端が固定され他端は自由な円錐台形状の絞り羽根101 〜108 、絞り板110 の後述の輪帯開口111 を囲むようにして絞り板110 上に立設された電極壁131 〜138 および電源120 から構成される。
【００４９】
絞り板110 は、詳しくは光遮光処理された周縁部114 およびステー部113 からなり、直径ａの中心開口112 と直径ｂの輪帯開口111 を有する。さらに、周縁部114 並びに輪帯開口111 の底面には、ITO 膜から成り光透過性に優れる透明電極膜115 が備えられている。
【００５０】
絞り羽根101 〜108 は、詳しくは図７（Ｂ）に示すように、ポリフッカビニリデン(PVDF)樹脂等をエレクトレット処理したエレクトレットフィルムから構成される。ここでは、負にエレクトレット処理されている。エレクトレットフィルムは、可撓性ならびに光遮光性を有するものである。
【００５１】
なお、電源120 は、リード線121,122 によって、透明電極膜115 および電極（電極壁）131 〜138 に接続されている。
【００５２】
（作用）
絞り径を最小に絞る場合は、電源120 を駆動し、リード線121 に正電圧、リード線122 に負電圧を印加する。絞り羽根101 〜108 は負に帯電しているため、絞り羽根101 〜108 と正電圧が印加されている透明電極膜115 との間に静電引力が働き、負電圧が印加されている電極131 〜138 との間に静電斥力が働く。これにより、絞り羽根101 〜108 が閉じて絞り板110 の輪帯開口111 を覆い、光は直径ａの中心開口112 のみを通過する。このように絞り羽根101 〜108 が閉じた状態の時、絞り羽根101 〜108 の隙間から漏れる光はステー部113 によって遮断されている。
【００５３】
絞りを開放する場合は、電源120 を切換え、リード線121 に負電圧、リード線122 に正電圧を印加する。絞り羽根101 〜108 は負に帯電しているため、該絞り羽根101 〜108 と負電圧が印加されている透明電極膜115 との間に静電斥力が働き、正電圧が印加されている電極131 〜138 との間に静電引力が働く。これにより、図４（Ｂ）に示す点線位置まで絞り羽根101 〜108 が開き、光は中心開口112 および輪帯開口111 を含む直径ｂの円内を通過する。この時、輪帯開口111 を通過する光はステー部113 によって一部遮断される。しかし、輪帯開口111 に比べてステー部113 の面積は充分に小さいので、光学的影響はほとんどない。
【００５４】
＜可変絞り装置の第五の実施の形態＞
（構成）
図５は、可変絞り装置100 の第五の実施形態における上面（Ａ）、正面（Ｂ）および底面（Ｃ）概略図を示す。本可変絞り装置100 は、ガラス製円板状の絞り板110 、該絞り板110 の周縁部114 に一端が固定され他端は自由な円錐台形状の絞り羽根101 〜108 、絞り板110 の後述の輪帯開口111 を囲むようにして絞り板110 上に立設された電極壁131'〜138'および電源120 から構成される。
【００５５】
本実施形態における電極壁131'〜138'は、その一部が絞り板110 に対して平行となるような形状に形成されている。該形状とすることにより、前述の実施形態の場合と比較して電極壁を光軸方向へ延長することなく、電極壁および絞り羽根の可動部分の面積を大きくすることができる。電極壁と絞り羽根との接触可能な面積が大きくなることにより、両者間に働く静電気力を大きくすることができ、絞り羽根の開閉を確実に行うことができる。
【００５６】
絞り板110 は、詳しくは光遮光処理された周縁部114 およびステー部113 からなり、直径ａの中心開口112 と直径ｂの輪帯開口111 を有する。さらに、周縁部114 並びに輪帯開口111 の底面には、ITO 膜から成り光透過性に優れる透明電極膜115 が備えられている。
【００５７】
絞り羽根101 〜108 は、詳しくは図７（Ｂ）に示すように、ポリフッカビニリデン(PVDF)樹脂等をエレクトレット処理したエレクトレットフィルムから構成される。ここでは、負にエレクトレット処理されている。エレクトレットフィルムは、可撓性ならびに光遮光性を有するものである。
【００５８】
なお、電源120 は、リード線121,122 によって、透明電極膜115 および電極（電極壁）131'〜138'に接続されている。
【００５９】
（作用）
本実施形態の作用は上記第四の実施形態における作用とほぼ同様である。絞り開放時、絞り羽根101 〜108 は、電極壁131'〜138'の形状に沿って、折れ曲がった状態で同電極に引きつけられる。第二または第四の実施形態における電極壁131 〜138 の場合と比較して、絞り羽根101 〜108 の可動な部分の面積が広がったため、羽根101 〜108 はより動き易くなる。また、絞り羽根101 〜108 と電極壁131'〜138'との接触可能な面積が大きくなっているため、両者間に生じる静電気力は同等の電圧を印加した場合の第二または第四の実施形態において生じる静電気力よりも大きくなり、絞り羽根101 〜108 の開閉の確実性を向上することができる。
【００６０】
以上に述べた各可変絞り装置においては、絞り径を最小に絞った場合と最大に開放した場合について説明したが、絞りの調節は印加電圧を調節することによって可能となる。
【００６１】
また、上記第三、第四および第五の実施形態の可変絞り装置における絞り板110 について、ステー部113 を設けないをものを図６に示す。通常、絞り羽根101 〜108 が閉じた状態の時、絞り羽根101 〜108 の隙間からいくらか光が漏れる。しかし、絞り羽根101 〜108 の隙間を小さくすると漏れ光を少なくできる。この漏れ光が僅かな場合は、図６のようにステー部113 を省略しても良い。
【００６２】
なお、上記第一から第四の実施形態において、絞り羽根101 〜108 に、例えば、図８（Ａ）のような切り欠き部201a、同図（Ｂ）のようなスリット201c等を設けても良い。切り欠き部201aあるいはスリット201cを設けたことによって、点線201bあるいは201dに沿って、羽根は容易に折り曲げ可能となり、絞りの開閉をよりスムーズに行うことができる。
【００６３】
また、上記第五の実施形態において、絞り羽根101 〜108 に、例えば図８（Ｃ）等のようなスリット201e,201fを設けてもよい。このスリット201e,201fによって、点線201g,201h に沿って、電極壁131'〜138'の絞り板110 に垂直な部分および平行な部分に沿うように羽根101 〜108 が容易に屈曲し、絞りの開閉をよりスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る可変絞り装置の上面（Ａ）、正面（Ｂ）、底面（Ｃ）概略図
【図２】本発明の第二の実施形態に係る可変絞り装置の上面（Ａ）、正面（Ｂ）、底面（Ｃ）概略図
【図３】本発明の第三の実施形態に係る可変絞り装置の上面（Ａ）、正面（Ｂ）、底面（Ｃ）概略図
【図４】本発明の第四の実施形態に係る可変絞り装置の上面（Ａ）、正面（Ｂ）、底面（Ｃ）概略図
【図５】本発明の第五の実施形態に係る可変絞り装置の上面（Ａ）、正面（Ｂ）、底面（Ｃ）概略図
【図６】第三、第四および第五の実施形態における絞り板の他の態様を示す図
【図７】第一および第二の実施形態に用いられる絞り羽根（Ａ）と、第三、第四および第五の実施形態に用いられる絞り羽根（Ｂ）の断面概略図
【図８】切り欠き部またはスリットを有する絞り羽根を示す図
【図９】本発明の可変絞り装置を用いた電子内視鏡装置の説明図
【図１０】本発明の可変絞り装置を用いた電子内視鏡装置の先端部説明図
【符号の説明】
１ 生体
２ 内視鏡
３ 内視鏡先端部
４ ディスプレイ
31, 32 対物レンズ
33 プリズム
34 撮像素子
35 照明レンズ
36 ライトガイド
37 観察光
38 照明光
100 可変絞り装置
101 〜108 絞り羽根
101a 薄膜電極
101b，101c 絶縁フィルム（テフロン(PTFE)等の樹脂フィルム）
110 絞り板
111 輪帯開口
112 中心開口
113 ステー部
114 周縁部
115 透明電極膜
120 電源
121 〜123 リード線
131 〜138 電極壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable aperture device for optical equipment, and more particularly to a variable aperture device suitable for a small observation optical system such as an endoscope.
[0002]
The present invention also relates to an endoscope incorporating a variable aperture device.
[0003]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an optical device such as a camera or a video movie is provided with a diaphragm device to adjust image plane illuminance and depth of field. As is well known, there is a conflicting relationship between image plane illuminance and depth of field. That is, when the aperture is opened to increase the image plane illuminance, the depth of field becomes shallow, and when the aperture is closed to decrease the image plane illuminance, the depth of field increases. Therefore, in general optical equipment, a variable aperture device has been used to set the aperture to the optimum aperture value according to the subject.
[0004]
In endoscopes that require downsizing of the observation optical system, a fixed diaphragm that can be realized in a small space has generally been adopted. Normally, this fixed aperture is set in a state in which the aperture is reduced and the depth of field is increased. As described above, since the conventional endoscope employs a fixed aperture, the aperture value cannot be adjusted according to the subject, and an extremely dark subject or a dark subject at a far point, such as fluorescence observation, On the other hand, there is a problem that observation of an extremely bright subject at a near point cannot be properly performed. Therefore, there has been a demand for the realization of a variable aperture device that can be applied to a small observation optical system such as an endoscope.
[0005]
In view of the above circumstances, several types of endoscope variable aperture devices have already been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-273810 proposes an electrochromic diaphragm that uses an electrochromic material to control light blocking and transmission. However, the current electrochromic material cannot obtain a sufficient blocking property in the visible light region. For this reason, the variable aperture disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-273810 cannot provide a sufficient light shielding effect and cannot realize a closed state.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-46423 proposes a liquid crystal diaphragm that uses liquid crystal to control light blocking and transmission. However, even when the liquid crystal is in a transmissive state, the transmittance is only about 30%, and the light utilization efficiency is poor. For this reason, when a liquid crystal diaphragm is used, a bright optical system cannot be achieved even when the diaphragm is opened, which is not suitable for photographing a dark subject.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-312436 proposes a variable diaphragm that controls light blocking and transmission using mechanical deformation of a shape memory alloy. However, in this case, in order to mechanically deform the shape memory alloy, it is necessary to heat or cool the shape memory alloy and to control the heat before and after the transition point. Therefore, there is a disadvantage that the operation speed is slow.
[0008]
The variable diaphragm disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-283715 operates the diaphragm blades by turning on / off an electromagnet to control light blocking / transmitting. However, the variable aperture device using an electromagnet increases the size of the device, and there is a problem that the endoscope becomes thicker if it is installed at the distal end of the endoscope. Cannot be realized.
[0009]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-40401 discloses a variable diaphragm that controls light blocking and transmission by a sliding operation of an electrostatic film actuator. However, the slide operation of the electrostatic film actuator has a problem that the operation is not reliable due to the motion accompanied by friction, and sufficient reliability cannot be obtained. Further, in order to improve the reliability, it is necessary to keep the use environment in a dry state, and there is a drawback that the apparatus becomes complicated. There is also a problem that it is difficult to ensure wear resistance.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
When the problems required for the variable aperture device are arranged based on the drawbacks of the various devices proposed so far, they are classified into the following mechanical characteristics and optical characteristics.
[0011]
(1) Mechanical properties
1) Smaller size
2) Operation is reliable and reliable
3) Fast response
(2) Optical characteristics
1) Excellent transmission characteristics of the light transmission part
2) Excellent light blocking characteristics of the light blocking portion The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a variable aperture device and an endoscope incorporating the variable aperture device that solve the above problems. It is the purpose.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The variable aperture device of the present invention includes a light-shielding aperture plate having an opening for transmitting light,
One end is fixed to the periphery of the diaphragm plate and the other end is movable, and at least a part of the diaphragm plate is disposed on the diaphragm plate so as to shield different portions of the aperture and A plurality of diaphragm blades having flexibility;
Power supply means for applying a voltage to at least one of the diaphragm plate and the diaphragm blades so as to generate an electrostatic force between the diaphragm plate and the diaphragm blades;
A control means for controlling the power supply means so that the electrostatic force is selectively attractive or repulsive,
The other end of the aperture blade is displaced by the electrostatic force, and the area of the aperture through which light is transmitted is adjusted by increasing or decreasing the area of the aperture blade shielding the aperture. Is.
[0013]
Further, in the variable diaphragm device, an electrode wall erected on the diaphragm plate so as to surround the opening of the diaphragm plate;
Power supply means for applying a voltage to the electrode wall so as to generate a second electrostatic force between the diaphragm blade and the electrode wall;
Control means for controlling the power supply means so as to selectively make the second electrostatic force attractive or repulsive,
Even if the second electrostatic force is used to displace the other end of the diaphragm blade to increase or decrease the area where the diaphragm blade shields the opening, the size of the region through which the light of the opening is transmitted can be adjusted. Good.
[0014]
The electrode wall may extend substantially perpendicular to the diaphragm plate, or may have a portion that is substantially parallel to the diaphragm plate.
[0015]
Here, when the electrostatic force is selectively attracted or repulsive, the voltage applied by the power supply means is switched between positive and negative to generate a force that attracts or repels the electrostatic force. .
[0016]
At this time, the power source means for generating the electrostatic force and the second electrostatic force may be common or may be provided separately. When the power supply means are provided separately, the control means for controlling each power supply means may be provided separately or in common.
[0017]
The diaphragm plate has conductivity, for example, the diaphragm plate itself may be made of metal, or may be formed of a glass plate and a transparent electrode film provided on one side of the glass plate. Good.
[0018]
The diaphragm blade may be made of an electret material and charged with a predetermined charge, or has conductivity, for example, a thin film electrode and an insulating film sandwiching the thin film electrode It may be.
[0019]
Further, the diaphragm blade may have a slit in a part thereof, bend at the slit part and displace the other end, or have a notch part on the one end side, and the notch It may be bent at a portion to displace the other end.
[0020]
In addition, an endoscope apparatus according to the present invention is characterized in that the above-described variable aperture device is incorporated.
[0021]
【The invention's effect】
The variable aperture device of the present invention uses an attractive or repulsive force due to electrostatic force generated between the aperture plate and aperture blades to change the opening area, and uses a complicated mechanical structure, electromagnet, or the like. Therefore, the structure is simple and downsizing can be realized.
[0022]
In addition, the movable other end of the aperture blade is displaced by the electrostatic force, and the size of the area through which the light of the aperture is transmitted is adjusted by increasing or decreasing the area where the aperture blade shields the aperture. Therefore, the operation is reliable, the reliability is high, and a high-speed response is possible. Since light is transmitted through the aperture, a sufficiently high transmittance can be obtained, and it can be used for shooting a dark subject.
[0023]
In addition, since the light-shielding diaphragm plate and the light-shielding diaphragm blades are used, the light shielding unit can sufficiently shield the light.
[0024]
Further, an electrode wall is erected on the diaphragm plate so as to surround the opening of the diaphragm plate, and a second electrostatic force is generated between the electrode wall and the diaphragm blades. By utilizing the repulsive force, the diaphragm blade can be displaced more reliably.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Specific embodiments of the present invention will be described below.
[0026]
FIG. 9 shows an electronic endoscope apparatus of the present invention. The distal end portion 3 of the endoscope 2 is inserted into a desired observation site inside the living body 1, and an image obtained by the endoscope 2 is displayed on the display 4.
[0027]
FIG. 10 shows the endoscope distal end portion 3 in detail. An illumination window and an observation window are provided at the tip, and an illumination lens 35 is provided inside the illumination window. A light guide 36 for transmitting illumination light 38 for irradiating an observation site inside the living body 1 is disposed further inside the illumination lens 35. In addition, objective lenses 31 and 32 for imaging the observation light 37 from the living body 1 are provided inside the observation window, and the image plane illuminance and the depth of field are adjusted between these objective lenses 31 and 32. A variable aperture device 100 is disposed. Furthermore, an imaging element 34 such as a CCD on which the observation light 37 is formed, and a prism 33 that deflects the observation image to the imaging element 34 are provided.
[0028]
The illumination light 38 transmitted by the light guide 36 is emitted from the illumination window through the illumination lens 35 and is irradiated on the observation site of the living body 1. Observation light 37 from the observation region is received by the observation window, and the observation image is coupled to the image sensor 34 through the objective lenses 31 and 32, the variable aperture device 100 and the prism 33, and the observer observes the observation region on the display 4. To do.
[0029]
In the following, examples of the configuration and operation of specific embodiments of the variable aperture device 100 according to the present invention will be given.
[0030]
<First Embodiment of Variable Aperture Device>
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic diagram of a top surface (A), a front surface (B), and a bottom surface (C) in the first embodiment of the variable aperture device 100. The variable diaphragm device 100 includes a metal disk-shaped diaphragm plate 110 that also serves as an electrode, a frustoconical diaphragm blade 101 to 108 having one end fixed to the peripheral edge 114 of the diaphragm plate 110, and the other end free. Consists of 120.
[0031]
Specifically, the diaphragm plate 110 includes a peripheral edge portion 114 and a stay portion 113, and has a central opening 112 having a diameter a and an annular opening 111 having a diameter b.
[0032]
A schematic cross-sectional view of the aperture blade 101 is shown in FIG. The diaphragm blade 101 has a three-layer structure of a thin film electrode 101a and insulating films 101b and 101c made of a resin film such as Teflon (PITFE) sandwiching the thin film electrode 101a, and has flexibility and light shielding properties. (The same applies to the blades 102 to 108).
[0033]
The power source 120 is connected to the diaphragm plate 110 and the thin film electrodes 101a to 108a of the diaphragm blades 101 to 108 by lead wires 121 and 122, respectively.
[0034]
(Function)
In order to reduce the aperture diameter to the minimum, the power source 120 is driven to apply a negative voltage to the lead wire 121 and a positive voltage to the lead wire 122. Accordingly, electrostatic attraction acts between the thin film electrodes 101a to 108a to which a positive voltage is applied and the stay portion 113 and the peripheral portion 114 of the diaphragm plate 110 to which a negative voltage is applied. 108 closes to cover the annular opening 111 of the diaphragm 110, and the light passes only through the central opening 112 of diameter a. When the diaphragm blades 101 to 108 are closed as described above, the light leaking from the gaps between the diaphragm blades 101 to 108 is blocked by the stay portion 113.
[0035]
When opening the aperture, the power source 120 is switched and a positive voltage is applied to both the lead wires 121 and 122. As a result, an electrostatic repulsive force acts between the thin film electrodes 101a to 108a to which a positive voltage is applied and the stay portion 113 and the peripheral portion 114 of the diaphragm plate 110 to which a positive voltage is similarly applied. The diaphragm blades 101 to 108 are opened to the dotted line position shown in FIG. 5B, and the light passes through a circle having a diameter b including the center opening 112 and the annular opening 111. At this time, the light passing through the annular opening 111 is partially blocked by the stay portion 113. However, since the area of the stay portion 113 is sufficiently smaller than the annular opening 111, there is almost no optical influence.
[0036]
<Second Embodiment of Variable Aperture Device>
(Constitution)
FIG. 2 is a schematic view of the upper surface (A), the front surface (B), and the bottom surface (C) in the second embodiment of the variable aperture device 100. This variable diaphragm apparatus 100 includes a metal disk-shaped diaphragm plate 110 that also serves as an electrode, a frustoconical diaphragm blade 101 to 108 having one end fixed to the peripheral edge 114 of the diaphragm plate 110 and the other end being free. 110 includes electrode walls 131 to 138 and a power source 120 which are erected on the diaphragm plate 110 so as to surround an annular opening 111 described later.
[0037]
Specifically, the diaphragm plate 110 includes a peripheral edge portion 114 and a stay portion 113, and has a central opening 112 having a diameter a and an annular opening 111 having a diameter b.
[0038]
As shown in detail in FIG. 7A, the diaphragm blade 101 has a three-layer structure of a thin film electrode 101a and insulating films 101b and 101c made of a resin film such as Teflon (PITFE) sandwiching the thin film electrode 101a. It has flexibility and light shielding properties (the same applies to the blades 102 to 108).
[0039]
The power source 120 is connected to the thin film electrodes of the diaphragm plate 110 and the diaphragm blades 101 to 108 and the electrodes (electrode walls) 131 to 138 by lead wires 121, 122, and 123, respectively.
[0040]
(Function)
In order to reduce the aperture diameter to the minimum, the power source 120 is driven to apply a negative voltage to the lead wire 121 and a positive voltage to the lead wires 122 and 123. Thereby, electrostatic attraction works between the thin film electrodes 101a to 108a to which a positive voltage is applied and the stay portion 113 and the peripheral portion 114 of the diaphragm plate 110 to which a negative voltage is applied, and a positive voltage is applied. Electrostatic repulsive force acts between the electrodes 131 to 138 and the thin film electrode 101a to which a positive voltage is applied, so that the aperture blades 101 to 108 are closed to cover the annular aperture 111 of the aperture plate 110, and the light has a diameter. Passes only through the central opening 112 of a. When the diaphragm blades 101 to 108 are closed as described above, the light leaking from the gaps between the diaphragm blades 101 to 108 is blocked by the stay portion 113.
[0041]
In order to open the aperture, the power source 120 is switched and a positive voltage is applied to the lead wires 121 and 122 and a negative voltage is applied to the lead wire 123. As a result, an electrostatic repulsive force acts between the thin film electrodes 101a to 108a to which a positive voltage is applied and the stay portion 113 and the peripheral portion 114 of the diaphragm plate 110 to which a positive voltage is applied, and a negative voltage is applied. Since electrostatic attraction works between the electrodes 131 to 138 and the thin film electrodes 101a to 108a to which a positive voltage is applied, the diaphragm blades 101 to 108 are opened to the dotted line position shown in FIG. It passes through a circle having a diameter b including the central opening 112 and the annular opening 111. At this time, the light passing through the annular opening 111 is partially blocked by the stay portion 113. However, since the area of the stay portion 113 is sufficiently smaller than the annular opening 111, there is almost no optical influence.
[0042]
<Third Embodiment of Variable Aperture Device>
(Constitution)
FIG. 3 is a schematic view of the top surface (A), the front surface (B), and the bottom surface (C) in the third embodiment of the variable aperture device 100. The variable diaphragm device 100 includes a glass disk-shaped diaphragm plate 110, one end fixed to the peripheral edge 114 of the diaphragm plate 110, and the other end having a free frustoconical diaphragm blade 101 to 108, and a power source 120. Is done.
[0043]
Specifically, the diaphragm plate 110 includes a peripheral edge portion 114 and a stay portion 113 which are subjected to light shielding treatment, and has a central opening 112 having a diameter a and an annular opening 111 having a diameter b. Further, a transparent electrode film 115 made of an ITO film and having excellent light transmittance is provided on the peripheral edge 114 and the bottom surface of the annular opening 111.
[0044]
A schematic cross-sectional view of the diaphragm blades 101 to 108 is shown in FIG. The diaphragm blades 101 to 108 are made of an electret film obtained by electret treatment of polyfucavinylidene (PVDF) resin or the like. Here, electret processing is performed negatively (in the figure, the symbol “−” means negatively charged). The electret film has flexibility and light shielding properties.
[0045]
The power source 120 is connected to the transparent electrode film 115 by a lead wire 121.
[0046]
(Function)
In order to reduce the aperture diameter to the minimum, the power source 120 is driven and a positive voltage is applied to the lead wire 121. Since the diaphragm blades 101 to 108 are negatively charged, an electrostatic attractive force acts between the diaphragm blades 101 to 108 and the transparent electrode film 115 to which a positive voltage is applied. As a result, the diaphragm blades 101 to 108 are closed to cover the annular zone opening 111 of the diaphragm plate 110, and the light passes only through the central opening 112 having the diameter a. When the diaphragm blades 101 to 108 are closed as described above, the light leaking from the gaps between the diaphragm blades 101 to 108 is blocked by the stay portion 113.
[0047]
When opening the aperture, the power source 120 is switched and a negative voltage is applied to the lead wire 121. Since the diaphragm blades 101 to 108 are negatively charged, an electrostatic repulsive force acts between the diaphragm blades 101 to 108 and the transparent electrode film 115 to which a negative voltage is applied. As a result, the diaphragm blades 101 to 108 are opened to the dotted line positions shown in FIG. 3B, and the light passes through a circle having a diameter b including the central opening 112 and the annular opening 111. At this time, the light passing through the annular opening 111 is partially blocked by the stay portion 113. However, since the area of the stay portion 113 is sufficiently smaller than the annular opening 111, there is almost no optical influence.
[0048]
<Fourth Embodiment of Variable Aperture Device>
(Constitution)
FIG. 4 is a schematic view of the upper surface (A), the front surface (B), and the bottom surface (C) in the fourth embodiment of the variable aperture device 100. The variable diaphragm apparatus 100 includes a glass disk-shaped diaphragm plate 110, one end fixed to the peripheral edge 114 of the diaphragm plate 110, and the other end having a free truncated cone shape. The electrode walls 131 to 138 and the power source 120 are provided on the diaphragm plate 110 so as to surround the annular opening 111.
[0049]
Specifically, the diaphragm plate 110 includes a peripheral edge portion 114 and a stay portion 113 which are subjected to light shielding treatment, and has a central opening 112 having a diameter a and an annular opening 111 having a diameter b. Further, a transparent electrode film 115 made of an ITO film and having excellent light transmittance is provided on the peripheral edge 114 and the bottom surface of the annular opening 111.
[0050]
As shown in detail in FIG. 7B, the diaphragm blades 101 to 108 are made of an electret film obtained by electret treatment of polyfucavinylidene (PVDF) resin or the like. Here, it is negatively electret processed. The electret film has flexibility and light shielding properties.
[0051]
The power source 120 is connected to the transparent electrode film 115 and the electrodes (electrode walls) 131 to 138 by lead wires 121 and 122.
[0052]
(Function)
In order to reduce the aperture diameter to the minimum, the power source 120 is driven to apply a positive voltage to the lead wire 121 and a negative voltage to the lead wire 122. Since the diaphragm blades 101 to 108 are negatively charged, an electrostatic attractive force acts between the diaphragm blades 101 to 108 and the transparent electrode film 115 to which a positive voltage is applied, and the electrode 131 to which a negative voltage is applied. Electrostatic repulsion works between ~ 138. As a result, the diaphragm blades 101 to 108 are closed to cover the annular zone opening 111 of the diaphragm plate 110, and the light passes only through the central opening 112 having the diameter a. When the diaphragm blades 101 to 108 are closed as described above, the light leaking from the gaps between the diaphragm blades 101 to 108 is blocked by the stay portion 113.
[0053]
In order to open the aperture, the power source 120 is switched and a negative voltage is applied to the lead wire 121 and a positive voltage is applied to the lead wire 122. Since the diaphragm blades 101 to 108 are negatively charged, an electrostatic repulsive force acts between the diaphragm blades 101 to 108 and the transparent electrode film 115 to which a negative voltage is applied, and an electrode to which a positive voltage is applied. Electrostatic attraction works between 131-138. As a result, the diaphragm blades 101 to 108 are opened to the dotted line position shown in FIG. 4B, and the light passes through a circle having a diameter b including the central opening 112 and the annular opening 111. At this time, the light passing through the annular opening 111 is partially blocked by the stay portion 113. However, since the area of the stay portion 113 is sufficiently smaller than the annular opening 111, there is almost no optical influence.
[0054]
<Fifth Embodiment of Variable Aperture Device>
(Constitution)
FIG. 5 is a schematic view of the upper surface (A), the front surface (B), and the bottom surface (C) in the fifth embodiment of the variable aperture device 100. The variable diaphragm apparatus 100 includes a glass disk-shaped diaphragm plate 110, one end fixed to the peripheral edge 114 of the diaphragm plate 110, and the other end having a free truncated cone shape. The electrode wall 131 ′ to 138 ′ standing on the diaphragm plate 110 and the power source 120 so as to surround the annular opening 111.
[0055]
The electrode walls 131 ′ to 138 ′ in the present embodiment are formed in a shape such that a part thereof is parallel to the diaphragm plate 110. By adopting this shape, the area of the movable portion of the electrode wall and the diaphragm blade can be increased without extending the electrode wall in the optical axis direction as compared with the case of the above-described embodiment. By increasing the contactable area between the electrode wall and the diaphragm blade, the electrostatic force acting between them can be increased, and the diaphragm blade can be reliably opened and closed.
[0056]
Specifically, the diaphragm plate 110 includes a peripheral edge portion 114 and a stay portion 113 which are subjected to light shielding treatment, and has a central opening 112 having a diameter a and an annular opening 111 having a diameter b. Further, a transparent electrode film 115 made of an ITO film and having excellent light transmittance is provided on the peripheral edge 114 and the bottom surface of the annular opening 111.
[0057]
As shown in detail in FIG. 7B, the diaphragm blades 101 to 108 are made of an electret film obtained by electret treatment of polyfucavinylidene (PVDF) resin or the like. Here, it is negatively electret processed. The electret film has flexibility and light shielding properties.
[0058]
The power source 120 is connected to the transparent electrode film 115 and the electrodes (electrode walls) 131 ′ to 138 ′ by lead wires 121 and 122.
[0059]
(Function)
The operation of this embodiment is substantially the same as that of the fourth embodiment. When the diaphragm is opened, the diaphragm blades 101 to 108 are attracted to the electrode in a bent state along the shape of the electrode walls 131 ′ to 138 ′. Compared to the case of the electrode walls 131 to 138 in the second or fourth embodiment, the area of the movable part of the diaphragm blades 101 to 108 is increased, so that the blades 101 to 108 are more easily moved. In addition, since the contactable area between the diaphragm blades 101 to 108 and the electrode walls 131 ′ to 138 ′ is large, the electrostatic force generated between them is the second or fourth implementation when an equivalent voltage is applied. It becomes larger than the electrostatic force generated in the configuration, and the certainty of opening and closing of the aperture blades 101 to 108 can be improved.
[0060]
In each of the variable aperture devices described above, the case where the aperture diameter is reduced to the minimum and the case where the aperture is opened to the maximum has been described.
[0061]
FIG. 6 shows the diaphragm plate 110 in the third, fourth and fifth embodiments, in which the stay portion 113 is not provided. Usually, when the diaphragm blades 101 to 108 are closed, some light leaks from the gap between the diaphragm blades 101 to 108. However, if the gap between the aperture blades 101 to 108 is reduced, the leakage light can be reduced. If this leakage light is slight, the stay portion 113 may be omitted as shown in FIG.
[0062]
In the first to fourth embodiments, the diaphragm blades 101 to 108 may be provided with, for example, a notch 201a as shown in FIG. 8A, a slit 201c as shown in FIG. good. By providing the notch 201a or the slit 201c, the blade can be easily bent along the dotted line 201b or 201d, and the aperture can be opened and closed more smoothly.
[0063]
In the fifth embodiment, the diaphragm blades 101 to 108 may be provided with slits 201e and 201f as shown in FIG. By these slits 201e and 201f, the blades 101 to 108 are easily bent along the dotted lines 201g and 201h along the portions perpendicular to and parallel to the diaphragm plate 110 of the electrode walls 131 ′ to 138 ′. Opening and closing can be performed more smoothly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a top surface (A), a front surface (B), and a bottom surface (C) of a variable aperture device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a variable aperture according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic view of the top surface (A), front surface (B), and bottom surface (C) of the device. FIG. 3 is a top view (A), front surface (B), and bottom surface (C) of a variable aperture device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view of a top surface (A), a front surface (B), and a bottom surface (C) of a variable aperture device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram according to a fifth embodiment of the present invention. Fig. 6 is a schematic diagram of the upper surface (A), front surface (B), and bottom surface (C) of the variable aperture device. Fig. 6 is a diagram showing another aspect of the aperture plate in the third, fourth, and fifth embodiments. Schematic sectional view of the diaphragm blade (A) used in the first and second embodiments and the diaphragm blade (B) used in the third, fourth and fifth embodiments FIG. FIG. 9 is a diagram showing a diaphragm blade having a slit. FIG. 9 is an explanatory diagram of an electronic endoscope apparatus using the variable diaphragm apparatus of the present invention. FIG. 10 is a front end of an electronic endoscope apparatus using the variable diaphragm apparatus of the present invention. Part explanation diagram [Explanation of symbols]
1 Living Body 2 Endoscope 3 Endoscope End 4 Display
31, 32 Objective lens
33 Prism
34 Image sensor
35 Lighting lens
36 Light Guide
37 Observation light
38 Illumination light
100 variable aperture device
101 to 108
101a thin film electrode
101b, 101c insulation film (resin film such as Teflon (PTFE))
110 Aperture plate
111 Ring opening
112 Center opening
113 Stay section
114 Edge
115 Transparent electrode film
120 power supply
121 to 123 Lead wire
131 to 138 Electrode wall

Claims (9)

光を透過するための開口を有する光遮光性の絞り板と、
一端が前記絞り板の周縁に固定され他端が可動とされており、それぞれ少なくとも一部が前記絞り板の前記開口の異なる部分を遮蔽するように前記絞り板上に配置された光遮光性および可撓性を有する複数の絞り羽根と、
前記絞り板と前記絞り羽根との間に静電気力を生ぜしめるように、前記絞り板および前記絞り羽根のうち少なくともいずれか一方に電圧を印加する電源手段と、
前記静電気力を選択的に引力または斥力とするように、前記電源手段を制御する制御手段とからなり、
前記絞り羽根が、一部にスリットを有するものであり、
前記静電気力により前記絞り羽根の前記他端を前記スリットで屈曲させて、前記絞り羽根が前記開口を遮蔽する面積を増減することにより前記開口の光が透過する領域の大きさを調節するものであることを特徴とする可変絞り装置。A light-shielding diaphragm plate having an opening for transmitting light;
One end is fixed to the periphery of the diaphragm plate and the other end is movable, and at least a part of the diaphragm plate is disposed on the diaphragm plate so as to shield different portions of the aperture and A plurality of diaphragm blades having flexibility;
Power supply means for applying a voltage to at least one of the diaphragm plate and the diaphragm blades so as to generate an electrostatic force between the diaphragm plate and the diaphragm blades;
A control means for controlling the power supply means so that the electrostatic force is selectively attractive or repulsive,
The diaphragm blade has a slit in part ,
The other end of the diaphragm blade is bent by the slit by the electrostatic force, and the size of the area where the light of the aperture is transmitted is adjusted by increasing or decreasing the area where the diaphragm blade shields the opening. A variable aperture device characterized by being. 光を透過するための開口を有する光遮光性の絞り板と、
一端が前記絞り板の周縁に固定され他端が可動とされており、それぞれ少なくとも一部が前記絞り板の前記開口の異なる部分を遮蔽するように前記絞り板上に配置された光遮光性および可撓性を有する複数の絞り羽根と、
前記絞り板と前記絞り羽根との間に静電気力を生ぜしめるように、前記絞り板および前記絞り羽根のうち少なくともいずれか一方に電圧を印加する電源手段と、
前記静電気力を選択的に引力または斥力とするように、前記電源手段を制御する制御手段とからなり、
前記絞り羽根が、該絞り羽根の前記一端側の一部に切り欠き部を有するものであり、
前記静電気力により前記絞り羽根の前記他端を前記切り欠き部で屈曲させて、前記絞り羽根が前記開口を遮蔽する面積を増減することにより前記開口の光が透過する領域の大きさを調節するものであることを特徴とする可変絞り装置。A light-shielding diaphragm plate having an opening for transmitting light;
One end is fixed to the periphery of the diaphragm plate and the other end is movable, and at least a part of the diaphragm plate is disposed on the diaphragm plate so as to shield different portions of the aperture and A plurality of diaphragm blades having flexibility;
Power supply means for applying a voltage to at least one of the diaphragm plate and the diaphragm blades so as to generate an electrostatic force between the diaphragm plate and the diaphragm blades;
A control means for controlling the power supply means so that the electrostatic force is selectively attractive or repulsive,
The aperture blade has a notch in a part of the one end side of the aperture blade,
By bending the other end of the diaphragm blade by the notch by the electrostatic force, the size of the area where the light of the aperture is transmitted is adjusted by increasing or decreasing the area where the diaphragm blade shields the opening. A variable aperture device characterized by being a thing. 光を透過するための開口を有する光遮光性の絞り板と、
一端が前記絞り板の周縁に固定され他端が可動とされており、それぞれ少なくとも一部が前記絞り板の前記開口の異なる部分を遮蔽するように前記絞り板上に配置された光遮光性および可撓性を有する複数の絞り羽根と、
前記絞り板と前記絞り羽根との間に静電気力を生ぜしめるように、前記絞り板および前記絞り羽根のうち少なくともいずれか一方に電圧を印加する電源手段と、
前記静電気力を選択的に引力または斥力とするように、前記電源手段を制御する制御手段とからなり、
前記絞り板の前記開口を囲むようにして前記絞り板上に立設され、さらに前記絞り板に対して略平行となる部分を有する電極壁と、
前記絞り羽根と前記電極壁との間に第二の静電気力を生ぜしめるように、前記電極壁に電圧を印加する第二に電源手段と、
前記第二の静電気力を選択的に引力または斥力とするように、前記第二の電源手段を制御する第二の制御手段とをさらに備え、
前記静電気力および前記第二の静電気力により前記絞り羽根の前記他端を変位させて、前記絞り羽根が前記開口を遮蔽する面積を増減することにより前記開口の光が透過する領域の大きさを調節すること特徴とする可変絞り装置。A light-shielding diaphragm plate having an opening for transmitting light;
One end is fixed to the periphery of the diaphragm plate and the other end is movable, and at least a part of the diaphragm plate is disposed on the diaphragm plate so as to shield different portions of the aperture and A plurality of diaphragm blades having flexibility;
Power supply means for applying a voltage to at least one of the diaphragm plate and the diaphragm blades so as to generate an electrostatic force between the diaphragm plate and the diaphragm blades;
A control means for controlling the power supply means so that the electrostatic force is selectively attractive or repulsive,
An electrode wall that is erected on the diaphragm plate so as to surround the opening of the diaphragm plate, and further has a portion that is substantially parallel to the diaphragm plate;
A second power supply means for applying a voltage to the electrode wall so as to generate a second electrostatic force between the diaphragm blade and the electrode wall;
A second control means for controlling the second power supply means so as to selectively make the second electrostatic force an attractive force or a repulsive force; and
Displace the other end of the diaphragm blade by the electrostatic force and the second electrostatic force, and increase or decrease the area where the diaphragm blade shields the opening, thereby increasing the size of the area where the light of the opening is transmitted. A variable aperture device characterized by adjusting. 前記絞り板が、導電性を有するものであることを特徴とする請求項１から３いずれか記載の可変絞り装置。The diaphragm plate, the variable throttle device 3 according claim 1, characterized in that a material having conductivity. 前記導電性を有する絞り板が、ガラス板と該ガラス板の片面に備えられた透明電極膜からなることを特徴とする請求項４記載の可変絞り装置。5. The variable diaphragm device according to claim 4, wherein the conductive diaphragm plate comprises a glass plate and a transparent electrode film provided on one surface of the glass plate. 前記絞り羽根が、エレクトレット素材からなり、所定の電荷が帯電されているものであることを特徴とする請求項１から５いずれか記載の可変絞り装置。The diaphragm blade is made of electret material, the variable throttle device 5 according claim 1, characterized in that in which predetermined charges are charged. 前記絞り羽根が、導電性を有するものであることを特徴とする請求項１から５いずれか記載の可変絞り装置。The variable aperture device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the aperture blade has conductivity. 前記導電性を有する絞り羽根が、薄膜電極と該薄膜電極を挟む絶縁フイルムとからなることを特徴とする請求項７記載の可変絞り装置。8. The variable diaphragm apparatus according to claim 7, wherein the conductive diaphragm blade comprises a thin film electrode and an insulating film sandwiching the thin film electrode. 請求項１から８いずれか記載の可変絞り装置を内蔵したことを特徴とする内視鏡。An endoscope comprising the variable aperture device according to any one of claims 1 to 8 .
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