JP5231137B2 - 内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡に配設される対物光学系の光学特性を可変させる撮像ユニットを備えた内視鏡に関する。

周知の如く、電子内視鏡は、生体の体内（体腔内）の観察、処置等、又は工業用のプラント設備内の検査、修理等のため広く用いられている。近年においては、観察光学系を撮影光軸方向に移動することで、撮影像のピント調整のフォーカシング機能、又はワイドズーミング／テレズーミングを行うズーミング機能のため、焦点距離を変更することができる撮像ユニットが用いられているものがある。
このような、焦点距離を変更できる撮像ユニットである撮像装置は、内視鏡に限らず、種々の撮影機に用いられている。
例えば、特許文献１には、焦点調整のために一部のレンズのみを移動させることができるレンズ鏡筒および撮像装置が開示されている。この従来の撮像装置は、形状記憶合金ばねの発熱を利用して、可動レンズ部を光軸方向に移動させる技術が開示されている。

また、例えば、特許文献２には、オートフォーカス機能での動作のバラツキを小さくするレンズユニットが開示されている。この従来のレンズユニットは、レンズ群を収めた鏡筒の初期位置を設定するバネを形状記憶合金により形成した技術が開示されている。

さらに、特許文献１、及び特許文献２に用いられている形状記憶合金は、温度変化により変形（歪み）して形状変化するものが開示されているが、例えば、特許文献３に記載されるような、磁力（磁場）により、変形（歪み）して形状変化する磁性形状記憶合金も提案されている。
特開２００５−２７５２７０号公報 特開２００７−２１９４０９号公報 特開２００３−９６５２９号公報

しかしながら、特許文献１、及び特許文献２に記載されるような、従来の撮像ユニット（撮像装置）は、温度変化により歪量（伸縮量）が変化する形状記憶合金を用いたアクチュエータ装置により、オートフォーカス機能、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を進退移動して光学特性を可変しているため、形状記憶合金が加熱、または冷却される時間に応じて歪量が変化するため伸縮の応答速度が温度変化に左右されてしまい、移動レンズ枠の進退移動の応答性が悪いという問題がある。

また、特許文献３に記載されるような磁性形状記憶合金は、磁場の発生、及び消滅により歪量が変化し、伸縮の応答性が良いため、撮像装置の移動レンズ枠を進退移動させるアクチュエータ装置に適している。しかし、この磁性形状記憶合金を用いて、移動レンズ枠を進退移動させるには、磁性形状記憶合金の歪量（伸縮量）が温度変化により形状が変化する形状記憶合金の歪量に比べて非常に小さいために移動レンズ枠を所望に移動させる移動量を得ることが困難であるという問題がある。

また、従来の撮像装置は、形状記憶合金が発熱するため、この形状記憶合金の周囲の部材が熱的な影響が与えられ不具合が生じる可能性がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、その目的とするところは、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を進退移動して光学特性を可変するときの応答性が向上すると共に、内部の部材に影響を与えることなく、安定して確実に移動レンズを進退移動させることができる内視鏡を実現することである。

上記目的を達成するため本発明の一態様による内視鏡は、先端部に撮像ユニットが内蔵された長尺な挿入部を備えた内視鏡であって、 前記撮像ユニットに設けられ、光学レンズを光軸方向の前後に進退させて光学特性を変更する移動レンズユニットと、少なくとも一端が前記挿入部に設けられ、該一端に前記移動レンズユニットと接続される強磁性形状記憶合金ワイヤと、前記挿入部に設けられ、前記強磁性形状記憶合金ワイヤが挿通される磁界発生コイルと、前記磁界発生コイルに磁場を発生消滅させて、前記強磁性形状記憶合金ワイヤの歪量を可変制御する可変制御手段と、を備えている。

また、本発明の他の態様による内視鏡は、先端部に撮像ユニットが内蔵された長尺な挿入部を備えた内視鏡であって、前記撮像ユニットに設けられ、光学レンズを光軸方向の前後に進退させて光学特性を変更する、一部が強磁性材料から形成された移動レンズユニットと、該移動レンズユニットの外周に配設された磁石と、少なくとも一端が前記挿入部に設けられ、該一端が前記磁石に当接するように磁性体から形成された固定具と接続される強磁性形状記憶合金ワイヤと、前記挿入部に設けられ、前記強磁性形状記憶合金ワイヤが挿通される磁界発生コイルと、前記磁界発生コイルに磁場を発生消滅させて、前記強磁性形状記憶合金ワイヤの歪量を可変制御する可変制御手段と、を備えている。

本発明によれば、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を進退移動して光学特性を可変するときの応答性が向上すると共に、内部の部材に影響を与えることなく、安定して確実に移動レンズを進退移動させることができる内視鏡を実現することができる。

以下、図面に基づく実施の形態によって本発明を説明する。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明について、図１から図６を用いて説明する。尚、図１から図６は、本発明の第１の実施の形態に係り、図１は電子内視鏡システムの全体を示す構成図、図２は内視鏡の先端部の内部構成を示す断面図、図３は移動レンズ枠がワイド端位置の状態の撮像ユニットの構成を示す断面図、図４は図３の円ＩＶで示す範囲を拡大した撮像ユニットの断面図、図５はテレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図６は円ＶＩで示す範囲を拡大した撮像ユニットの断面図である。

図１に示すように、本実施の形態の電子内視鏡システム（以下、単に内視鏡システムという）１は、電子内視鏡装置（以下、単に内視鏡という）２、と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、カラーモニタ５と、が電気的に接続されて構成されている。

内視鏡２は、挿入部９と、この挿入部９が延設された操作部１０と、を有し、操作部１０から延出するユニバーサルコード１７がスコープコネクタ１８を介して、光源装置３と接続されている。また、スコープコネクタ１８からは、コイル状のスコープケーブル１９が延設されている。そして、このスコープケーブル１９の他端部には、電気コネクタ部２０が設けられ、この電気コネクタ部２０がビデオプロセッサ４に接続されている。

挿入部９は、先端から順に、先端部６と、湾曲部７と、可撓管部８と、が連設されて構成されている。先端部６の先端面には、図示しない先端開口部、観察窓、複数の照明窓、観察窓洗浄口、及び観察物洗浄口が配設されている。

観察窓の背面側には、先端部６に内蔵される後述する撮像ユニットが配設されている。また、複数の照明窓の背面側には、光源装置３からの照明光を伝送する、先端部６からユニバーサルコード１７の内部に挿通配置された、図示しないライトガイドバンドルが設けられている。

先端部６には、図示しない観察窓洗浄ノズルが設けられている。この観察窓洗浄ノズルは、先端部６からユニバーサルコード１７の内部に挿通する、図示しない洗浄チューブの開口部を構成している。これら洗浄チューブは、図示しない洗浄水が貯留された洗浄タンク、及びコンプレッサと光源装置３側で接続されている。

操作部１０は、挿入部９が延出する折れ止め部１１と、下部側の側部に配設される鉗子口１２と、中途部のグリップ部を構成する操作部本体１３と、上部側に設けられた２つの湾曲操作ノブ１４，１５からなる湾曲操作部１６と、送気送水制御部２１と、吸引制御部２２と、複数のスイッチから構成された主に撮像機能（例えば、ズーミング機能）を操作する複数のスイッチ部２３と、から構成されている。尚、操作部１０の鉗子口１２は、先端部６の先端開口部まで主に挿入部９内に挿通配置された処置具チャンネル１２ｂ（図２参照）の一開口部を構成している。

次に、主に内視鏡２の先端部６の構成について、図２から図６を用いて、以下に説明する。
図２に示すように、先端部６は、内部に撮像ユニット３０が配設されている。この撮像ユニット３０は、硬質な先端硬性部材２４に嵌挿配置され、側面方向からセットビス２７により先端硬性部材２４に固定される。また、撮像ユニット３０の先端側の外周部には、水密用のＯリング２８が配設されている。この先端硬性部材２４の先端部分を覆うように、先端部６の先端面を構成する先端カバー２５が接着固定されている。
尚、先端カバー２５に形成される孔部である先端開口部は、上述したように、先端部６内の処置具チャンネル１２ｂの開口部を構成する。また、先端部６と湾曲部７の外形を形成するように、先端硬性部材２４の外周、及び湾曲部７内の湾曲駒２６を一体的に被覆するゴム製の先端挿入部被覆部材１２ａが設けられている。この先端挿入部被覆部材１２ａの先端外周部は、糸巻接着部２９により、先端部６に固定されている。

また、先端硬性部材２４には、図示しないが、撮像ユニット３０、及び処置具チャンネル１２ｂの他、照明光を導光するライトガイドバンドルの先端部分と、先端部６の観察窓などを洗浄したり、体腔内へ送気したりするための上述した観察窓洗浄ノズル、及び洗浄チューブに連通する管路の先端部分と、湾曲部７を湾曲操作するための複数のアングルワイヤの先端部分と、が固設されている。

尚、これら観察窓洗浄ノズル、洗浄チューブ、ライトガイドバンドル、アングルワイヤなどの部材については、従来から周知な構成のため、それらの詳細な説明を省略する。

次に、図３から図６に基づいて、撮像ユニット３０の構成について、以下に詳しく説明する。
本実施の形態の撮像ユニット３０は、焦点距離を変更して、光学特性を可変する、ピント調整のフォーカシング機能、又はズーミング機能のため、内部のレンズが進退移動する構成となっている。尚、本実施の形態において、焦点距離を変更して、光学倍率を可変する内部のレンズが進退移動する構成とし、以下の説明では、ワイドとテレを切換えズーミング機能として説明する。

図３に示す、撮像ユニット３０は、先端から、前群レンズユニット３１を構成し、複数の対物レンズからなる前群レンズ３５を保持する固定レンズ枠である前群レンズ枠３４と、複数の対物レンズからなる後群レンズ３３を保持する固定レンズ枠である後群レンズ枠３６と、これら各レンズ群３５，３３の間に設けられ、移動レンズ３９を保持した移動体である移動レンズユニット３２の外形を構成する、強磁性材料から形成された強磁性体である移動レンズ枠３８と、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどを有するイメージセンサユニット４６と、によって、主に構成されている。

この撮像ユニット３０は、前群レンズ枠３４の後端部と、後群レンズ枠３６の前端部が嵌着され接合されている。また、この後群レンズ枠３６の後端部には、イメージセンサユニット４６を保持するイメージセンサ保持枠４１の前端部分が挿嵌固定されている。

そして、移動レンズユニット３２は、前群レンズユニット３１の後方側にて、後群レンズ枠３６内で撮影光軸Ｏ方向に沿ってスライド自在に配置されている。この移動レンズユニット３２の移動レンズ枠３８の外周下部側であって、後群レンズ枠３６の肉厚部を挟むように、後述するカバー体３７内で撮影光軸Ｏに平行にスライド自在な磁石４０が設けられている。また、磁石４０は、移動レンズユニット３２の強磁性材料から形成された移動レンズ枠３８を後群レンズ枠３６の肉厚部を挟んだ状態で吸引する磁力を与えている。つまり、移動レンズユニット３２は、強磁性体の移動レンズ枠３８が磁石４０の磁力を受けて吸引され、磁石４０の進退移動に追従して、後群レンズ枠３６内を撮影光軸Ｏ方向に沿ってスライド移動する。

イメージセンサユニット４６は、イメージセンサ保持枠４１内に、先端から順に、２つの光学部材４２，４３と、イメージエリア４４が前面に位置するイメージセンサチップ４５と、積層基板４７と、を有している。尚、イメージセンサチップ４５と積層基板４７は、ＦＰＣにより電気的に接続されている。

また、積層基板４７は、メインケーブル５１の複数の通信線と接続されている。このメインケーブル５１は、内視鏡２の内部に挿通配置しており、ユニバーサルコード１７、及びスコープケーブル１９を介して、ビデオプロセッサ４と電気コネクタ部２０によって、電気的に接続される。

イメージセンサ保持枠４１の後端外周部には、補強枠４８が嵌着され、この補強枠４８の外周にメインケーブル５１の先端部分まで、被覆する熱収縮管である被覆部材４９が設けられている。尚、イメージセンサチップ４５が設けられたイメージセンサ保持枠４１の後端部分から補強枠４８、及び被覆部材４９にて形成された空間内には、接着剤などの保護剤が充填されている。

また、後群レンズ枠３６の後方下方部分には、磁石４０の磁気吸引力により移動レンズユニット３２を進退移動させる強磁性形状記憶合金アクチュエータ装置であるアクチュエータ６２の先端部分を挿通保持するアクチュエータ保持部５４が下方に突出するように形成されている。

このアクチュエータ保持部５４には、磁石４０の磁力により吸着固定する、後述のアクチュエータ６２のワイヤ固定部５２を収容可能な外形が設定された凹部５４ａが前面部から後方に向けて形成されており、この凹部５４ａの中央で開口するようにアクチュエータ６２の磁界発生コイルである磁気コイル５７の先端部分を保持固定する孔部が形成されている。

また、後群レンズ枠３６の前方下方部には、前群レンズユニット３１の一部を保持すると共に、磁石４０、及びアクチュエータ保持部５４を一体的にカバーするカバー体３７が設けられている。

次に、図３から図６に基づき、撮像ユニット３０に取り付けられたアクチュエータ６２の構成、及びこのアクチュエータ６２によって、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２が撮影光軸Ｏに沿って進退移動する動作について以下に詳しく説明する。

このアクチュエータ６２は、図３、及び図４に示すように、磁石４０の後端面とアクチュエータ保持部５４の前端面と当接するように設けられ、移動レンズユニット３２を磁力により吸引して追従させる磁石４０を前方、ここではワイド端方向へ付勢する弾性部材を構成する押圧バネの圧縮コイルバネ５３と、後群レンズ枠３６のアクチュエータ保持部５４に先端部分が配置固定され、操作部１０まで挿入部９内に延設された磁気発生手段であり、磁性体から形成された、上述の磁気コイル５７と、この磁気コイル５７内に挿通する強磁性形状記憶合金ワイヤ５６と、を有して主に構成されている。尚、磁石４０の後端面には、圧縮コイルバネ５３の先端部が突き当たる凹部４０ａが形成されている。

また、アクチュエータ６２の磁気コイル５７は、操作部１０内に設けられる後端部分がカバーチューブ５８に被覆されている。このカバーチューブ５８内において、磁気コイル５７の後端部は、ケーブル６１の導線６１ａと電気的に接続されている。また、強磁性形状記憶合金ワイヤ５６の後端部は、磁気コイル５７の後端部と当接して抜けないようにするブロック体５９がカシメ固定されている。

尚、ケーブル６１は、操作部１０からユニバーサルコード１７内に挿通し、撮像ユニット３０のメインケーブル５１と同様に、スコープケーブル１９を介して、ビデオプロセッサ４と電気コネクタ部２０によって、電気的に接続される。

強磁性形状記憶合金ワイヤ５６は、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｇａ系ホイスラー型磁性形状記憶合金などからなる形状記憶合金（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙｓ、以下「ＳＭＡ」と称す）から構成された直径が数十ミクロンのワイヤである（以下、強磁性形状記憶合金ワイヤを強磁性ＳＭＡワイヤと略記する）。この強磁性ＳＭＡワイヤ５６は、外部磁場（磁界）（磁界）により、その歪量を制御可能な形状記憶合金である。また、強磁性ＳＭＡワイヤ５６は、周囲に所定の磁場（磁界）が発生していないときに、略非張力状態で、主に磁気コイル５７内に挿通配置されている。

また、カバー体３７は、後群レンズ枠３６に嵌合された状態において、磁石４０の前端面に当接して、この磁石４０に追従して進退する移動レンズユニット３２の前方への移動を規制し、撮像ユニット３０のワイド端位置を規定する規制部３７ａを有している。

尚、移動レンズユニット３２の後方への移動の規制においては、磁石４０に吸着されたワイヤ固定部５２の後端面がアクチュエータ保持部５４の凹部５４ａの底面となる前端面に当接して、ここでは撮像ユニット３０のテレ端位置が規定される。

つまり、移動レンズユニット３２は、磁石４０がカバー体３７の規制部３７ａに当接することで、磁石４０に追従した前方への移動が規制され、ここでは、各対物レンズにより撮像ユニット３０の視野角が所定のワイド角となる光学特性（光学倍率）が設定されている。その一方、移動レンズユニット３２は、磁石４０に吸着固定するワイヤ固定部５２の後端面が凹部５４ａに収容されて、凹部５４ａの底面となるアクチュエータ保持部５４の一面に当接することで、磁石４０に追従した後方への移動が規制され、ここでは、各対物レンズにより撮像ユニット３０の視野角が所定のテレ角となる光学特性（光学倍率）が設定されている。

以上のように構成された本実施の形態の内視鏡２は、図３に示したように、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２がワイド端に位置している状態では、ケーブル６１から磁気コイル５７への通電が停止されている状態である。

このとき、強磁性ＳＭＡワイヤ５６は、周囲に外挿する磁気コイル５７の磁場（磁界）が消滅しているため、歪が生じていない、つまり収縮することなく略非張力な状態となる。そして、移動レンズユニット３２は、強磁性ＳＭＡワイヤ５６が磁気収縮して、ワイヤ固定部５２が後方への牽引力が与えられない状態であるため、このワイヤ固定部５２が吸着固定する磁石４０も圧縮コイルバネ５３の付勢力により前方へ押圧されて、磁石４０に追従して前方へ移動する。

このように、圧縮コイルバネ５３の付勢力により前方へ押圧された磁石４０の磁力に吸引されて追従する移動レンズユニット３２は、図４に示す矢印Ｗに示す前方に向けて移動し、磁石４０の前端面がカバー体３７の規制部３７ａに当接することで、撮像ユニット３０のワイド端位置で停止した状態となる。

このような撮像ユニット３０の構成によって、前群レンズ枠３４と後群レンズ枠３６が閉じた（密閉された）状態で嵌合されたレンズ枠構成とすることができ、撮像ユニット３０の特に各光学レンズ周りを気密性のある構造とすることができる。その結果、光学レンズの曇り等を防止することができる。

また、内視鏡２は、ケーブル６１から磁気コイル５７へ通電がされると、磁気コイル５７によって、強磁性ＳＭＡワイヤ５６の周囲に所定の磁場（磁界）が発生し、この磁場（磁界）を受けた強磁性ＳＭＡワイヤ５６が所定の歪量で瞬時に磁気収縮する。すると、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２は、圧縮コイルバネ５３の前方への付勢力に抗して、ワイヤ固定部５２が吸着固定された磁石４０の磁力により追従し、強磁性ＳＭＡワイヤ５６の収縮（歪）に応じて、図６に示す矢印Ｔに示す後方へ瞬時に牽引されて移動する。

このように、磁石４０に磁気吸引されて追従する移動レンズユニット３２は、上述したように、強磁性ＳＭＡワイヤ５６により瞬時に牽引された、磁石４０に吸着固定するワイヤ固定部５２の後端面がアクチュエータ保持部５４の凹部５４ａの底面となる前端面に当接して、撮像ユニット３０のテレ端位置で停止した状態となる。

尚、ケーブル６１から磁気コイル５７への通電のＯＮ／ＯＦＦ操作は、操作部１０に設けられた複数のスイッチ部２３のうちの１つにより行え、ビデオプロセッサ４から電流がケーブル６１を介して磁気コイル５７へ印加される。つまり、本実施の形態では、複数のスイッチ部２３のうちの１つを操作することで、ビデオプロセッサ４からの電流がケーブル６１から磁界発生コイルである磁気コイル５７に印加停止され、磁場を発生消滅させて、強磁性ＳＭＡワイヤ５６の歪量を伸縮制御する構成が可変制御手段となっている。

以上に説明したように、本実施の形態の内視鏡２は、従来の温度変化を利用した非磁性形状記憶合金ではなく、磁場（磁界）により歪量が変化する磁性形状記憶合金である強磁性ＳＭＡワイヤ５６を用いたアクチュエータ６２によって、移動レンズユニット３２を進退移動する構成となっている。そのため、内視鏡２は、従来のように、熱伝導性が駆動応答性に大きく影響する非磁性形状記憶合金に比して、磁場（磁界）の発生、及び消滅により歪量が変化して機敏な駆動が行える磁性形状記憶合金を用いたことにより、ここではワイドとテレを切換え撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２の進退移動の応答性が格段に向上する。

また、磁性形状記憶合金の歪量（伸縮量）が温度変化により形状が変化する形状記憶合金の歪量に比べて非常に小さいが、内視鏡２の挿入部９内の略全長に磁性形状記憶合金である強磁性ＳＭＡワイヤ５６を配設したことにより、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２の安定した移動量を十分に稼ぐことができる。

さらに、磁性形状記憶合金である強磁性ＳＭＡワイヤ５６は、従来の非磁性形状記憶合金のように発熱させる必要がないため、撮像ユニット３０内、挿入部９内、及び操作部１０内における周囲の部材に熱的な影響を与えることがなく、各種部材に熱影響による不具合が生じることが防止される。

尚、強磁性ＳＭＡワイヤ５６が挿通する磁気コイル５７は、磁性金属体を巻回形成した柔軟なコイルチューブであるため、挿入部９の可撓性を阻害することもない。

以上から本実施の形態の内視鏡システム１の内視鏡２は、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を進退移動して光学特性を可変するときの応答性が向上し、熱による内部の部材に影響を与えることなく、安定して確実に移動レンズを進退移動させることができる構成とすることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図７、及び図８に基づき、以下に説明する。
図７、及び図８は、本発明の第２の実施の形態に係り、図７はワイド状態の撮像ユニットの移動レンズ周辺の構成を示す部分断面図、図８はテレ状態の撮像ユニットの移動レンズ周辺の構成を示す部分断面図である。
尚、以下の説明において、上述した第１の実施の形態の内視鏡システム１の撮像ユニット３０と同一の構成について同じ符号を用い、それら構成の詳細な説明を省略する。

本実施の形態の内視鏡２の撮像ユニット３０は、図７、及び図８に示すように、移動レンズユニット３２の下方に嵌着された連結桿６９と強磁性ＳＭＡワイヤ５６の先端部分を固定するワイヤ固定部５２が磁力により吸着固定されておらず、ワイヤ固定部５２の前面部が連結桿６９の後面部に当接して、移動レンズユニット３２を前方（図７の矢印Ｗ方向）へ移動させる構成となっている。つまり、連結桿６９は、第１の実施の形態の磁石４０に変えて非磁石体である。

具体的には、アクチュエータ保持部５４に形成された凹部５４ａの底面部となる後端面にバネ止め用のリング部材７１が設けられ、ワイヤ固定部５２の後端面に当接して前方へ押圧する圧縮コイルバネ５３が凹部５４ａ内に設けられている。

また、カバー体３７には、規制部３７ａの下方側に移動レンズユニット３２の進退方向に沿って、後方側で開口する凹部３７ｂが形成されている。この凹部３７ｂ内には、連結桿６９の前端面に当接して、移動レンズユニット３２を後方（図８の矢印Ｔ方向）へ付勢する圧縮コイルバネ５５が配設されている。

尚、撮像ユニット３０の後群レンズ枠３６には、前方下部側に移動レンズユニット３２に連結された連結桿６９が直進退できるように、ガイド溝を構成するガイド溝３６ａが形成されている。
また、カバー体３７は、後群レンズ枠３６に嵌合された状態において、ガイド溝３６ａを形成する後群レンズ枠３６の前端部分に位置し、移動レンズユニット３２の前方への移動を当接して規制し、ここでは連結桿６９の前端面に当接して、撮像ユニット３０のワイド端位置を規定する第１の実施の形態に記載した規制部３７ａを有している。

尚、後群レンズ枠３６には、移動レンズユニット３２の後方への移動を連結桿６９の後端面と当接して規制する規制部３６ｂがガイド溝３６ａの後端部に形成されている。

以上のように構成された本実施の形態の撮像ユニット３０は、磁気コイル５７が通電されていない磁場（磁界）が消滅しているときにおいて、強磁性ＳＭＡワイヤ５６に歪が生じていないため、圧縮コイルバネ５３がワイヤ固定部５２を前方へ押圧する。このとき、ワイヤ固定部５２は、圧縮コイルバネ５３の付勢力により、連結桿６９と当接して、この連結桿６９を介して、移動レンズユニット３２を前方へ押圧する。

すると、カバー体３７に配設された連結桿６９と当接する前方側の圧縮コイルバネ５５の後方への付勢力に抗して、移動レンズユニット３２が前方へ移動して規制部３７ａに連結桿６９が当接して停止する。すなわち、撮像ユニット３０は、連結桿６９がカバー体３７の規制部３７ａに当接することで、前方への移動が規制され、ここでは、各対物レンズにより撮像ユニット３０の視野角が所定のワイド角となる光学特性（光学倍率）に切換られる。

一方、撮像ユニット３０は、磁気コイル５７に通電がなされ磁場（磁界）が発生しているときにおいて、強磁性ＳＭＡワイヤ５６が所定の歪量で磁気収縮し、圧縮コイルバネ５３の前方への付勢力に抗して、ワイヤ固定部５２が後方へ牽引される。このとき、ワイヤ固定部５２は、連結桿６９との当接が解除され、この連結桿６９から離間する。

すると、移動レンズユニット３２には、圧縮コイルバネ５５の後方への付勢力のみがかかり、後方へ移動して規制部３６ｂに連結桿６９が当接して停止する。すなわち、撮像ユニット３０は、連結桿６９が後群レンズ枠３６の規制部３６ｂに当接することで、後方への移動が規制され、ここでは、各対物レンズにより撮像ユニット３０の視野角が所定のテレ角となる光学特性（光学倍率）に切換えられる。

以上に説明したように、本実施の形態の内視鏡２は、撮像ユニット３０内の移動レンズユニット３２に強磁性ＳＭＡワイヤ５６が固定されていない構成となっている。これにより、移動レンズユニット３２が後方へ移動して規制部３６ｂに当接して停止する状態において、磁気収縮している強磁性ＳＭＡワイヤ５６には、圧縮コイルバネ５３の前方への付勢力のみの反力がかかる。

そのため、強磁性ＳＭＡワイヤ５６、及びワイヤ固定部５２には、圧縮コイルバネ５３の付勢力の他に、停止している移動レンズユニット３２を牽引する無理な負荷が加わることがなくなる。その結果、本実施の形態の内視鏡２は、第１の実施の形態の効果に加え、撮像ユニット３０のアクチュエータ６２内の強磁性ＳＭＡワイヤ５６自体、及びこの強磁性ＳＭＡワイヤ５６とワイヤ固定部５２との接続部の耐久性を向上させることができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について、図９から図１１に基づき、以下に説明する。
図９から図１１は、本発明の第３の実施の形態に係り、図９は内視鏡の操作部を示す平面図、図１０は磁界発生コイルに接触させて磁場（磁界）発生するための永久磁石をスライド移動させた状態の断面図、図１１は磁界発生コイルの磁場（磁界）を消滅させるため、接触させていた永久磁石をスライド移動させた状態の断面図である。
尚、以下の説明においも、上述した第１の実施の形態の内視鏡システム１の撮像ユニット３０と同一の構成について同じ符号を用い、それら構成の詳細な説明を省略する。

本実施の形態の内視鏡２は、磁場（磁界）の発生消滅を磁気コイル５７へ通電、及び非通電により切換え構成ではなく、永久磁石６６を磁気コイル５７に接触、又は非接触させる可変制御手段とすることによって、磁気コイル５７の磁場（磁界）の発生消滅を切換え構成となっている。

図９に示すように、操作部１０の操作部本体１３の一面に永久磁石６６を長手方向に形成されたガイド孔６７に沿ってスライドさせるための操作ボタン６５が設けられている。
この操作ボタン６５は、図１０、及び図１１に示すように、操作部本体１３の外部で外向フランジ形状となっており、操作部本体１３内に設けられる円筒形状の永久磁石６６と接続されている。

円筒形状の永久磁石６６は、孔部がカバーチューブ５８の基端から延出された磁気コイル５７と強磁性ＳＭＡワイヤ５６をカシメ固定しているブロック体５９を収容できるように、ガイド孔６７に沿って配置されている。

つまり、操作ボタン６５がガイド孔６７に沿って、前方となる、図１０の矢印Ｔ方向にスライド操作されると、永久磁石６６の孔部内に磁気コイル５７の後端部とブロック体５９が収容され、永久磁石６６、及び磁気コイル５７が接触する。この状態において、磁気コイル５７は、後端部から先端に向けて、永久磁石６６により磁化されて、強磁性ＳＭＡワイヤ５６の周囲に磁場（磁界）を発生させる。すると、磁場（磁界）を受けた強磁性ＳＭＡワイヤ５６は、所定の歪量で磁気収縮する。

こうして、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２は、圧縮コイルバネ５３の前方への付勢力に抗して、第１の実施の形態での磁石４０の磁気吸引力、または第２の実施の形態での連結桿６９を介して、強磁性ＳＭＡワイヤ５６の収縮（歪）に応じて、後方へ瞬時に牽引されて移動する（図５、及び図６参照）。

このように、強磁性ＳＭＡワイヤ５６により瞬時に牽引された移動レンズユニット３２は、上述したように、磁石４０に吸着固定、または連結桿６９に接続したワイヤ固定部５２の後端面がアクチュエータ保持部５４の凹部５４ａの底面となる前端面に当接して、撮像ユニット３０のテレ端位置で停止した状態となる。

一方で、操作ボタン６５がガイド孔６７に沿って、後方となる、図１１の矢印Ｗ方向にスライド操作されると、永久磁石６６の孔部内に収容されていた磁気コイル５７の後端部が永久磁石６６に非接触となる。この状態において、磁気コイル５７は、永久磁石６６による磁化が解除されて、強磁性ＳＭＡワイヤ５６の周囲の磁場（磁界）が消滅する。すると、強磁性ＳＭＡワイヤ５６は、元の状態（歪が生じていない、つまり収縮することなく略非張力な状態）となる。

こうして、移動レンズユニット３２は、強磁性ＳＭＡワイヤ５６が磁気収縮して、磁石４０の磁気吸着力、または連結桿６９を介した後方への牽引力が与えられない状態であるため、圧縮コイルバネ５３の付勢力により前方へワイヤ固定部５２を介して押圧された、磁石４０の磁気吸引力、または連結桿６９を介して前方へ追従移動する。

このように、移動レンズユニット３２は、前方に向けて移動し、磁石４０、または連結桿６９の前端面がカバー体３７の規制部３７ａに当接して、撮像ユニット３０のワイド端位置で停止した状態となる（図３、図４、及び図７参照）。

尚、永久磁石６６が強磁性ＳＭＡワイヤ５６と非接触のときに、永久磁石６６の周囲の磁力が強磁性ＳＭＡワイヤ５６に影響を与えない位置まで操作ボタン６５のスライド操作により移動するように、操作部本体１３に形成されるガイド孔６７の寸法が設定されている。

以上のように構成された本実施の形態の内視鏡２は、第１の実施の形態の効果に加え、電気的な構成を設けなくて済むため、単に、操作ボタン６５のスライド操作だけで、撮像ユニット３０のワイドとテレを切換えことができる非常に簡単な構成とすることができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について、図１２から図１５に基づき、以下に説明する。
図１２から図１５は、本発明の第４の実施の形態に係り、図１２はワイド状態の撮像ユニットを示す部分断面図、図１３はテレ状態の撮像ユニットを示す部分断面図、図１４は変形例のワイド状態の撮像ユニットを示す部分断面図、図１５は変形例のテレ状態の撮像ユニットを示す部分断面図である。

尚、以下の説明においも、上述した各実施の形態の内視鏡システム１の撮像ユニット３０と同一の構成について同じ符号を用い、それら構成の詳細な説明を省略する。

本実施の形態の内視鏡２は、精密光学レンズ設計により、撮像ユニット３０内の移動レンズユニット３２の移動量が微少量であっても、例えば、ワイド／テレの所望のズーミングにより光学特性を切換えることができる構成となっている。このように、光学特性を切換える移動レンズユニット３２の移動量が小さい（移動距離が短い）撮像ユニット３０であれば、図１２、及び図１３に示すように、磁性ＳＭＡワイヤ５６を短い（短尺な）構成とすることができる。

詳述すると、図１２、及び図１３に示すように、本実施の形態の撮像ユニット３０は、前群レンズ枠３４と後群レンズ枠３６が嵌合された重畳する枠内に移動レンズユニット３２が進退自在に配設されている。この移動レンズユニット３２は、圧縮コイルバネ５３により図１２の矢印Ｗで示す前方へ付勢されており、撮像ユニット３０におけるワイド端位置で前群レンズ枠３４と当接して停止している。この状態において、磁界発生コイルである磁気コイル５７への通電がＯＦＦ操作された状態である。

また、移動レンズ枠３８には、強磁性ＳＭＡワイヤ５６の先端部が固定接続されている。さらに、移動レンズユニット３２が進退する枠内には、移動レンズユニット３２の後方への移動を規制する、後群レンズ枠３６に固定された突当ピン８１が設けられている。

後群レンズ枠３６の後方内周部には、磁気コイル５７の外周部が接触するように設けられている。この磁気コイル５７には、メインケーブル５１に配設されたケーブル６１が接続されている。このケーブル６１から磁気コイル５７へ通電がＯＮ操作されると、磁気コイル５７によって、所定の磁場（磁界）が発生する。この発生した磁場（磁界）は、磁性体である金属製の後群レンズ枠３６、及び前群レンズ枠３４に伝わり、強磁性ＳＭＡワイヤ５６の周囲に所定の磁場（磁界）が発生する。

この磁場（磁界）を受けた強磁性ＳＭＡワイヤ５６は、所定の歪量で瞬時に微少量であるが磁気収縮する。すると、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２は、圧縮コイルバネ５３の前方への付勢力に抗して、図１３に示す矢印Ｔに示す後方へ瞬時に牽引されて移動する。

そして、移動レンズユニット３２は、移動レンズ枠３８が突当ピン８１に当接して、後方への移動が規制されて停止する。このとき、移動レンズユニット３２は、撮像ユニット３０のテレ端位置に移動した状態となる。

以上のように構成された内視鏡２は、撮像ユニット３０が精密光学レンズ設計により、撮像ユニット３０内の移動レンズユニット３２の移動量が微少量でも、ワイド／テレの所望のズーミングにより光学特性を切換えることができる構成であった場合、第１の形態と同様な効果を有すると共に、強磁性ＳＭＡワイヤ５６を短尺とした簡単な構成とすることができる。

尚、図１４、及び図１５に示すように、撮像ユニット３０は、前群レンズ枠３４と後群レンズ枠３６が嵌合された重畳する枠外、ここでは後群レンズ枠３６の外周に磁気コイル５７を配設し、メインケーブル５１と別体としたケーブル６１を接続した構成としても良い。

以上の各実施の形態に記載した発明は、その実施の形態、及び変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

第１の実施の形態に係る電子内視鏡システムの全体を示す構成図、 同、内視鏡の先端部の内部構成を示す断面図 同、移動レンズ枠がワイド端位置の状態の撮像ユニットの構成を示す断面図 同、図３の円ＩＶで示す範囲を拡大した撮像ユニットの断面図 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、 同、円ＶＩで示す範囲を拡大した撮像ユニットの断面図内視鏡の先端部の内部構成を示す断面図 第２の実施の形態に係るワイド状態の撮像ユニットの移動レンズ周辺の構成を示す部分断面図 同、テレ状態の撮像ユニットの移動レンズ周辺の構成を示す部分断面図 第３の実施の形態に係る内視鏡の操作部を示す平面図 同、磁界発生コイルに接触させて磁場発生するための永久磁石をスライド移動させた状態の断面図 同、磁界発生コイルの磁場を消滅させるため、接触させていた永久磁石をスライド移動させた状態の断面図 第４の実施の形態に係るワイド状態の撮像ユニットを示す部分断面図 同、図１３はテレ状態の撮像ユニットを示す部分断面図 同、変形例のワイド状態の撮像ユニットを示す部分断面図 同、変形例のテレ状態の撮像ユニットを示す部分断面図

符号の説明

１…内視鏡システム
２…内視鏡
６…先端部
７…湾曲部
８…可撓管部
９…挿入部
１０…操作部
１６…湾曲操作部
２３…スイッチ部
２６…湾曲駒
３０…撮像ユニット
３１…前群レンズユニット
３２…移動レンズユニット
３３…後群レンズ
３４…前群レンズ枠
３５…前群レンズ
３６ａ…ガイド溝
３６…後群レンズ枠
３７…カバー体
３７ａ…規制部
３８…移動レンズ枠
３９…移動レンズ
４０…磁石
４４…イメージエリア
４５…イメージセンサチップ
４６…イメージセンサユニット
４７…積層基板
５１…メインケーブル
５２…ワイヤ固定部
５３…圧縮コイルバネ
５４…アクチュエータ保持部
５６…強磁性形状記憶合金ワイヤ
５７…磁気コイル
５８…カバーチューブ
５９…ブロック体
６１…ケーブル
６２…アクチュエータ
６６…永久磁石
６９・・・連結桿
Ｏ…撮影光軸

Claims (6)

1. 先端部に撮像ユニットが内蔵された長尺な挿入部を備えた内視鏡であって、
   前記撮像ユニットに設けられ、光学レンズを光軸方向の前後に進退させて光学特性を変更する移動レンズユニットと、
   少なくとも一端が前記挿入部に設けられ、該一端に前記移動レンズユニットと接続される強磁性形状記憶合金ワイヤと、
   前記挿入部に設けられ、前記強磁性形状記憶合金ワイヤが挿通される磁界発生コイルと、
   前記磁界発生コイルに磁場を発生消滅させて、前記強磁性形状記憶合金ワイヤの歪量を可変制御する可変制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内視鏡。
2. 先端部に撮像ユニットが内蔵された長尺な挿入部を備えた内視鏡であって、
   前記撮像ユニットに設けられ、光学レンズを光軸方向の前後に進退させて光学特性を変更する、一部が強磁性材料から形成された移動レンズユニットと、
   該移動レンズユニットの外周に配設された磁石と、
   少なくとも一端が前記挿入部に設けられ、該一端が前記磁石に当接するように磁性体から形成された固定具と接続される強磁性形状記憶合金ワイヤと、
   前記挿入部に設けられ、前記強磁性形状記憶合金ワイヤが挿通される磁界発生コイルと、
   前記磁界発生コイルに磁場を発生消滅させて、前記強磁性形状記憶合金ワイヤの歪量を可変制御する可変制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内視鏡。
3. 前記挿入部内に設けられた強磁性形状記憶合金ワイヤ、及び前記磁界発生コイルが前記挿入部に連接される操作部まで延設されていることを特徴とする請求項１、または請求項２に記載の内視鏡。
4. 前記可変制御手段は、前記磁界発生コイルへ電流の印加と停止を切換えて、前記強磁性形状記憶合金ワイヤの周囲に磁場を発生消滅させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡。
5. 前記可変制御手段は、前記磁界発生コイルへ永久磁石の接触と非接触を切換えて、前記強磁性形状記憶合金ワイヤの周囲に磁場を発生消滅させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡。
6. 前記移動レンズユニットを撮影光軸に沿った一方向へ付勢する弾性部材を有し、
   前記強磁性形状記憶合金ワイヤが収縮して前記移動レンズユニットを前記弾性部材の付勢力に抗して他方へ牽引することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡。

Images