JP4694316B2 - Light source device for electronic endoscope and electronic endoscope device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の開口角制御回転板を用いた電子内視鏡用光源装置及び電子内視鏡装置に関する。 The present invention relates to an electronic endoscope light source device and an electronic endoscope device using a plurality of aperture angle control rotating plates.
従来の電子内視鏡においては、適切な調光を行うために、例えば特開昭62−69222号公報に開示された内視鏡記録装置が提案されていた。この装置は、内視鏡用光源の照射光軸との軸間距離を変更可能な回転軸を備えるロータリシャッタを有している。このロータリシャッタは、回転したときに半径方向各部位において周速差を生じるような、または開口率が変化するような形状となっており、軸間距離を変更することにより、この周速差を利用して調光を行うものである。 In a conventional electronic endoscope, an endoscope recording apparatus disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-69222 has been proposed in order to perform appropriate light control. This apparatus has a rotary shutter provided with a rotation shaft capable of changing an inter-axis distance from an irradiation optical axis of an endoscope light source. This rotary shutter has a shape that causes a difference in peripheral speed at each position in the radial direction when it rotates or the aperture ratio changes, and this difference in peripheral speed is changed by changing the distance between the axes. Dimming is performed using it.
上述の特開昭62−69222号公報記載の装置では、調光は可能であるものの、ロータリシャッタの構成が複雑であり、ロータリシャッタと内視鏡用光源の照射光軸との軸間距離を変更する機構が必要であって、製造にコスト及び手間がかかる。さらに、この構成を実現するにはロータリシャッタの外径を入射光の光束の数倍にしなければならず、ロータリシャッタが大型化せざるを得ない。また、ロータリシャッタの各部において開口率を変化させるためにその回転軸に関して非対称な形状とすると、回転中心と重心が不一致となって回転中のバランスが崩れてしまい、照明光の出射が所望のものとならないとともに、ロータリシャッタ及びその周辺に配置された部材の破損を招くおそれがある。 In the device described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-69222 described above, although dimming is possible, the configuration of the rotary shutter is complicated, and the distance between the rotary shutter and the irradiation optical axis of the endoscope light source is set. A mechanism to change is necessary, and manufacturing is costly and troublesome. Furthermore, to realize this configuration, the outer diameter of the rotary shutter must be several times the luminous flux of incident light, and the rotary shutter must be enlarged. Also, if the rotary shaft has an asymmetric shape with respect to its rotation axis in order to change the aperture ratio at each part of the rotary shutter, the center of rotation and the center of gravity will not match and the balance during rotation will be lost, and the illumination light will be emitted as desired. In addition, the rotary shutter and members disposed around the rotary shutter may be damaged.
以上の問題意識に基づき、本出願人は、光源と、回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光するまたはライトガイドへ向けて出射する開口角制御回転板と、を備え、前記開口角制御回転板は、一体化して回転可能であって、それぞれが回転方向に遮光部と開口部を交互に備えた一対の同軸の開口角制御回転板を有し、前記一対の開口角制御回転板を互いに相対回転させて前記ロータリシャッタ全体としての開口部の開口角を変更することにより、出射光量を調整する電子内視鏡用光源装置を提案した(特願2005−26568号)。 Based on the above problem awareness, the applicant of the present invention controls the opening angle of the light source and the rotation axis that are arranged in parallel with the optical axis of the light source and shields the illumination light incident from the light source or emits it toward the light guide. A rotation plate, and the opening angle control rotation plate is integrally rotatable and has a pair of coaxial opening angle control rotation plates each having a light shielding portion and an opening portion alternately in the rotation direction. Then, a light source device for an electronic endoscope that adjusts the amount of emitted light by changing the opening angle of the opening as the entire rotary shutter by rotating the pair of opening angle control rotating plates relative to each other has been proposed (special feature). Application No. 2005-26568).
この特願2005−26568号の発明は一対の遊星歯車機構を具備しており、各遊星歯車機構をチョッパモータとチョッパモータとは別個の位相差モータとで回転駆動させ、さらに、各遊星歯車機構と一対の開口角制御回転板とをそれぞれ連係させている。従って、チョッパモータのみを回転させると、一対の開口角制御回転板が同じ回転速度で回転し開口部の開口角が一定状態に保たれる。一方、チョッパモータと位相差モータを共に回転させると、一対の開口角制御回転板の間の回転速度に差が生じ、一対の開口角制御回転板が開口部の開口角を変化させながら回転する。
特願2005−26568号の発明では、一対の開口角制御回転板の開口部同士の間に形成される開口角の最小角は0°に設定されている。従って、開口角が0°となるまで一対の開口角制御回転板を相対回転させると、開口部同士の隙間がなくなり、一対の開口角制御回転板によって照明光が完全に遮光される。 In the invention of Japanese Patent Application No. 2005-26568, the minimum angle of the opening angle formed between the openings of the pair of opening angle control rotating plates is set to 0 °. Accordingly, when the pair of opening angle control rotating plates are relatively rotated until the opening angle becomes 0 °, the gap between the openings is eliminated, and the illumination light is completely blocked by the pair of opening angle control rotating plates.
しかし、遊星歯車機構を構成する各歯車の間やチョッパモータ(及び位相差モータ)の出力ギヤと遊星歯車機構の間にはバックラッシュが存在する。このため、開口角が0°の状態でチョッパモータ(および位相差モータ)を回転させて開口角を徐々に大きくしようとしたときに、チョッパモータ(および位相差モータ)の始動直後に一対の開口角制御回転板が所望の動作をしない(モータの回転角と開口角の大きさが比例しない)ことがある。術者(人間)の感覚としては、開口角が大きい場合に比べて開口角が小さい場合に、開口角変化に対する照明光量の増減幅を大きく感じる(感度が高い)ので、開口角が0°のときに一対の開口角制御回転板が所望の動作をしないのは術者にとって好ましくない。 However, backlash exists between the gears constituting the planetary gear mechanism and between the output gear of the chopper motor (and the phase difference motor) and the planetary gear mechanism. For this reason, when the chopper motor (and the phase difference motor) is rotated with the opening angle being 0 ° to try to gradually increase the opening angle, a pair of apertures are opened immediately after the chopper motor (and the phase difference motor) is started. The angle-controlled rotating plate may not perform a desired operation (the rotation angle of the motor is not proportional to the opening angle). The sense of the operator (human) is that when the aperture angle is small compared to when the aperture angle is large, the increase / decrease range of the amount of illumination light with respect to the aperture angle change is large (high sensitivity), so the aperture angle is 0 °. Sometimes it is not preferable for the operator that the pair of opening angle control rotating plates do not perform a desired operation.
本発明は、遊星歯車機構を利用して一対の開口角制御回転板の回転制御を行う電子内視鏡用光源装置において、一対の開口角制御回転板の開口部同士の開口角が最小開口角のときにおいても術者が遊星歯車機構のギヤ同士のバックラッシュやモータの出力ギヤと遊星歯車機構の間のバックラッシュの影響を受けにくい電子内視鏡用光源装置及び電子内視鏡装置を得ることを目的とする。 The present invention relates to a light source device for an electronic endoscope that uses a planetary gear mechanism to perform rotation control of a pair of opening angle control rotating plates, and the opening angle between the openings of the pair of opening angle control rotating plates is a minimum opening angle. In this case, the surgeon obtains an electronic endoscope light source device and an electronic endoscope device that are not easily affected by backlash between the planetary gear mechanism gears or between the motor output gear and the planetary gear mechanism. For the purpose.
本発明の電子内視鏡用光源装置は、光源と、回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光するまたはライトガイドへ向けて出射するロータリシャッタと、を備え、前記ロータリシャッタは、相対回転と一体回転が選択して可能でそれぞれが回転方向に遮光部と開口部を交互に備えた一対の同軸の開口角制御回転板を有し、前記一対の開口角制御回転板を相対回転させて前記ロータリシャッタ全体としての開口部の開口角を変更させ一体化して回転させることにより出射光量を調整する電子内視鏡用光源装置であって、ロータリシャッタの回転軸と同軸の第一内歯ギヤ、この第一内歯ギヤと同軸の第一太陽ギヤ、及びこの第一内歯ギヤと第一太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤを有する第一遊星ギヤ機構と;ロータリシャッタの回転軸と同軸で第一内歯ギヤと同一仕様の第二内歯ギヤ、この第二内歯ギヤと同軸で第一太陽ギヤと同一仕様の第二太陽ギヤ、及びこの第二内歯ギヤと第二太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤと同一仕様の第二遊星ギヤを有する第二遊星ギヤ機構と;第一と第二の遊星ギヤを、第一と第二の内歯ギヤに対して同一位相位置に保持しかつ該第一と第二の遊星ギヤの相対回転を自由にして支持する、ロータリシャッタの回転軸を中心に回動自由なキャリアと;を有し、第一遊星ギヤ機構の第一太陽ギヤと第一内歯ギヤの一方を固定して、他方を一方の開口角制御回転板と一緒にモータで回転駆動し、第二遊星ギヤ機構の第二太陽ギヤと第二内歯ギヤの一方を、他方の開口角制御回転板と一緒に位相差モータで駆動し、一対の開口角制御回転板の間に、該一対の開口角制御回転板の上記開口部同士の間に形成される開口角の最小開口角を0°より大きい所定角に制限する機械的ストッパを設けたことを特徴としている。 A light source device for an electronic endoscope according to the present invention includes a light source, a rotary shutter whose rotation axis is arranged in parallel to the optical axis of the light source, and shields illumination light incident from the light source or emits it toward a light guide. The rotary shutter has a pair of coaxial opening angle control rotating plates that are capable of selecting relative rotation and integral rotation, each having a light shielding portion and an opening portion alternately in the rotation direction. A rotary light source device for an electronic endoscope that adjusts the amount of emitted light by rotating the aperture angle control rotating plate relative to each other so as to change and integrally rotate the opening angle of the opening as the entire rotary shutter. A first planetary gear having a first internal gear coaxial with the rotation shaft of the first planetary gear, a first sun gear coaxial with the first internal gear, and a first planetary gear meshing simultaneously with the first internal gear and the first sun gear. Gear mechanism A second internal gear coaxial with the rotary shaft of the rotary shutter and having the same specifications as the first internal gear, a second sun gear coaxial with the second internal gear and having the same specifications as the first sun gear, and the second A second planetary gear mechanism having a second planetary gear of the same specification as the first planetary gear meshing simultaneously with the internal gear and the second sun gear; and the first and second planetary gears with the first and second internal gears A carrier that is held in the same phase position with respect to the gear and that freely supports the relative rotation of the first and second planetary gears, and that can freely rotate about the rotation axis of the rotary shutter. One of the first sun gear and the first internal gear of one planetary gear mechanism is fixed and the other sun gear of the second planetary gear mechanism is driven to rotate together with one opening angle control rotating plate. And one of the second internal gears is driven by a phase difference motor together with the other opening angle control rotating plate, A mechanical stopper is provided between the pair of opening angle control rotating plates to limit the minimum opening angle of the opening angle formed between the openings of the pair of opening angle control rotating plates to a predetermined angle greater than 0 °. It is characterized by that.
上記各ギヤの間に存在するバックラッシュの総和に起因して上記一対の開口角制御回転板の間に角度θ°の位相差が生じるとき、上記最小開口角θminを、0°<θmin°<θ°となるように設定するのが実際的である。 When the phase difference of the angle θ ° occurs between the pair of opening angle control rotating plates due to the total backlash existing between the gears, the minimum opening angle θmin is set to 0 ° <θmin ° <θ °. It is practical to set so that
例えば、第一内歯ギヤを固定し、上記モータが、第一太陽ギヤと一方の開口角制御回転板を原動駆動し、位相差モータが第二内歯ギヤを駆動することが可能である。 For example, the first internal gear can be fixed, the motor can drive the first sun gear and one opening angle control rotating plate, and the phase difference motor can drive the second internal gear.
また、第一太陽ギヤを固定し、上記モータが、第一内歯ギヤと一方の開口角制御回転板を一緒に回転駆動し、上記位相差モータが上記第二太陽ギヤを回転駆動してもよい。 Further, even if the first sun gear is fixed, the motor rotates the first internal gear and one opening angle control rotating plate together, and the phase difference motor rotates the second sun gear. Good.
別の態様によれば、本発明の電子内視鏡用光源装置は、光源と、回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光するまたはライトガイドへ向けて出射するロータリシャッタと、を備え、前記ロータリシャッタは、相対回転と一体回転が選択して可能でそれぞれが回転方向に遮光部と開口部を交互に備えた一対の同軸の開口角制御回転板を有し、前記一対の開口角制御回転板を相対回転させて前記ロータリシャッタ全体としての開口部の開口角を変更させ一体化して回転させることにより出射光量を調整する電子内視鏡用光源装置であって、ロータリシャッタの回転軸と同軸の第一内歯ギヤ、この第一内歯ギヤと同軸の第一太陽ギヤ、及びこの第一内歯ギヤと第一太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤを有する第一遊星ギヤ機構と;ロータリシャッタの回転軸と同軸で第一内歯ギヤと同一仕様の第二内歯ギヤ、この第二内歯ギヤと同軸で第一太陽ギヤと同一仕様の第二太陽ギヤ、及びこの第二内歯ギヤと第二太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤと同一仕様の第二遊星ギヤを有する第二遊星ギヤ機構と;第一と第二の遊星ギヤを、第一と第二の内歯ギヤに対して同一位相位置に保持しかつ該第一と第二の遊星ギヤの相対回転を自由にして支持する、ロータリシャッタの回転軸を中心に回動自由なキャリアと;を有し、第二内歯ギヤを固定し、第二太陽ギヤと一方の開口角制御回転板とを一緒に回転するようにし、モータにより第一太陽ギヤと他方の開口角制御回転板とを原動駆動し、位相差モータにより第一内歯ギヤを駆動し、一対の開口角制御回転板の間に、該一対の開口角制御回転板の上記開口部同士の間に形成される開口角の最小開口角を0°より大きい所定角に制限する機械的ストッパを設けたことを特徴としている。 According to another aspect, a light source device for an electronic endoscope according to the present invention has a light source and a rotation axis arranged in parallel to the optical axis of the light source, and shields illumination light incident from the light source or to a light guide. A rotary shutter that emits light, and the rotary shutter can be selected by selecting relative rotation or integral rotation, each of which has a pair of coaxial opening angle controlled rotations each having a light shielding portion and an opening portion alternately in the rotation direction. A light source for an electronic endoscope that adjusts the amount of emitted light by rotating the pair of opening angle control rotating plates relative to each other to change the opening angle of the opening as the whole rotary shutter and integrally rotating the same; A first internal gear coaxial with the rotary shaft of the rotary shutter, a first sun gear coaxial with the first internal gear, and a first meshing simultaneously with the first internal gear and the first sun gear With planetary gear A first planetary gear mechanism; a second internal gear coaxial with the rotary shaft of the rotary shutter and having the same specifications as the first internal gear; a second sun coaxial with the second internal gear and having the same specifications as the first sun gear A second planetary gear mechanism having a second planetary gear of the same specification as the first planetary gear meshing simultaneously with the gear and the second internal gear and the second sun gear; and the first and second planetary gears, A carrier that is rotatable about a rotation axis of a rotary shutter, which is held in the same phase position with respect to the second internal gear and supports the relative rotation of the first and second planetary gears freely. The second internal gear is fixed, the second sun gear and one opening angle control rotating plate are rotated together, and the first sun gear and the other opening angle control rotating plate are rotated by a motor. Is driven, the first internal gear is driven by the phase difference motor, and a pair of opening angles is controlled. A mechanical stopper is provided between the rolling plates to limit the minimum opening angle of the opening angle formed between the openings of the pair of opening angle control rotating plates to a predetermined angle greater than 0 °. .
この態様においても、上記各ギヤの間に存在するバックラッシュの総和に起因して上記一対の開口角制御回転板の間に角度θ°の位相差が生じるとき、上記最小開口角θminを、0°<θmin°<θ°となるように設定するのが実際的である。 Also in this aspect, when the phase difference of the angle θ ° occurs between the pair of opening angle control rotating plates due to the sum of the backlashes existing between the gears, the minimum opening angle θmin is set to 0 ° < It is practical to set so that θmin ° <θ °.
この態様では、ギヤ軸受によって第一内歯ギヤを回転自在に支持するのが好ましい。 In this aspect, it is preferable that the first internal gear is rotatably supported by the gear bearing.
いずれの態様においても、上記機械的ストッパは、例えば、一方の開口角制御回転板に形成された最小開口角規定用凹部と、他方の開口角制御回転板に突設された、該最小開口角規定用凹部に係合することにより上記最小開口角を規定するストッパピンと、によって構成できる。 In any embodiment, the mechanical stopper includes, for example, a minimum opening angle defining recess formed in one opening angle control rotating plate and the minimum opening angle projecting from the other opening angle control rotating plate. A stopper pin that defines the minimum opening angle by engaging with the defining recess can be used.
さらに、一方の開口角制御回転板に形成された最大開口角規定用凹部と、他方の開口角制御回転板に突設された、該最大開口角規定用凹部に係合することにより上記開口角の最大開口角を規定するストッパピンと、を具備するのが好ましい。 Further, by engaging the maximum opening angle defining recess formed in one opening angle control rotating plate and the maximum opening angle defining recess protruding from the other opening angle controlling rotating plate, the above opening angle is set. And a stopper pin that defines the maximum opening angle.
操作部と、該操作部から延び、観察対象内部に挿入される挿入部と、前記操作部及び前記挿入部の内部に挿入され、その先端が前記挿入部先端まで延びるライトガイドと、前記ライトガイドに照明光を与える前記光源装置と、を備えれば電子内視鏡装置が得られる。 An operation unit, an insertion unit extending from the operation unit and inserted into the observation target, a light guide inserted into the operation unit and the insertion unit, and a distal end thereof extending to the distal end of the insertion unit; and the light guide An electronic endoscope apparatus can be obtained by providing the light source device that provides illumination light to the light source device.
本発明によると、機械的ストッパにより一対の開口角制御回転板の間の最小開口角を0°より大きい所定角に制限するので、最小開口角を0°に設定する場合に比べて術者は開口角変化に対する照明光量の増減幅を小さく感じる(感度が低くなる)。従って、開口角が最小開口角の状態にある一対の開口角制御回転板を開口角が大きくなる方向に回転させても、術者が遊星歯車機構のギヤ同士のバックラッシュやモータの出力ギヤと遊星歯車機構の間のバックラッシュから受ける感覚的な影響は従来より小さくなる。 According to the present invention, since the minimum opening angle between the pair of opening angle control rotating plates is limited to a predetermined angle larger than 0 ° by the mechanical stopper, the operator can set the opening angle as compared with the case where the minimum opening angle is set to 0 °. I feel the increase / decrease width of the illumination light quantity with respect to the change small (sensitivity decreases). Therefore, even if the pair of opening angle control rotating plates having the opening angle at the minimum opening angle are rotated in the direction in which the opening angle is increased, the surgeon can perform backlash between the gears of the planetary gear mechanism and the output gear of the motor. The sensory influence received from the backlash between the planetary gear mechanisms is smaller than before.
以下、本発明の第一の実施形態を、図1〜図9を参照しつつ詳しく説明する。
図1に示すように、本実施形態の電子内視鏡1は、術者が把持する操作部11と、この操作部11から延出する細長で可撓性を有する挿入部12と、操作部11から延出するユニバーサルチューブ13と、ユニバーサルチューブ13の端部に接続されたコネクタ部14と、を備えている。操作部11、挿入部12、ユニバーサルチューブ13、及びコネクタ部14の内部にはライトガイド(導光ファイバ)20が配設されており、ライトガイド20の先端は挿入部12の先端に設けられた照明光学系(図示略)に接続されており、照明光学系は電子内視鏡1外部に向けて照明光を発する。
電子内視鏡1のコネクタ部14は光源装置(ビデオプロセッサ)30に接続されている。光源装置30のケース33内にはランプ(光源)31が配置されており、このランプ31が出射した照明光は、ライトガイド20の入射端面20aからライトガイド20に入り、ライトガイド20を通って挿入部12先端の上記照明光学系から電子内視鏡1の外部へ出射される。観察部位によって反射された照明光(反射光)は、挿入部12先端に設けられた対物光学系15から挿入部12内に入射して、挿入部12の先端部に内蔵されたCCD(CMOSイメージセンサ等の別種類の撮像素子であってもよい)16(図2参照)に電荷として蓄積される。CCD16の全画素データは画像処理装置18で処理され、画素データに基づく画像が表示装置(ディスプレイ)19に表示される。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, an
The
光源装置30は、ランプ31のほか、ランプ31から出射した照明光(31aは光軸である)の調光及び遮光が可能な調光装置としてのロータリシャッタ40と、ランプ31から出射した光を集光してライトガイド20の入射端面20aに導く集光レンズ34と、ロータリシャッタ40を駆動するための駆動機構DM1とを備えている。
In addition to the
図3〜図7に示すように、ロータリシャッタ40は略同一外形形状を備える第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42とを有する。
図3(a)及び図4に示す第一開口角制御回転板41は、光軸31aに対して直交するアルミニウム製の平板状部材であり、円形の中央部41aと、これに連続する一対の遮光部41eと遮光部41fとを備える。中央部41aは、その中心部に円形の中心孔41bが穿設され、その周囲から120°間隔で3つの突部41g、41tが径方向外向きに延出している。2つの突部41gは、中央部41aの中心41hを中心とする径方向を向く一対の側面41i、側面41jを備えており(図4参照)、2つの突部41gの隣接する側面41j同士は、中央部41aの中心41hを中心として90°の角度をなしている。さらに、2つの突部41gの互いに隣接する2つの側面41jには、中心41hからの径方向距離が等しい位置に、同一形状(略半円形状)の最小開口角規定用凹部(機械的ストッパ)41kと最大開口角規定用凹部41mが設けられている。
遮光部41eと遮光部41fは、中心41hに関して対称であり、それぞれ中心41hを中心とする中心角90°の略扇形をなしている。遮光部41eと遮光部41fの間には、中心41hを中心とする中心角90°の開口部41c、41dが形成されている。図3に示すように、中心41hから遮光部41e及び遮光部41fの外周縁までの直線距離(=第一開口角制御回転板41の半径)はR41である。
As shown in FIGS. 3 to 7, the
The first opening angle
The light-shielding
一方、図3(b)に示す第二開口角制御回転板42は、光軸31aに対して直交するアルミニウム製の平板状部材であり、中央の円盤部42aと一対の遮光部42eと遮光部42fとを備えている。円盤部42aの中心42hから、中心41hから最小開口角規定用凹部41k及び最大開口角規定用凹部41mまでの直線距離と同じ距離だけ離れた位置には、その軸線が光軸31aと平行な円柱形状のストッパピン(機械的ストッパ)42gとストッパピン42pが突設されている。ストッパピン42g及びストッパピン42pは同形状であり、その断面の半径は最小開口角規定用凹部41k及び最大開口角規定用凹部41mの半径より小径であり、ストッパピン42gとストッパピン42pの略半分が最小開口角規定用凹部41kと最大開口角規定用凹部41mにそれぞれ嵌合可能である。ストッパピン42gとストッパピン42pの円盤部42aの中心42hを中心とする周方向位置はα°(本実施形態では5°)だけ離れている。遮光部42eと遮光部42fは、円盤部42aの中心42hに関して対称であり、それぞれ中心42hを中心とする中心角90°−α°(=85°)の略扇形をなしており、遮光部42eと遮光部42fの間には、中心42hを中心とする中心角90°+α°(=95°)の開口部42c、開口部42dが形成されている。図3(b)に示すように、中心42hから遮光部42e及び遮光部42fの外周縁までの直線距離(=第二開口角制御回転板42の半径)はR42(<R41)である。
ここで半径R41及びR42は、ランプ31からロータリシャッタ40に入射する照明光の光束の直径と同じ又はそれ以上として設定する。この条件を満たせばR41=R42であってもよいし、R41<R42であってもよい。また、図示した第一開口角制御回転板41及び第二開口角制御回転板42の開口部及び遮光部の中心角は上記以外の値としてもよい。
On the other hand, the second opening angle
Here, the radii R41 and R42 are set to be equal to or greater than the diameter of the luminous flux of the illumination light incident on the
図5に示すように、第一開口角制御回転板41の中心41hと第二開口角制御回転板42の中心42hを一致させ(重ね)、X軸(水平方向)とY軸(鉛直方向)からなる座標平面において、第一開口角制御回転板41を、その遮光部41eと遮光部41fが第一象限と第3象限内にそれぞれ収まるように配置する。そして、第二開口角制御回転板42を、その遮光部42eの反時計方向の端面が第一開口角制御回転板41の反時計方向の端面に対して反時計回り(回転方向は、集光レンズ34からランプ31側を見たときの方向を基準としている。図1及び図8の矢印A参照。以下、第二の実施形態及び第三の実施形態でも同様。図10及び図13の矢印A参照)に角度β°だけずれるように配置すると、開口部41c及び開口部41dの一部が遮光部42e及び遮光部42fによって遮蔽される。これによって、ロータリシャッタ40が構成する開口部40c、40dは、中心41h、中心42hに関して対称であって、中心角(開口角)θが(90−β)°の略扇形状となる。図6及び図7に示すように、この開口角θは、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42を相対回転させることにより5°〜90°(5°が最小開口角、90°が最大開口角)の範囲で変化させることができる。図6に示すθが5°のとき、ストッパピン42gが最小開口角規定用凹部41kに係合するので、第二開口角制御回転板42の第一開口角制御回転板41に対するそれ以上の反時計方向への相対回転は阻止される。一方、図7に示すθが90°のときは、ストッパピン42pが最大開口角規定用凹部41mに係合するので、第二開口角制御回転板42の第一開口角制御回転板41に対するそれ以上の時計方向への相対回転は阻止される。
As shown in FIG. 5, the
次に、図8及び図9を参照しながら駆動機構DM1について説明する。
第一開口角制御回転板41及び第二開口角制御回転板42に対して直交する(光軸31aと平行な)駆動軸(回転軸)50は、第一開口角制御回転板41の中心に穿設された中心孔41bを相対回転可能に貫通しており(駆動軸50の延長線上に上記中心41h及び中心42hが位置する)、その一端が第二開口角制御回転板42の中心42hに固着されている。駆動軸50の他端には、光源装置30に対して固定されたチョッパモータ(モータ)M1の駆動軸が同心的に固着され(矢印A方向に見たときに同心をなす。以下、同心という場合は矢印A方向に見たときをいう)、チョッパモータM1が駆動すると駆動軸50がその軸心回りに回転する。駆動軸50の周囲には、駆動軸50と同心をなす円環状をなし、かつ、光源装置30に対して固定された内歯ギヤ(第一内歯ギヤ)51が位置している(内歯ギヤ51が固定部材であることを示すために、図8では内歯ギヤ51にハッチングを付している)。この内歯ギヤ51は、その内周面全体に等ピッチの60枚の内周歯52を具備している(内周歯52の具体的な形状の図示は便宜上省略している。後述する他のギヤ部材の歯についても同様である)。駆動軸50には、内歯ギヤ51より小径で、かつ内歯ギヤ51と同一平面上に位置する円形の第一太陽ギヤ53の中心部が同軸的に固着されている。この第一太陽ギヤ53の外周面全体には等ピッチ間隔で24枚の外周歯54が形成されている。さらに内歯ギヤ51と第一太陽ギヤ53の間には、第一太陽ギヤ53と同径で、かつ、等ピッチ間隔で18枚の外周歯56を具備する2つの第一遊星ギヤ55が、第一太陽ギヤ53に関して対称な位置に位置しており、両第一遊星ギヤ55の外周歯56は、内歯ギヤ51の内周歯52と第一太陽ギヤ53の外周歯54にそれぞれ噛合している。2つの第一遊星ギヤ55の中心部には円形の取付孔55aがそれぞれ穿設されており、各取付孔55aには、駆動軸50と平行な従動軸57のチョッパモータM1側の端部近傍が嵌合固定されている。内歯ギヤ51、第一太陽ギヤ53、及び第一遊星ギヤ55とチョッパモータM1の間には、内歯ギヤ51の径方向を向く第一キャリア(キャリア)58が位置しており、第一キャリア58の中心部に穿設された中心孔59を駆動軸50が相対回転可能に貫通している。さらに、第一キャリア58の両端部には、両従動軸57のチョッパモータM1側の端部が相対回転可能に嵌合する係合孔60が穿設されている。
そして、内歯ギヤ51、第一太陽ギヤ53、及び第一遊星ギヤ55によって第一遊星ギヤ機構GM1が構成されている。
Next, the drive mechanism DM1 will be described with reference to FIGS.
A drive shaft (rotating shaft) 50 orthogonal to the first opening angle
The
両従動軸57の第一開口角制御回転板41側の端部は、第一キャリア58と略同形状の第二キャリア(キャリア)61の両端部に形成された係合孔62に、相対回転可能に嵌合している。第二キャリア61の中心部には取付孔63が穿設されており、この取付孔63を、駆動軸50の周囲に駆動軸50に対して回転可能として同心的に配設された回転筒64が相対回転可能に貫通している。回転筒64のチョッパモータM1側の端面には、第一太陽ギヤ53と同径で、かつ、第一太陽ギヤ53と同一仕様の外周歯65を備える、第一太陽ギヤ53と同心の第二太陽ギヤ66の中心部が同心的に固着されており、第二太陽ギヤ66の中心部に穿設された中心孔67を駆動軸50が貫通している。さらに、回転筒64の第二開口角制御回転板42側の端部は、第一開口角制御回転板41の中心孔41bに嵌合固定されており、回転筒64の内部空間と中心孔41bが連通している。第二太陽ギヤ66の外周側には、第二太陽ギヤ66と同心をなし、かつ、第二太陽ギヤ66と同一平面上に位置する内外両歯ギヤ(第二内歯ギヤ)68が回転可能に配設されており、内外両歯ギヤ68の内周面には、内歯ギヤ51と同一仕様の内周歯69が形成されている。さらに、第二太陽ギヤ66と内外両歯ギヤ68の間には、第一遊星ギヤ55と同径で、かつ第一遊星ギヤ55と同一仕様の外周歯71を具備する2つの第二遊星ギヤ70が、第二太陽ギヤ66に関して対称な位置に位置している。第二遊星ギヤ70の中心孔70aには、従動軸57が回転可能に嵌合しており、両第二遊星ギヤ70の外周歯71は、内外両歯ギヤ68の内周歯69と第二太陽ギヤ66の外周歯65にそれぞれ噛合している。さらに、内外両歯ギヤ68の外周面全体には同一ピッチの外周歯72が形成されており、外周歯72には駆動ギヤ73の外周面全体に形成された同一ピッチの外周歯74が噛合している。駆動ギヤ73は、光源装置30に対して固定された位相差モータM2によって、その回転軸75回りに回転する。
そして、第二太陽ギヤ66、内外両歯ギヤ68、及び第二遊星ギヤ70によって第二遊星ギヤ機構GM2が構成されている。
The ends of the driven
The second planetary gear mechanism GM2 is configured by the
図2に示すように、チョッパモータM1の本体及び位相差モータM2の本体からはハーネス(配線)M1a、M2aが延びており、ハーネスM1a、M2aが、光源装置30に内蔵されたCPU(中央演算処理装置)等によって構成されるコントローラ(制御手段)35に電気的に接続されている。このコントローラ35は、チョッパモータM1及び位相差モータM2を制御し、かつ、CCD16からの輝度信号に基づいて、被写体の輝度値を演算するものである。さらに、光源装置30には自動調光スイッチS1とチョッパモータ制御ボタンS2と位相差モータ制御ボタンS3とが設けられており、これらはすべてコントローラ35に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2, harnesses (wirings) M1a and M2a extend from the main body of the chopper motor M1 and the main body of the phase difference motor M2, and the harnesses M1a and M2a are CPUs (central processing units) built in the
次に、駆動機構DM1及びロータリシャッタ40の動作について、主に図8及び図9を用いながら説明する。
駆動機構DM1の各構成要素には、チョッパモータM1及び位相差モータM2の駆動力が伝達されるが、駆動機構DM1の動作を理解し易くするために、まずはチョッパモータM1の駆動力のみを考える。
チョッパモータM1を時計方向に回転させると、駆動軸50と第一太陽ギヤ53が時計方向に速度SP1で回転する。すると、2つの第一遊星ギヤ55が従動軸57回りに反時計方向に自転し、かつ、駆動軸50を中心に時計方向に公転する。さらに、従動軸57によって第一キャリア58との同期がとられている(内歯ギヤ51と内外両歯ギヤ68に対して常に同一位相位置に位置する)第二キャリア61が時計方向に回転し、2つの第二遊星ギヤ70が、従動軸57回りに反時計方向に自転し、かつ、駆動軸50回りに時計方向に公転する。このときの第二遊星ギヤ70の自転速度及び公転速度は第一遊星ギヤ55と同じである。従って、第二太陽ギヤ66は時計方向に速度SP1で回転する。
Next, operations of the drive mechanism DM1 and the
The driving force of the chopper motor M1 and the phase difference motor M2 is transmitted to each component of the driving mechanism DM1, but in order to facilitate understanding of the operation of the driving mechanism DM1, only the driving force of the chopper motor M1 is considered first. .
When the chopper motor M1 is rotated in the clockwise direction, the
このように第二太陽ギヤ66は、チョッパモータM1から第一太陽ギヤ53と同じ回転速度SP1を得るが、第二太陽ギヤ66に位相差モータM2の駆動力が伝達されると、第二太陽ギヤ66はSP1とは異なる速度で回転する。
即ち、位相差モータM2がチョッパモータM1と逆方向に回転して内外両歯ギヤ68が時計方向に回転すると、内外両歯ギヤ68の回転力が第二遊星ギヤ70に伝達され、第二遊星ギヤ70の反時計方向の自転速度が、チョッパモータM1からの駆動力だけで回転する場合に比べて速くなる。従って、第二遊星ギヤ70と噛合している第二太陽ギヤ66は、第一太陽ギヤ53の回転速度SP1より速い回転速度SP2で時計方向に回転する。
一方、位相差モータM2をチョッパモータM1と同方向に回転させると、内外両歯ギヤ68が反時計方向に回転し、第二遊星ギヤ70の反時計方向の自転速度がチョッパモータM1の駆動力のみを受ける場合より遅くなるので、第二太陽ギヤ66の時計方向の自転速度は、上記SP1より遅いSP3となる。
Thus, the
That is, when the phase difference motor M2 rotates in the opposite direction to the chopper motor M1 and the inner and outer toothed gears 68 rotate clockwise, the rotational force of the inner and outer toothed gears 68 is transmitted to the second
On the other hand, when the phase difference motor M2 is rotated in the same direction as the chopper motor M1, the inner and outer toothed gears 68 are rotated counterclockwise, and the counterclockwise rotation speed of the second
このように第二太陽ギヤ66の回転速度SP2(SP3)と第一太陽ギヤ53の回転速度SP1の間に差が生じると、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の回転速度に差が生じるので、開口部40cと開口部40dの開口角θが5°〜90°の範囲内で徐々に変化する。
そして、第二開口角制御回転板42が第一開口角制御回転板41に対して反時計方向に相対回転し、図6に示すように開口角θが5°になりストッパピン42gが最小開口角規定用凹部41kに係合すると、開口角θがそれ以上小さくなるのが規制される。一方、第二開口角制御回転板42が第一開口角制御回転板41に対して時計方向に相対回転し、図7に示すように開口角θが90°になりストッパピン42pが最大開口角規定用凹部41mに係合すると、開口角θがそれ以上大きくなるのが規制される。
As described above, when a difference occurs between the rotation speed SP2 (SP3) of the
Then, the second opening angle
本実施形態の光源装置30は、このような動作を行う駆動機構DM1を利用した自動調光及び手動調光が可能である。自動調光及び手動調光は、電子内視鏡1の挿入部12を観察対象たる患者体内へ挿入し、ランプ31からの照明光により観察部位を照明して、コントローラ35がCCD16からの輝度信号に基づいて観察部位の輝度を常に検知した状態で行う。
自動調光スイッチS1をONにすると、自動調光スイッチS1から指令を受けたコントローラ35が、CCD16からの輝度信号に基づいてチョッパモータM1及び位相差モータM2の回転速度及び回転方向を自動制御し、開口部40cと開口部40dの開口角θを5°〜90°の間で変化させる。すると、ロータリシャッタ40を通過する照明光量が変化して、観察部位の輝度値が常に所望値となる。
The
When the automatic dimming switch S1 is turned on, the
手動調光は、自動調光スイッチをOFFにした上で、チョッパモータ制御ボタンS2と位相差モータ制御ボタンS3を手動操作することにより行う。
この場合はまず、チョッパモータ制御ボタンS2と位相差モータ制御ボタンS3により、チョッパモータM1及び位相差モータM2を回転させる。そして、開口部40cと開口部40dの開口角θが所望値となったら、位相差モータ制御ボタンS3により位相差モータM2を停止させ、開口部40cと開口部40dの開口角θを該所望値に保持する。このように位相差モータM2から第二太陽ギヤ66への駆動力を遮断し、チョッパモータM1だけで第二太陽ギヤ66を回転させると、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42は所望の開口角θを保ったまま同じ方向に同じ速度で回転する。さらに、チョッパモータ制御ボタンS2と位相差モータ制御ボタンS3を操作することにより、チョッパモータM1と位相差モータM2の回転速度を調整できるので、術者はライトガイド20に送る照明光の光量を手動により自由に調整できる。
Manual dimming is performed by manually operating the chopper motor control button S2 and the phase difference motor control button S3 after turning off the automatic dimming switch.
In this case, first, the chopper motor M1 and the phase difference motor M2 are rotated by the chopper motor control button S2 and the phase difference motor control button S3. When the opening angle θ between the
以上説明した本実施形態によれば、最小開口角規定用凹部41k及びストッパピン42gによって、ロータリシャッタ40の開口角θの最小角を5°に機械的に制限している。ロータリシャッタ40が開口角θ=5°(最小開口角)の状態で回転を停止(または第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42が相対回転を停止)した状態で、駆動機構DM1の駆動力によって開口角θを徐々に大きくしようとすると、チョッパモータM1(及び位相差モータM2)の回転始動時に、第一遊星ギヤ機構GM1及び第二遊星ギヤ機構GM2を構成するギヤ同士のバックラッシュや、外周歯72と外周歯74の間のバックラッシュの影響により、開口角θが直ちに増大しない(モータの回転角と開口角の大きさが比例しない)ことがある。しかし、従来のように開口角θの最小角を0°に設定する場合に比べると、5°の場合は術者が感じる照明光量の増減幅が小さい(感度が低い)ので、術者が感覚的に受ける影響を最小開口角が0°の場合に比べて小さくできる。
According to the present embodiment described above, the minimum angle of the opening angle θ of the
さらに機械的ストッパ機構(最小開口角規定用凹部41k、最大開口角規定用凹部41m、ストッパピン42g、及びストッパピン42p)によって、ロータリシャッタ40の開口角θを5°から90°の間に制限しているので、従来に比べてチョッパモータM1及び位相差モータM2をそれほど正確に制御させる必要がなくなる。即ち、従来は第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の相対回転角度(位相差)を検出するためのセンサを用い、このセンサの検出結果に基づいて駆動手段(モータ)を回転制御していたが、オーバーシュート(行き過ぎ)を防ぎ開口角θを正確に5°や90°にするためには、駆動手段を正確に制御する必要があった。
Further, the opening angle θ of the
また、駆動機構DM1のチョッパモータM1と位相差モータM2の本体は回転せず、それぞれのハーネス(配線)M1a、M2aがチョッパモータM1及び位相差モータM2の回転に伴って捻れたり曲折したりしないので、ハーネスM1a、M2aに対して特別な処理を行う必要がない。 Further, the main bodies of the chopper motor M1 and the phase difference motor M2 of the drive mechanism DM1 do not rotate, and the respective harnesses (wirings) M1a and M2a are not twisted or bent as the chopper motor M1 and the phase difference motor M2 rotate. Therefore, it is not necessary to perform special processing on the harnesses M1a and M2a.
次に、本発明の第二の実施形態について主に図10から図12を参照しながら説明する。なお、第一の実施形態と異なるのは駆動機構DM2のみであり、第一の実施形態と同じ部材には同じ符合を付すに止めて、その詳細な説明は省略する。
駆動軸50及びチョッパモータM1の駆動軸の周囲には、これらと同心をなし両端が開口する円筒形状の固定軸受ASが、光源装置30に固定された状態で設けられている。内外両歯ギヤ(第一内歯ギヤ)80は略円筒形状であり、そのチョッパモータM1側の面の中心部には、駆動軸50と同心をなす円筒状嵌合部80aが一体的に形成されている。そして、この円筒状嵌合部80aが固定軸受ASに、駆動軸50回りに相対回転可能として嵌合している。内外両歯ギヤ80は内歯ギヤ51と同径であり、その第一開口角制御回転板41側の端面には、駆動軸50と同心をなす円形開口が形成されている。そして、この円形開口全周には内周歯52と同一仕様の内周歯81が形成されており、第一開口角制御回転板41側の端部の外周面全体には、外周歯72と同一仕様の外周歯82が形成されている。そして、外周歯82には、光源装置30に対して固定された位相差モータM2によって回転駆動される駆動ギヤ73の外周歯74が噛合している。
内歯ギヤ(第二内歯ギヤ)83は内外両歯ギヤ68と同径で、その内周面全体には内周歯69と同一仕様の内周歯84が形成されており、第二太陽ギヤ66と同心をなしている。この内歯ギヤ83は光源装置30に固定されており回転不能である(内歯ギヤ83が固定部材であることを示すために、図10では内歯ギヤ83にハッチングを付している)。
本実施形態では、内外両歯ギヤ80、第一太陽ギヤ53、及び第一遊星ギヤ55によって第一遊星ギヤ機構GM1が構成されており、第二太陽ギヤ66、内外両歯ギヤ83、及び第二遊星ギヤ70によって第二遊星ギヤ機構GM2が構成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference mainly to FIGS. Note that only the drive mechanism DM2 is different from the first embodiment, and the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
Around the
The internal gear (second internal gear) 83 has the same diameter as the internal and
In the present embodiment, the first planetary gear mechanism GM1 is constituted by the inner and outer both
次に、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の回転動作について説明する。
まず、自動調光スイッチS1をONにした場合について説明する。
コントローラ35がCCD16からの輝度信号に基づいてチョッパモータM1を回転させると、チョッパモータM1の回転力は、第一の実施形態と同じ経路で第二太陽ギヤ66に伝わるので、第一太陽ギヤ53、第二太陽ギヤ66、及び第二開口角制御回転板42が全てSP1の速度で回転する。コントローラ35がCCD16からの輝度信号に基づいて、位相差モータM2をチョッパモータM1と逆方向に回転させると、内外両歯ギヤ80が第一遊星ギヤ55の自転方向とは逆向きに回転し、第一遊星ギヤ55の自転速度が増速されるので、第一太陽ギヤ53、駆動軸50及び第一開口角制御回転板41の回転速度は第二太陽ギヤ66の自転速度SP1より速いSP2となる。すると、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の間に回転速度差が生じ、開口部40cと開口部40dの開口角θが5°〜90°の範囲で変化するので、ロータリシャッタ40を透過する照明光量が自動的に変化し、観察部位が常に所望の輝度値となる。
一方、コントローラ35がCCD16からの輝度信号に基づいて位相差モータM2をチョッパモータM1と同方向に回転させると、内外両歯ギヤ80の回転方向と第一遊星ギヤ55の自転方向が同じになり、第一遊星ギヤ55の自転速度は位相差モータM2が停止している場合より遅くなり、第一太陽ギヤ53、駆動軸50及び第一開口角制御回転板41の回転速度SP3はSP1より遅くなる。すると、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の間に回転速度差が生じ、開口部40cと開口部40dの開口角θが5°〜90°の範囲で変化するので、ロータリシャッタ40を透過する照明光量が自動的に変化し、観察部位が常に所望の輝度値となる。
Next, the rotation operation of the first opening angle
First, a case where the automatic dimming switch S1 is turned on will be described.
When the
On the other hand, when the
一方、自動調光スイッチをOFFにした上で、チョッパモータ制御ボタンS2と位相差モータ制御ボタンS3を操作すれば、本実施形態でも手動調光を行える。
まずチョッパモータ制御ボタンS2と位相差モータ制御ボタンS3を手動操作して、チョッパモータM1及び位相差モータM2を回転させ、開口部40cと開口部40dの開口角θが所望値となったら、位相差モータ制御ボタンS3を操作して位相差モータM2を停止させ、その後はチョッパモータM1のみによって第一太陽ギヤ53を回転させる。このように位相差モータM2が停止して内外両歯ギヤ80を固定し、チョッパモータM1の駆動力のみによって駆動機構DM2を動作させると、上述のように第一太陽ギヤ53と第二太陽ギヤ66が同じ方向に同じ速度SP1で回転し、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42が所望の開口角θを保ったまま同方向に回転する。従って、術者はライトガイド20に送る照明光の光量を手動により自由に調整できる。
On the other hand, if the chopper motor control button S2 and the phase difference motor control button S3 are operated after turning off the automatic dimming switch, manual dimming can be performed also in this embodiment.
First, the chopper motor control button S2 and the phase difference motor control button S3 are manually operated to rotate the chopper motor M1 and the phase difference motor M2. When the opening angle θ of the
この実施形態でも、第一の実施形態と同様の効果が得られ、さらに、内外両歯ギヤ80の円筒状嵌合部80aが、固定軸受ASによって回転自在に軸支されているので、内外両歯ギヤ80の重量は駆動軸50には伝わらない。従って、内外両歯ギヤ68の重量が第二遊星ギヤ70を介して駆動軸50に伝わる第一の実施形態の駆動機構DM1に比べて、駆動軸50やチョッパモータM1に掛かる負荷を軽減できる。
Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and furthermore, the cylindrical
最後に本発明の第三の実施形態について主に図13及び図14を参照しながら説明する。なお、第一の実施形態と同じ部材には同じ符合を付すに止めて、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の駆動機構DM3は以下のような構造となっている。
第一開口角制御回転板41の中心に一体的に突設された、第一開口角制御回転板41に対して直交する(光軸31aと平行な)駆動軸(回転軸)90は、光源装置30に対して固定されたチョッパモータM1によってその軸心回りに回転させられる。第一開口角制御回転板41の第二開口角制御回転板42との対向面(駆動軸90と反対側の面)には、駆動軸90と同心をなす略円筒形状の第一内外両歯ギヤ(第一内歯ギヤ)91が突設されている。第一内外両歯ギヤ91の第二開口角制御回転板42側の端面には、駆動軸90と同心をなす円形開口が形成されており、この円形開口全周には内周歯52と同一仕様の内周歯92が形成されている。この円形開口の中心部には、光源装置30に対して固定されている第一太陽ギヤ53が内周歯92と同心をなすように位置している(第一太陽ギヤ53が固定部材であることを示すために、図13では第一太陽ギヤ53にハッチングを付している)。本実施形態の第一太陽ギヤ53は第一の実施形態の第一太陽ギヤ53とは異なり、その中心部に孔を具備していない。第一太陽ギヤ53の外周歯54と第一内外両歯ギヤ91の内周歯92とには2つの第一遊星ギヤ55の外周歯56がそれぞれ噛合しており、2つの第一遊星ギヤ55は第一太陽ギヤ53に関して対称な位置に位置している。2つの第一遊星ギヤ55をそれぞれ貫通する(固着されている)従動軸57のチョッパモータM1側の端部同士は第一キャリア58によって連結されている。本実施形態の第一キャリア58は、第一の実施形態の第一キャリア58とは異なり中心孔59を具備していない。
Finally, a third embodiment of the present invention will be described with reference mainly to FIGS. The same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The drive mechanism DM3 of this embodiment has the following structure.
A drive shaft (rotating shaft) 90 that is integrally projected at the center of the first opening angle
第二開口角制御回転板42の中心部には円形の貫通孔94が穿設されており、この貫通孔94を貫通する、駆動軸90と同軸の(光軸31aと平行な)駆動軸(回転軸)95のチョッパモータM1と反対側の端部には、光源装置30に対して固定された位相差モータM2が接続されており、この位相差モータM2によって駆動軸95はその軸心回りに回転させられる。駆動軸95の位相差モータM2と反対側の端部は、第二太陽ギヤ66の中心部に穿設された取付孔66aに嵌合固定されている。第二開口角制御回転板42の第一開口角制御回転板41側の面には、第一内外両歯ギヤ91と同心をなす略円筒形状の第二内外両歯ギヤ(第二内歯ギヤ)96が突設されている。第二内外両歯ギヤ96の第一開口角制御回転板41側の端面には、駆動軸95と同心をなす円形開口が形成されており、この円形開口全周には内周歯92と同一仕様の内周歯97が形成されている。第二太陽ギヤ66の外周歯65と第二内外両歯ギヤ96の内周歯97には2つの第二遊星ギヤ70の外周歯71がそれぞれ噛合しており、2つの第二遊星ギヤ70は第二太陽ギヤ66に関して対称な位置に位置している。2つの第二遊星ギヤ70の中心孔70aを従動軸57が相対回転可能に貫通しており、両従動軸57の位相差モータM2側の端部同士は、第二キャリア61によって連結されている。この第二キャリア61の中心部には、駆動軸95が相対回転可能に貫通する円形の貫通孔98が穿設されている。
本実施形態では、第一内外両歯ギヤ91、第一太陽ギヤ53、及び第一遊星ギヤ55によって第一遊星ギヤ機構GM1が構成されており、第二太陽ギヤ66、第二内外両歯ギヤ96、及び第二遊星ギヤ70によって第二遊星ギヤ機構GM2が構成されている。
A circular through
In the present embodiment, the first planetary gear mechanism GM1 is configured by the first inner / outer both-
次に、駆動機構DM3の動作と、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の回転動作について説明する。
まず、自動調光スイッチS1をONにした場合について説明する。
コントローラ35がCCD16からの輝度信号に基づいてチョッパモータM1を回転させると、第一内外両歯ギヤ91が速度SP1で回転し、第一遊星ギヤ55が第一内外両歯ギヤ91の回転方向と逆方向に自転しながら第一内外両歯ギヤ91と同方向に公転する。すると、従動軸57及び第二キャリア61によって第一遊星ギヤ55との同期が図られている第二遊星ギヤ70が第一遊星ギヤ55と同じ方向に同じ速度で自転及び公転し、第二内外両歯ギヤ96が第一内外両歯ギヤ91と同方向に速度SP1で回転する。
チョッパモータM1が回転した状態で、コントローラ35がCCD16からの輝度信号に基づいて位相差モータM2をチョッパモータM1と同方向に回転させると第二太陽ギヤ66が同じ方向に回転するので、第二遊星ギヤ70の自転速度が速くなる。従って、第二内外両歯ギヤ96が第一内外両歯ギヤ91と同方向にSP1より速い速度SP2で回転する。すると、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の間に回転速度差が生じ、開口部40cと開口部40dの開口角θが5°〜90°の範囲で変化するので、ロータリシャッタ40を透過する照明光量が自動的に変化し、観察部位が常に所望の輝度値となる。
一方、コントローラ35がCCD16からの輝度信号に基づいて位相差モータM2をチョッパモータM1と逆方向に回転させ、第二太陽ギヤ66を第二遊星ギヤ70の自転方向と同方向に回転させると、第二遊星ギヤ70の自転速度が遅くなり、その結果、第二内外両歯ギヤ96が第一内外両歯ギヤ91と同方向にSP1より遅い速度SP3で回転する。すると、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の間に回転速度差が生じ、開口部40cと開口部40dの開口角θが5°〜90°の範囲で変化するので、ロータリシャッタ40を透過する照明光量が自動的に変化し、観察部位が常に所望の輝度値となる。
Next, the operation of the drive mechanism DM3 and the rotation operations of the first opening angle
First, a case where the automatic dimming switch S1 is turned on will be described.
When the
If the
On the other hand, when the
一方、自動調光スイッチをOFFにした上で、チョッパモータ制御ボタンS2と位相差モータ制御ボタンS3を操作すれば、本実施形態でも手動調光を行える。
まずチョッパモータ制御ボタンS2と位相差モータ制御ボタンS3を手動操作して、チョッパモータM1及び位相差モータM2を回転させ、開口部41c、41dと開口部42c、開口部42dの開口角θが所望値となったら、位相差モータ制御ボタンS3を操作して位相差モータM2を停止させ、その後はチョッパモータM1のみによって第一内外両歯ギヤ91及び第二内外両歯ギヤ96を回転させる。このように位相差モータM2が停止し第二内外両歯ギヤ96が固定されると、第一内外両歯ギヤ91と第二内外両歯ギヤ96は同じ方向に同じ速度で回転するので、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42が所望の開口角θを保ったまま回転する。従って、術者はライトガイド20に送る照明光の光量を手動により自由に調整できる。
以上説明した本実施形態でも、第一の実施形態と同様の効果が得られる。
On the other hand, if the chopper motor control button S2 and the phase difference motor control button S3 are operated after turning off the automatic dimming switch, manual dimming can be performed also in this embodiment.
First, the chopper motor control button S2 and the phase difference motor control button S3 are manually operated to rotate the chopper motor M1 and the phase difference motor M2, and the opening angles 41c and 41d, the opening
In the present embodiment described above, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
以上、本発明について上記各実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は第一から第三の実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
例えば、開口角θの最小角を5°に設定したが、最小角は0°より大きく0°に近い角度であれば5°以外の角度、例えば2°〜3°であってもよい。即ち、上記各ギヤの間に存在するバックラッシュの総和に起因して第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の間に角度θ°の位相差が生じるとすれば、最小角θminは0°<θmin°<θ°の範囲で設定できる。なお、上記θの代わりに、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42の相対移動分解能に相当する角度θα(θより僅かに大きい)を用いても良い。
また、ストッパピン42g及びストッパピン42pを第一開口角制御回転板41に設け、最小開口角規定用凹部41k及び最大開口角規定用凹部41mを第二開口角制御回転板42に設けて実施してもよい。
さらに、第一の実施形態において、内外両歯ギヤ68を第二の実施形態の内外両歯ギヤ80と同様に略円筒形状とし、その円筒状嵌合部を、回転筒64の外周側に位置する(光源装置30に固定された)固定軸受ASで回転自在に支持してもよい。このようにすれば、内外両歯ギヤ68の重量が第二遊星ギヤ70を介して駆動軸50に伝わらなくなるので、駆動軸50やチョッパモータM1に掛かる負荷を軽減できる。また、第三の実施形態において、第一開口角制御回転板41と第二開口角制御回転板42に円筒状嵌合部を一体に設け、各円筒状嵌合部を、駆動軸90と駆動軸95の外周側に位置する2つの固定軸受ASでそれぞれ回転自在に支持してもよい。このようにすれば、第一内外両歯ギヤ91、第二内外両歯ギヤ96の重量が第一遊星ギヤ55、第二遊星ギヤ70を介して駆動軸90、駆動軸95に伝わらなくなるので、駆動軸90、駆動軸95、チョッパモータM1、及び位相差モータM2に掛かる負荷を軽減できる。
As described above, the present invention has been described with reference to each of the above-described embodiments, but the present invention is not limited to the first to third embodiments, and is improved or within the scope of the idea of the present invention or the idea of the present invention. It can be changed.
For example, although the minimum angle of the opening angle θ is set to 5 °, the minimum angle may be an angle other than 5 °, for example, 2 ° to 3 ° as long as the minimum angle is greater than 0 ° and close to 0 °. That is, if a phase difference of an angle θ ° occurs between the first opening angle
Further, the
Further, in the first embodiment, the inner and outer both teeth gear 68 is substantially cylindrical like the inner and outer both teeth gear 80 of the second embodiment, and the cylindrical fitting portion is positioned on the outer peripheral side of the
1 電子内視鏡
15 対物光学系
16 CCD(撮像素子)
18 画像処理装置
19 表示装置
20 ライトガイド
30 光源装置
31 ランプ(光源)
31a 光軸
35 コントローラ(制御手段)
40 ロータリシャッタ
41 第一開口角制御回転板
41a 中央部
41b 中心孔
41c 41d 開口部
41e 41f 遮光部
41g 41t 突部
41h 中心
41i 41j 側面
41k 最小開口角規定用凹部(機械的ストッパ)
41m 最大開口角規定用凹部(機械的ストッパ)
42 第二開口角制御回転板
42a 円盤部
42b 中心孔
42c 42d 開口部
42e 42f 遮光部
42g 42p ストッパピン(機械的ストッパ)
42h 中心
50 駆動軸(回転軸)
51 内歯ギヤ(第一内歯ギヤ)
52 内周歯
53 第一太陽ギヤ
54 外周歯
55 第一遊星ギヤ
55a 取付孔
56 外周歯
57 従動軸
58 第一キャリア(キャリア)
59 中心孔
60 係合孔
61 第二キャリア(キャリア)
62 係合孔
63 取付孔
64 回転筒
65 外周歯
66 第二太陽ギヤ
66a 取付孔
67 中心孔
68 内外両歯ギヤ(第二内歯ギヤ)
69 内周歯
70 第二遊星ギヤ
70a 中心孔
71 外周歯
72 外周歯
73 駆動ギヤ
74 外周歯
75 中心回転軸
80 内外両歯ギヤ(第一内歯ギヤ)
80a 円筒状嵌合部
81 内周歯
82 外周歯
83 内歯ギヤ(第二内歯ギヤ)
84 内周歯
90 駆動軸(回転軸)
91 第一内外両歯ギヤ(第一内歯ギヤ)
92 内周歯
94 貫通孔
95 駆動軸(回転軸)
96 第二内外両歯ギヤ(第二内歯ギヤ)
97 内周歯
98 貫通孔
AS 固定軸受
DM1 DM2 DM3 駆動機構
GM1 第一遊星ギヤ機構
GM2 第二遊星ギヤ機構
M1 チョッパモータ(モータ)
M2 位相差モータ
S1 自動調光スイッチ
S2 チョッパモータ制御ボタン
S3 位相差モータ制御ボタン
1
18
40
41m Concave for maximum opening angle (mechanical stopper)
42 Second opening angle
51 Internal gear (first internal gear)
52 Inner
59
62
69 Inner
80a
84 Inner
91 1st internal and external gears (1st internal gear)
92 Inner
96 Second internal / external gear (second internal gear)
97 Inner
M2 Phase difference motor S1 Automatic dimming switch S2 Chopper motor control button S3 Phase difference motor control button
Claims (10)
ロータリシャッタの回転軸と同軸の第一内歯ギヤ、この第一内歯ギヤと同軸の第一太陽ギヤ、及びこの第一内歯ギヤと第一太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤを有する第一遊星ギヤ機構と;
ロータリシャッタの回転軸と同軸で第一内歯ギヤと同一仕様の第二内歯ギヤ、この第二内歯ギヤと同軸で第一太陽ギヤと同一仕様の第二太陽ギヤ、及びこの第二内歯ギヤと第二太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤと同一仕様の第二遊星ギヤを有する第二遊星ギヤ機構と;
第一と第二の遊星ギヤを、第一と第二の内歯ギヤに対して同一位相位置に保持しかつ該第一と第二の遊星ギヤの相対回転を自由にして支持する、ロータリシャッタの回転軸を中心に回動自由なキャリアと;
を有し、
第一遊星ギヤ機構の第一太陽ギヤと第一内歯ギヤの一方を固定して、他方を一方の開口角制御回転板と一緒にモータで回転駆動し、
第二遊星ギヤ機構の第二太陽ギヤと第二内歯ギヤの一方を、他方の開口角制御回転板と一緒に位相差モータで駆動し、
一対の開口角制御回転板の間に、該一対の開口角制御回転板の上記開口部同士の間に形成される開口角の最小開口角を0°より大きい所定角に制限する機械的ストッパを設けたことを特徴とする電子内視鏡用光源装置。 A light source, and a rotary shutter whose rotation axis is arranged in parallel with the optical axis of the light source and shields the illumination light incident from the light source or emits the light toward the light guide, the rotary shutter having a relative rotation Integral rotation can be selected, and each has a pair of coaxial opening angle control rotating plates provided with light shielding portions and openings alternately in the rotation direction, and the pair of opening angle control rotating plates are rotated relative to each other. A light source device for an electronic endoscope that adjusts the amount of emitted light by changing the opening angle of the opening as a whole rotary shutter and rotating it integrally.
A first internal gear that is coaxial with the rotary shaft of the rotary shutter, a first sun gear that is coaxial with the first internal gear, and a first planetary gear that meshes simultaneously with the first internal gear and the first sun gear. One planetary gear mechanism;
A second internal gear that is coaxial with the rotary shaft of the rotary shutter and has the same specifications as the first internal gear, a second sun gear that is coaxial with the second internal gear and has the same specifications as the first sun gear, and this second internal gear A second planetary gear mechanism having a second planetary gear of the same specification as the first planetary gear meshing simultaneously with the tooth gear and the second sun gear;
A rotary shutter that holds the first and second planetary gears in the same phase with respect to the first and second internal gears and supports the relative rotation of the first and second planetary gears freely. A carrier that is free to rotate around the axis of rotation;
Have
One of the first sun gear and the first internal gear of the first planetary gear mechanism is fixed, and the other is rotated by a motor together with one opening angle control rotating plate,
One of the second sun gear and the second internal gear of the second planetary gear mechanism is driven by a phase difference motor together with the other opening angle control rotating plate,
A mechanical stopper is provided between the pair of opening angle control rotating plates to limit the minimum opening angle of the opening angle formed between the openings of the pair of opening angle control rotating plates to a predetermined angle greater than 0 °. A light source device for an electronic endoscope characterized by the above.
上記各ギヤの間に存在するバックラッシュの総和に起因して上記一対の開口角制御回転板の間に角度θ°の位相差が生じるとき、上記最小開口角θminを、
0°<θmin°<θ°となるように設定した電子内視鏡用光源装置。 The light source device for an electronic endoscope according to claim 1,
When a phase difference of an angle θ ° occurs between the pair of opening angle control rotating plates due to the total backlash existing between the gears, the minimum opening angle θmin is
A light source device for an electronic endoscope set to satisfy 0 ° <θmin ° <θ °.
第一内歯ギヤを固定し、
上記モータが、第一太陽ギヤと一方の開口角制御回転板を原動駆動し、
位相差モータが第二内歯ギヤを駆動する電子内視鏡用光源装置。 The light source device for an electronic endoscope according to claim 1 or 2,
Fixing the first internal gear,
The motor drives the first sun gear and one opening angle control rotary plate,
A light source device for an electronic endoscope in which a phase difference motor drives a second internal gear.
第一太陽ギヤを固定し、
上記モータが、第一内歯ギヤと一方の開口角制御回転板を一緒に回転駆動し、
上記位相差モータが上記第二太陽ギヤを回転駆動する電子内視鏡用光源装置。 The light source device for an electronic endoscope according to claim 1 or 2,
Fixing the first sun gear,
The motor rotates the first internal gear and one opening angle control rotating plate together,
A light source device for an electronic endoscope in which the phase difference motor rotationally drives the second sun gear.
ロータリシャッタの回転軸と同軸の第一内歯ギヤ、この第一内歯ギヤと同軸の第一太陽ギヤ、及びこの第一内歯ギヤと第一太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤを有する第一遊星ギヤ機構と;
ロータリシャッタの回転軸と同軸で第一内歯ギヤと同一仕様の第二内歯ギヤ、この第二内歯ギヤと同軸で第一太陽ギヤと同一仕様の第二太陽ギヤ、及びこの第二内歯ギヤと第二太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤと同一仕様の第二遊星ギヤを有する第二遊星ギヤ機構と;
第一と第二の遊星ギヤを、第一と第二の内歯ギヤに対して同一位相位置に保持しかつ該第一と第二の遊星ギヤの相対回転を自由にして支持する、ロータリシャッタの回転軸を中心に回動自由なキャリアと;
を有し、
第二内歯ギヤを固定し、
第二太陽ギヤと一方の開口角制御回転板とを一緒に回転するようにし、
モータにより第一太陽ギヤと他方の開口角制御回転板とを原動駆動し、
位相差モータにより第一内歯ギヤを駆動し、
一対の開口角制御回転板の間に、該一対の開口角制御回転板の上記開口部同士の間に形成される開口角の最小開口角を0°より大きい所定角に制限する機械的ストッパを設けたことを特徴とする電子内視鏡用光源装置。 A light source, and a rotary shutter whose rotation axis is arranged in parallel with the optical axis of the light source and shields the illumination light incident from the light source or emits the light toward the light guide, the rotary shutter having a relative rotation Integral rotation can be selected, and each has a pair of coaxial opening angle control rotating plates provided with light shielding portions and openings alternately in the rotation direction, and the pair of opening angle control rotating plates are rotated relative to each other. A light source device for an electronic endoscope that adjusts the amount of emitted light by changing the opening angle of the opening as a whole rotary shutter and rotating it integrally.
A first internal gear that is coaxial with the rotary shaft of the rotary shutter, a first sun gear that is coaxial with the first internal gear, and a first planetary gear that meshes simultaneously with the first internal gear and the first sun gear. One planetary gear mechanism;
A second internal gear that is coaxial with the rotary shaft of the rotary shutter and has the same specifications as the first internal gear, a second sun gear that is coaxial with the second internal gear and has the same specifications as the first sun gear, and this second internal gear A second planetary gear mechanism having a second planetary gear of the same specification as the first planetary gear meshing simultaneously with the tooth gear and the second sun gear;
A rotary shutter that holds the first and second planetary gears in the same phase with respect to the first and second internal gears and supports the relative rotation of the first and second planetary gears freely. A carrier that is free to rotate around the axis of rotation;
Have
Fix the second internal gear,
The second sun gear and one opening angle control rotating plate are rotated together,
The motor drives the first sun gear and the other opening angle control rotary plate,
The first internal gear is driven by the phase difference motor,
A mechanical stopper is provided between the pair of opening angle control rotating plates to limit the minimum opening angle of the opening angle formed between the openings of the pair of opening angle control rotating plates to a predetermined angle greater than 0 °. A light source device for an electronic endoscope characterized by the above.
上記各ギヤの間に存在するバックラッシュの総和に起因して上記一対の開口角制御回転板の間に角度θ°の位相差が生じるとき、上記最小開口角θminを、
0°<θmin°<θ°となるように設定した電子内視鏡用光源装置。 The light source device for an electronic endoscope according to claim 5,
When a phase difference of an angle θ ° occurs between the pair of opening angle control rotating plates due to the total backlash existing between the gears, the minimum opening angle θmin is
A light source device for an electronic endoscope set to satisfy 0 ° <θmin ° <θ °.
ギヤ軸受によって第一内歯ギヤを回転自在に支持した電子内視鏡用光源装置。 The light source device for an electronic endoscope according to claim 5 or 6,
A light source device for an electronic endoscope in which a first internal gear is rotatably supported by a gear bearing.
上記機械的ストッパが、
一方の開口角制御回転板に形成された最小開口角規定用凹部と、
他方の開口角制御回転板に突設された、該最小開口角規定用凹部に係合することにより上記最小開口角を規定するストッパピンとを具備する電子内視鏡用光源装置。 The light source device for an electronic endoscope according to any one of claims 1 to 7,
The mechanical stopper is
A recess for defining a minimum aperture angle formed on one aperture angle control rotating plate;
A light source device for an electronic endoscope, comprising: a stopper pin that defines the minimum opening angle by engaging with a recess for defining the minimum opening angle that is provided on the other opening angle control rotating plate.
一方の開口角制御回転板に形成された最大開口角規定用凹部と、
他方の開口角制御回転板に突設された、該最大開口角規定用凹部に係合することにより上記開口角の最大開口角を規定するストッパピンと、を具備する電子内視鏡用光源装置。 The light source device for an electronic endoscope according to claim 8, further comprising:
A recess for defining the maximum aperture angle formed on one aperture angle control rotating plate;
A light source device for an electronic endoscope, comprising: a stopper pin that defines a maximum opening angle of the opening angle by engaging with a recess for defining the maximum opening angle provided on the other opening angle control rotating plate.
操作部と、
該操作部から延び、観察対象内部に挿入される挿入部と、
前記操作部及び前記挿入部に内挿され、その先端が前記挿入部先端まで延びるライトガイドと、
前記ライトガイドに照明光を与える前記光源装置と、を備えることを特徴とする電子内視鏡装置。
An electronic endoscope apparatus comprising the electronic endoscope light source device according to any one of claims 1 to 9,
An operation unit;
An insertion portion extending from the operation portion and inserted into the observation target;
A light guide that is inserted into the operation portion and the insertion portion, and whose tip extends to the tip of the insertion portion;
An electronic endoscope apparatus comprising: the light source device that provides illumination light to the light guide.
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