JP3857864B2 - 内視鏡の線状伝達部材駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内視鏡の線状伝達部材駆動装置、特に観察距離を変える（被写体深度を変えることも含む）ための線状伝達部材をモータで回転させる駆動装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４及び図５には、観察距離（又は被写体深度）を可変にする機構が適用された内視鏡の構成（例えば特開２０００−１１１８０６号公報）が示されており、まず図５により内視鏡全体を説明する。内視鏡は、操作部１Ａ、可撓性を有する挿入部１Ｂ、先端部１Ｃから構成されており、上記操作部１Ａには、送気／送水操作釦２Ａ、吸引操作釦２Ｂ、フリーズスイッチ３や観察距離可変スイッチ４等が設けられる。この観察距離可変スイッチ４は、焦点距離を遠距離（Ｆａｒ）方向又は近距離（Ｎｅａｒ）方向へ変えることができる。
【０００３】
また、この操作部１Ａ内では、シャーシ６の上にモータ７が保持部材８で取り付けられ、このモータ７には、多重コイルバネからなる線状伝達部材１０が軸接続具１１を介して取り付けられる。この線状伝達部材１０は、他の部材との干渉を避けるための保護チューブ１２内に挿入されており、この保護チューブ１２は保持部材１３により上記シャーシ６に取り付けられる。これら線状伝達部材１０と保護チューブ１２は、操作部１Ａから挿入部１Ｂを介して先端部１Ｃまで配設される。
【０００４】
この先端部１Ｃでは、対物光学系１４、固体撮像素子であるＣＣＤ１５が設けられており、この対物光学系１４に組み込まれた観察距離可変のための可動レンズが上記の線状伝達部材１０により駆動される。即ち、図４に示されるように、先端部１Ｃでは、前側レンズ１７、可動レンズ１８、プリズム１９が配置され、このプリズム１９の下側にＣＣＤ２０が光学的に接続される。上記可動レンズ１８の保持部材２２は、その上部に雌ネジ部を有し、この雌ネジ部に雄ネジ部を螺合する回転駆動体２３が配置され、この回転駆動体２３に上記線状伝達部材１０が連結される。
【０００５】
更に、上記回転駆動体２３には、雄ネジ部端の第１ストッパ２５Ａと第２ストッパ２５Ｂが設けられており、保持部材２２の後端部の内径が細くなる壁部の内側が第１ストッパ２５Ａに当接し、外側が第２ストッパ２５Ｂに当接するように構成される。
【０００６】
このような構成によれば、上記モータ７の回転が線状伝達部材１０により先端部１Ｃの回転駆動体２３へ伝達され、この回転駆動体２３の回転運動は保持部材２２との螺合結合により直線運動へ変換される。これにより、可動レンズ１８が第１ストッパ２５Ａ及び第２ストッパ２５Ｂで設定される範囲Ｄ１（図４）を前後移動し、対物光学系で設定される観察距離を変化させることが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の線状伝達部材駆動装置では、線状伝達部材１０が多重コイルバネからなり、これにより操作部１Ａから先端部１Ｃまで比較的長い距離を連結することから、駆動制御がリニアに行われず、特に駆動端（終端）での応答性が良好ではないという問題があった。即ち、上記モータ７の駆動制御では、上記可動レンズ１８が第１ストッパ２５Ａ又は第２ストッパ２５Ｂに当接して駆動端に達し、線状伝達部材１０を介してモータ７の回転軸に与えられる負荷が所定値を超えたとき、モータ７を停止制御する。
【０００８】
しかし、この線状伝達部材１０がモータ７から伝達される回転駆動力をそのねじれにより吸収するため、駆動端で可動レンズ１８が停止した後に一定の負荷がモータ７に加わるまで制御回路では停止制御が行われない。また、この駆動端から逆回転動作（逆方向操作）するときにも、線状伝達部材１０のねじれが戻り切ってから可動レンズ１８が動き出すため、観察距離可変スイッチ４の操作時と実際の駆動時との間にタイムラグが生じることになり、この結果、操作性が悪化する。
【０００９】
また、上記可動レンズ１８を動かすために先端部駆動部材に与えられる力が、線状伝達部材１０のねじれによって増大し、特に細径となる内視鏡先端部では、小型化された駆動部材が用いられているため、先端部駆動部材の耐久性が低下する。同様に、線状伝達部材１０自体もねじれにより耐久性が低下するという問題があった。
【００１０】
このような問題を回避する手段として、上記線状伝達部材１０を強化し、最大駆動力でもねじれ現象を引き起こさないようにその線径を太くし、伝達力の向上を図ることが考えられる。しかし、この場合も、操作時と駆動時の上記タイムラグをある程度、抑えることはできるが、十分な応答性を得ることができない。しかも、この観察距離可変動作はその動作速度を段階的に変えられるように構成されており、線径を太くすることにより線状伝達部材１０が重くなることから、高速の動作が実行し難くなる。
【００１１】
また、線状伝達部材１０の線径を太くすると、硬度も高くなるため、曲げ自在となる挿入部１Ｂの姿勢変化により線状伝達部材１０の伝達特性が低下し、観察距離可変動作に要する時間に差が出るという不都合もある。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動制御の応答性を改善し、観察距離可変機能等において高い操作性を得ることができ、また先端部駆動部材や線状伝達部材の耐久性の向上を図ることが可能となる内視鏡の線状伝達部材駆動装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内視鏡先端部に配置され、所定機能を果す可動レンズと、内視鏡操作部に配置されたモータと、上記操作部と先端部との間に配置され、上記モータの回転駆動力を上記可動レンズに伝達するために回転運動する線状伝達部材と、上記先端部内のレンズ駆動部に配置され、上記線状伝達部材の回転運動を直線運動へ変換し上記可動レンズの前後移動範囲を規制する案内部材とを有する内視鏡の線状伝達部材駆動装置において、上記線状伝達部材の操作部側端部と上記モータの軸を軸接続部材にて連結し、かつ上記線状伝達部材をモータ回転軸方向に移動可能にする移動式軸連結機構と、上記線状伝達部材と上記モータとの間に配置され、この線状伝達部材の回転範囲が上記案内部材の回転範囲以上となる状態で当該線状伝達部材の回転を停止させる回転ストッパ機構とを設け、上記回転ストッパ機構は、上記移動式軸連結機構の軸接続部材の外周に取り付けられ、かつ凸部を有する筒状の回転部材と、この回転部材の凸部を係止する係止部とから構成し、上記回転部材には上記モータ軸に上記軸接続部材を取り付けるネジを通すための切り欠き部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る発明は、上記回転ストッパ機構の回転部材では、その凸部にネジ孔を形成し、この凸部のネジ孔を介して当該回転部材を上記軸接続部材にネジ締め固定することを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、回転ストッパ機構をモータ軸の近傍に配置し、このストッパ機構により、例えば観察距離可変機能（変倍機能）を達成（保証）する可動レンズの移動範囲よりも少し大きい範囲を確保して線状伝達部材の回転が止められる。この結果、線状伝達部材のねじれが最小限に抑えられ、モータの迅速な停止制御の下に上記可動レンズの応答性を高めることが可能となる。
また、移動式軸連結機構により線状伝達部材の端部とモータ軸を連結したので、内視鏡挿入部の曲げ動作等により線状伝達部材が伸縮したとしても、その分を連結機構内に吸収することができ、モータ回転軸にかかる負荷をほぼ一定とすることができ、安定した回転駆動力により変倍動作等を行うことができる。
【００１６】
更に、回転ストッパ機構の回転部材に設けられた切り欠き部にネジを通しながら軸接続部材をモータ軸に取り付けることにより、当該ストッパ機構をモータ軸の外周位置に配置することができ、安定した停止動作が得られる。また、回転部材の取付けも容易となる。
上記請求項２の構成によれば、上記回転部材の凸部に形成したネジ孔を介してネジ締め固定されるので、締付け固定に十分な強度を確保することができると共に、凸部以外の全ての部分を利用して回転範囲を大きく設定することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４には、実施形態例に係る内視鏡の線状伝達部材駆動装置が示されており、まずモータ駆動部側の構成から説明する。図１（Ａ）は、図１（Ｂ）の駆動部を上側から見た図、図１（Ｂ）は取付けシャーシを水平にして駆動部を側面から見た図である。図１において、モータ駆動部は従来と同様に内視鏡操作部（図５の１Ａ）内に設けられており、この操作部内の中央に配置された２枚のシャーシ２７Ａ，２７Ｂの下側シャーシ２７Ｂに、駆動部（モータ及び保護チューブ）の保持部材２８が複数のネジ、例えば２個のネジ部材２９Ａ，２９Ｂで取り付けられている。
【００１８】
この保持部材２８では、後側保持部の円環部２８Ａ内の雌ネジ（ネジ部Ｇ_１）にモータ３１の先端雄ネジ（ネジ部Ｇ_１）が螺合結合して固定され、前側保持部の組合せ筒体２８Ｂ〜２８Ｄにより保護チューブ３２が保持、固定される。即ち、筒体２８Ｂと２８Ｃの接触面に螺合結合のためのネジ部Ｇ_２が形成され、この筒体２８Ｂの先端側外周と筒体２８Ｄの内周は先細りのテーパ面とされ、これらの間に保護チューブ３２を挟む隙間が設けられる。そして、この筒体２８Ｂと筒体２８Ｄとの間に挟みながら、筒体２８Ｃを筒体２８Ｂにネジ部Ｇ_２にて螺合結合することにより、保護チューブ３２が固定される。
【００１９】
一方、図２（Ａ）にも示されるように、上記モータ３１の軸３４が軸接続部材３５に取り付けられる。即ち、この軸接続部材３５の取付け孔３５Ａに上記軸３４を挿入し、この軸３４のＤカット面を２個のネジ３６で止めることにより、軸接続部材３５にモータ軸３４が固定される。この軸接続部材３５は本体が円筒体とされ、この円筒体壁の例えば対向する２箇所に回転軸方向１００に沿って摺動ガイド孔３８を形成しており、その先端にストッパリング３９が接着剤等で取り付けられる。
【００２０】
また、上記保護チューブ３２内に配置された多重コイルバネ等からなる線状伝達部材４０の端部がスリーブ４１内に入れられて半田付け等で固定され、このスリーブ４１は前後２箇所に円環状突起を備えて上記軸接続部材３５の円筒体内を摺動するように構成される。このスリーブ４１では、回転軸方向１００に垂直な方向に取付け孔４１Ａが形成され、この取付け孔４１Ａにピン４３を挿入してネジ４４で取り付けられる。即ち、このピン４３の円錐形凹部にネジ４４の先端を当接することにより、ピン４３がスリーブ４１に固定される。
【００２１】
このような線状伝達部材の移動式軸連結機構において、上記モータ３１のモータ軸３４の外周部に回転ストッパ機構が設けられる。この回転ストッパ機構は、図２（Ａ），（Ｂ）に示されるように、外周部に軸方向に沿った壁状の凸部４６を形成した筒状の回転部材４７と、上記下側シャーシ２７Ｂに取り付けられたピン兼用ネジ部材２９Ｂの係止ピン部（係止部）４８とからなる。
【００２２】
即ち、図２（Ｂ）に示されるように、回転部材４７の凸部４６には、例えば前後２箇所にネジ孔４６Ｈが設けられ、これらのネジ孔４６Ｈにネジ４９を挿入して回転部材４７が軸接続部材３５に取り付けられる。また、この回転部材４７には、図示されるように、軸接続部材３５の取付けネジ３６の位置に対応して２箇所に切り欠き部５０Ａ，５０Ｂが形成される。即ち、この切り欠き部５０Ａ，５０Ｂは、ネジ３６の直径より少し大きな幅で円周方向に１８０度程度の大きさで設けられる。
【００２３】
更に、上記ピン兼用ネジ部材２９Ｂは上述した保持部材２８をシャーシ２７Ｂに固定するネジとストッパ機構の係止部を兼ねており、下側をネジ部としてその頭部部分に傘形状の係止ピン部４８が形成された構成となる。このピン兼用ネジ部材２９Ｂは、図２（Ａ），（Ｂ）に示されるように、保持部材２８の係合孔５２を介してシャーシ２７Ｂにネジ固定され、これにより保持部材２８を固定する一方、係止ピン部４８で上記回転部材４７の凸部４６を係止する。この回転ストッパ機能によれば、回転部材４７の凸部４６の幅で設定される角度α［図２（Ｂ）］、例えば３１０度の回転範囲を確保した状態で、軸接続部材３５の両端（近距離端及び遠距離端）で回転を停止させることができる。
【００２４】
また、図１（Ｂ）に示されるように、上記モータ３１を回転制御するためにモータ駆動制御回路５３が操作部（図５の１Ａ）内等に設けられており、このモータ駆動制御回路５３は、観察距離可変スイッチ（図５の４やシーソースイッチ等）の操作（遠距離方向又は近距離方向への操作）により、モータ３１を設定された複数の速度で回転（正転又は逆転）制御すると共に、モータ軸３４に所定値以上の負荷が与えられたときには、モータ３１を停止制御する。
【００２５】
図２（Ｃ）には、先端部１Ｃ内のレンズ駆動部側の構成が示されており、この先端部１Ｃには、前側レンズ（又は群）５４、観察距離を変化させるための２つの可動レンズ（又は群）５５Ａ，５５Ｂ、後側レンズ（又は群）５７からなる対物光学系が設けられ、この対物光学系にプリズム１７を介してＣＣＤ１８が光学的に接続される。上記可動レンズ５５Ａ，５５Ｂの保持部材には、上記線状伝達部材４０に連結された回転駆動体５８を貫通孔に挿通させる円筒部６０Ａ，６０Ｂが一体に設けられている。そして、この円筒部６０Ａ，６０Ｂの貫通孔の内壁にはピン６１が設けられ、他方の回転駆動体５８の外周には、上記ピン６１を係合するカム溝６２Ａ，６２Ｂが形成されることになり、この回転駆動体５８と上記円筒部６０Ａ，６０Ｂが案内部材として機能する。
【００２６】
図３には、上記回転駆動体５８のカム溝６２Ａ，６２Ｂを説明するための展開図が示されており、図示されるように、当該例では、２７０度の範囲でカム溝６２Ａ，６２Ｂが設けられている。このような案内部材の構成によれば、線状伝達部材４０により回転駆動体５８は２７０度の範囲で回転し、この回転駆動体５８のカム溝６２Ａ，６２Ｂのそれぞれの傾斜に応じた方向（互いに近づくか、遠ざかる方向）及び量で、可動レンズ５５Ａ，５５Ｂを光軸方向に前後に直線移動させることになる。
【００２７】
実施形態例は以上の構成からなり、まず図１（Ｂ）のモータ駆動制御回路５３が観察距離可変スイッチの操作に基づきモータ３１を駆動すると、モータ軸３４の回転は軸接続部材３５及び線状伝達部材４０を介して図１（Ｃ）の回転駆動体５８に伝達される。そうすると、上述したように、回転駆動体５８の回転は、そのカム溝６２Ａ，６２Ｂと円筒体６０Ａ，６０Ｂのピン６１の係合によって直線運動に変換され、可動レンズ５５Ａ，５５Ｂが光軸方向において互いに近づくように又は遠ざかるように動き、変倍動作が行われる。
【００２８】
そして、上記カム溝６２Ａ，６２Ｂの両端部にピン６１が当接すると、可動レンズ５５Ａ，５５Ｂの移動は停止するが、この時点ではモータ３１に停止指令が行われないので、線状伝達部材４０は更に同方向に回転することになる。そして、従来では、この線状伝達部材４０の相当のねじれにより一定以上の負荷がモータ軸３４に与えられるまでモータ停止が実行されず、応答性が低下していたが、本発明では、この応答性低下の原因となる線状伝達部材４０のねじれを回転ストッパ機構で抑制することになる。
【００２９】
即ち、上述のように、カム溝６２Ａ，６２Ｂの移動範囲が角度２７０で、回転ストッパ機構による回転規制範囲が角度３１０であるとすると、上記カム溝６２Ａ，６２Ｂの端部にピン６１が当接したときから、約２０度［（３１０°−２７０°）÷２＝２０°］回転した時点で、モータ駆動部側の軸接続部材３５に設けられた回転体４７の凸部４６が係止ピン部４８に突き当たる。そして、この時点でモータ駆動制御回路５３は、所定値以上の負荷を検出しモータ３１を停止させる。
【００３０】
従って、当該例では、線状伝達部材４０がねじれる前にモータ３１が停止されることになり、駆動の応答性が向上して観察距離可変の操作性が良好になる。また、先端部（１Ｃ）に配置された、ピン６１を有するレンズ保持部材６０Ａ，６０Ｂやカム溝６２Ａ，６２Ｂを有する回転駆動体５８等の駆動部、そして線状伝達部材４０にかかる負荷が従来と比較して低減されることになり、駆動部材の耐久性を向上させることができる。
【００３１】
更に、当該例では、移動式軸連結機構により線状伝達部材４０とモータ軸３４を連結しており、次にこの移動式軸連結機構の作用を簡単に説明する。図１において、線状伝達部材４０の端部を保持するスリーブ４１は、摺動ガイド孔３８内をピン４３が摺動する範囲で、軸接続部材３５内を回転軸方向１００へ移動することになる。一方、上記摺動ガイド孔３８とピン４３の係合により、回転方向では線状伝達部材４０及びスリーブ４１が軸接続部材３５に固定されることになり、モータ３１の回転はモータ軸３４、軸接続部材３５を介して線状伝達部材４０へ伝達される。
【００３２】
従って、内視鏡挿入部（１Ｂ）の曲げ動作等により線状伝達部材４０が伸縮したとしても、その分を移動式連結機構内に吸収することができ、駆動端以外の動作時においてモータ軸３４にかかる負荷をほぼ一定とすることができ、安定した回転駆動力により変倍動作等を行うことが可能となる。
【００３３】
また、当該例の移動式軸接続機構の軸接続部材３５では、回転ストッパ機構の回転部材４７に設けられた切り欠き部５０Ａ，５０Ｂにネジ３６を通しながら軸接続部材３５をモータ軸３４の直近に取り付ける構成とすることにより、回転ストッパ機構をモータ軸３４の外周位置に配置して（停止による負荷を直接的かつ効率よくモータ軸に与えて）安定した停止動作が得られるという利点がある。なお、この回転ストッパ機構は、軸接続部材３５の外周位置であれば、任意の場所に配置することができ、また他の構成を採用してもよい。
【００３４】
更に、上記回転部材４７はその凸部４６に形成したネジ孔４６Ｈを介してネジ４９で締付け固定されており、肉厚のある凸部４６が固定に利用されているので、固定において十分な強度を確保することができ、また凸部４６以外の全ての部分を回転範囲として利用することが可能になるという利点がある。なお、この凸部４６は回転部材４７によらず、軸接続部材３５に直接、一体形成してもよい。
【００３５】
また、実施形態の回転ストッパ機構で設定される規制角度αを回転駆動体５８の角度２７０度に対応して３１０度としたが、観察距離可変用の機能を実現するために必要な回転駆動体５８の角度よりも少し大きい値に設定すればよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、モータの回転駆動力を線状伝達部材により先端部のレンズ駆動部に伝達し、例えば観察距離を変えるための可動レンズを駆動する内視鏡で、当該線状伝達部材と上記モータとの間に、上記可動レンズの移動範囲に対応して線状伝達部材の回転を停止させる回転ストッパ機構を設けたので、線状伝達部材のねじれをなくして駆動制御の応答性が改善され、観察距離可変機能等において高い操作性を得ることができる。しかも、駆動端での負荷が低減されるので、先端部の駆動部材や線状伝達部材の耐久性の向上を図ることが可能になる。
【００３７】
また、線径を太くして線状伝達部材を重くすることもなく、観察距離可変の高速動作も実行し易くなり、更には線状伝達部材の硬度も低くできるため、内視鏡挿入部が姿勢変化したときに線状伝達部材の伝達特性が低下して観察距離可変動作に要する時間に差が出るということもなくなる。
【００３８】
また、移動式軸連結機構を用い、線状伝達部材をモータ軸に対し回転軸方向に移動可能としたので、線状伝達部材がアングル曲げ動作に応じて回転軸方向で進退し、それ自体の伸縮がなくなる。また、駆動端以外の動作においてモータ軸への負荷が一定となり、内視鏡挿入部が姿勢変化しても安定した動作、例えば変倍速度等を得ることができる。
【００３９】
更に、回転ストッパ機構の回転部材に設けられた切り欠き部にネジを通しながら軸接続部材をモータ軸の直近に取り付けるようにしたので、このストッパ機構をモータ軸の外周位置に配置することができ、安定した停止動作が得られるという利点がある。また、ストッパ機構の回転部材の取付けも容易となる。
【００４０】
請求項２の発明によれば、回転部材の凸部に形成したネジ孔を介してネジ締め固定されるようにしたので、締付け固定に十分な強度を確保することができると共に、凸部以外の全ての部分を利用して回転範囲を大きく設定できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係る内視鏡の線状伝達部材駆動装置のモータ駆動部の構成を示し、図（Ａ）は上面図、図（Ｂ）は一部を断面した側面図である。
【図２】 実施形態例の内視鏡の線状伝達部材駆動装置を示し、図（Ａ）は回転ストッパ機構を配置したモータ軸部の拡大断面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のモータ軸部を主要素が現れる部分で断面した図、図（Ｃ）は先端部のレンズ駆動部の構成を示す断面図である。
【図３】実施形態例のレンズ駆動部に配置される回転駆動体をそのカム溝が現れるように展開した図である。
【図４】従来において観察距離を可変にする機構が適用された内視鏡先端部のレンズ駆動部の構成を示す一部断面図である。
【図５】従来において観察距離を可変にする機構が適用された内視鏡の全体構成を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１ … 内視鏡、 １Ａ … 操作部、
１Ｂ … 挿入部、 １Ｃ … 先端部、
７，３１ … モータ、
１０，４０ … 線状伝達部材、
２８ … 保持部材、
２９Ｂ … ピン兼用ネジ部材、
３４ … モータ軸、 ３５ … 軸接続部材、
３６，４９ … ネジ、
４１ … スリーブ、 ４６ … 凸部、
４６Ｈ … ネジ孔、 ４７ … 回転部材、
４８ … 係止ピン部、
５０Ａ，５０Ｂ … 切り欠き部。

Claims (2)

1. 内視鏡先端部に配置され、所定機能を果す可動レンズと、内視鏡操作部に配置されたモータと、上記操作部と先端部との間に配置され、上記モータの回転駆動力を上記可動レンズに伝達するために回転運動する線状伝達部材と、上記先端部内のレンズ駆動部に配置され、上記線状伝達部材の回転運動を直線運動へ変換し上記可動レンズの前後移動範囲を規制する案内部材とを有する内視鏡の線状伝達部材駆動装置において、
   上記線状伝達部材の操作部側端部と上記モータの軸を軸接続部材にて連結し、かつ上記線状伝達部材をモータ回転軸方向に移動可能にする移動式軸連結機構と、
   上記線状伝達部材と上記モータとの間に配置され、この線状伝達部材の回転範囲が上記案内部材の回転範囲以上となる状態で当該線状伝達部材の回転を停止させる回転ストッパ機構とを設け、
   上記回転ストッパ機構は、上記移動式軸連結機構の軸接続部材の外周に取り付けられ、かつ凸部を有する筒状の回転部材と、この回転部材の凸部を係止する係止部とから構成し、上記回転部材には上記モータ軸に上記軸接続部材を取り付けるネジを通すための切り欠き部を設けたことを特徴とする内視鏡の線状伝達部材駆動装置。
2. 上記回転ストッパ機構の回転部材では、その凸部にネジ孔を形成し、この凸部のネジ孔を介して当該回転部材を上記軸接続部材にネジ締め固定することを特徴とする上記請求項１記載の内視鏡の線状伝達部材駆動装置。

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