JP5297587B2

JP5297587B2 - 内視鏡光源用ロータリシャッタ

Info

Publication number: JP5297587B2
Application number: JP2006294724A
Authority: JP
Inventors: 俊一伊藤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: JP2008111986A

Description

本発明は、内視鏡光源用ロータリシャッタに関する。

駆動装置は、例えば複数のシャッタ羽根を有するロータリシャッタとして用いられる。

ロータリシャッタは駆動円盤と従動円盤とを有する。駆動円盤と従動円盤にはそれぞれ対応する位置に開口部が設けられる。それぞれの開口部は重複してシャッタ開口部を成す。

駆動円盤は第１のモータから延びる駆動軸の端部に同軸に直接取り付けられ、回転駆動される。駆動軸にはサンギアが取り付けられる。サンギアは遊星ギアセットを回転する。遊星ギアセットは従動円盤を駆動円盤と同軸に回転する。

シャッタ開口部はロータリシャッタの軸回りに回転して光路の開閉を行う。ロータリシャッタの回転速度により光路の開閉速度が決定され、ロータリシャッタを通過する光の光量の制御が行われる。

遊星ギアセットのリングギアは外周に設けられた第２のモータにより回転される。この回転は従動円盤の回転速度を変化させ、駆動円盤と従動円盤との間に相対的な位置の変化を生じさせる。この位置変化を発生させることによりシャッタ開口部の開口面積を制御し、ロータリシャッタのシャッタ速度を決定する方法が知られている（特許文献１）。
特開２００６−１０２４７４号公報

しかし、従動円盤の回転速度を変化させると、従動円盤の慣性及び重量によって反力が生じる。反力はリングギアから遊星ギアセットを介して駆動軸に伝えられる。これにより、駆動軸の回転速度が変化する。駆動軸の回転速度が変化すると光路の開閉速度を正確に制御することが出来なくなり、ロータリシャッタのシャッタ速度が一定でなくなる。

本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、従動円盤の回転速度が変化してもロータリシャッタの回転速度が変化しない駆動装置を得ることを目的とする。

本発明による駆動装置は、同軸で回転駆動される駆動回転体と従動回転体を備え、駆動回転体は従動回転体の３倍以上６倍未満の質量であることを特徴とする。

駆動回転体は駆動軸に直接接続され、従動回転体は駆動軸に取り付けられた加減速機構により駆動されることが望ましい。

加減速機構は駆動軸に取り付けられた第１のサンギアを含む遊星ギア機構であっても良い。

駆動回転体は第１の開口部を有する円盤であり、従動回転体は第２の開口部を有する円盤であって、駆動回転体と従動回転体を第１の開口部と第２の開口部とが対応した位置となるように重合させることによりロータリシャッタが形成されることが好ましい。

第１の開口部と第２の開口部は重合してシャッタ開口部を形成し、遊星ギア機構は第１のサンギアと係合する第１のプラネタリギアセットと、第１のプラネタリギアセットの外周で係合する第１のリングギアとを備え、第１のプラネタリギアセットが第１のリングギアにより駆動されて、シャッタ開口部の開口面積が調節されればなお良い。

本発明によれば、従動円盤の回転速度が変化してもロータリシャッタの回転速度が変化しない駆動装置を得ることができる。

以下、本発明における駆動装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。

駆動装置を図１及び図２を用いて説明する。

駆動装置、すなわちロータリシャッタは駆動円盤１００と従動円盤２００とを有する。駆動円盤１００と従動円盤２００は同軸に設けられる。駆動円盤１００と従動円盤２００にはそれぞれ対応する位置に開口部１０１、２０１が設けられる。それぞれの開口部１０１、２０１は重複してシャッタ開口部９００を成す。

駆動円盤１００は中心軸に第１のモータ４００から延びる駆動軸３００の端部が取り付けられ、回転駆動される。駆動円盤１００と第１のモータ４００との間の駆動軸３００には第１のサンギア５００が取り付けられる。第１のサンギア５００は周囲に設けられる遊星ギアセット６００を回転する。遊星ギアセット６００は従動円盤２００を駆動円盤１００と同軸に回転する。

遊星ギアセット６００は、第１の遊星ギアセット６１０と第２の遊星ギアセット６２０とから成る。第１の遊星ギアセット６１０と第２の遊星ギアセット６２０は駆動軸の軸方向に隣接して設けられる。第１の遊星ギアセット６１０は第１のモータ４００側に、第２の遊星ギアセット６２０は駆動円盤１００側に設けられる。第１の遊星ギアセット６１０は３つの第１の遊星ギア６１１を有する。３つの第１の遊星ギア６１１の回転軸は、駆動軸３００と同軸の円周上に等間隔であって、駆動軸３００と平行に配置される。第２の遊星ギアセット６２０は３つの第２の遊星ギア６２１を有する。３つの第２の遊星ギア６２１の回転軸は第１の遊星ギアセット６１０が有する３つの第１の遊星ギアと同軸である。すなわち、３つの第２の遊星ギア６２１の回転軸は、駆動軸３００と同軸の円周上に等間隔であって、駆動軸３００と平行に配置される。これらの遊星ギアはそれぞれの回転軸をギア支持枠６３０が支持することによって保持される。

第１の遊星ギアセット６１０は外周で第１のリングギア６４０と係合する。第１のリングギア６４０は、第１の遊星ギアセット６１０の外周と係合するために内周側に設けられる第１の内周ギア６４１と、外周側に設けられる外周ギア６４２とを有する。

第２の遊星ギアセット６２０の外周には第２のリングギア６５０が設けられる。第２のリングギア６５０は、第２の遊星ギアセット６２０の外周、すなわち第２の遊星ギアセット６２０が有する３つの遊星ギアの外周と係合するために内周側に設けられる第２の内周ギア６５１を有する。第２のリングギア６５０は、駆動軸３００を回転可能に支持する図示しない筐体に取り付けられて回転しない。

第１のサンギア５００が回転すると、第１の遊星ギアセット６１０が第１のサンギア５００により回転される。第１の遊星ギアセット６１０は外周で係合する第１のリングギア６４０に反力を得るため、遊星ギアセット６００全体が駆動軸３００回りに回転する。

第２の遊星ギアセット６２０は遊星ギアセット６００の回転と共に駆動軸３００回りに回転する。３つの第２の遊星ギア６２１は第２のリングギア６５０と係合しているが、第２のリングギア６５０は駆動軸３００に対して回転しないため、第２の遊星ギア６２１はそれぞれの軸回りに回転する。

従動円盤２００には第２のサンギア７００が同軸に取り付けられる。従動円盤２００及び第２のサンギア７００の軸には円筒状の穴７０１が設けられ、駆動軸３００が貫通する。

第２のサンギア７００は第２の遊星ギアセット６２０の内周と、つまり第２の遊星ギア６２１と係合する。第２の遊星ギア６２１はそれぞれの軸を中心として回転するため、係合する第２のサンギア７００を回転させる。第２のサンギア７００が回転すると、従動円盤２００が回転する。

第１のリングギア６４０の外周ギア６４２から径方向に一定の距離を置いて、第２のモータ８００が設けられる。第２のモータ８００は第２の駆動軸を有する。第２の駆動軸には駆動ギア８０２が同軸に取り付けられる。

駆動ギア８０２と外周ギア６４２は係合し、第２のモータ８００が回転すると第１のリングギア６４０が回転する。前述のように、第１のリングギア６４０は第１の遊星ギアセット６１０に反力を与えているため、外周ギア６４２による第１のリングギア６４０の回転は、第１の遊星ギアセット６１０が与える反力を増加又は減少させる。つまり、駆動軸３００回りの遊星ギアセット６００の回転が加速又は減速される。これにより、第２の遊星ギアセット６２０から第２のサンギア７００に伝達する回転も加速又は減速され、従動円盤２００の回転速度が駆動軸３００の回転速度に対して変化する。

従動円盤２００の回転速度が駆動軸３００の回転速度、すなわち駆動円盤１００の回転速度に対して変化すると、２つの円盤１００、２００に設けられる開口部１０１、２０１の相対的な位置関係が変化する。そのため、シャッタ開口部９００の開口面積が変化する。これにより、シャッタ開口部９００を通過する光束の量を変化させて、ロータリシャッタのシャッタ速度及び露出を制御することが出来る。

従動円盤２００の回転速度が変化すると、従動円盤２００の慣性モーメントにより、第２の遊星ギアセット６２０に対して反力が伝えられる。反力は、従動円盤２００を駆動させる力の伝達と反対方向に伝達され、駆動軸３００に伝えられる。駆動軸３００に伝えられた反力は、駆動軸３００の回転に対して影響を与え、回転を乱す原因となる。

駆動軸３００に直接接続される駆動円盤１００は、従動円盤２００よりも３倍以上６倍未満の質量を有する。そのため、従動円盤から駆動円盤に伝えられる反力は、駆動円盤の質量から生じる慣性モーメントの働きにより大きく減少される。

これにより、従動円盤２００からの反力を受けた駆動軸３００は、駆動円盤１００の慣性により従動円盤２００の反力による影響を受けることなく回転し続けることが可能となる。すなわち、駆動円盤１００の外乱耐性が向上する。

また、駆動装置を内視鏡装置の光源装置が備えるロータリシャッタに用いることにより、シャッタ開口部９００の開口面積を変化させるときにロータリシャッタの回転と撮像のタイミングがずれなくなり、撮像された画像が明滅することを防止し、精度の高い画像を得ることができる。

なお、第１及び第２の遊星ギアセット６１０、６２０は３つの遊星ギアから成るものでなくても良く、複数の遊星ギアから成るものであればよい。

また、外周ギア６４２はプーリ溝に置き換えられても良い。

第２のリングギア６５０は外周側に外周ギアを更に備え、第２のモータ８００はその外周ギアと係合してもよい。このとき、第１のリングギア６４０は筐体に取り付けられて回転しない。

さらに、駆動円盤と従動円盤との間の質量差は、駆動円盤が従動円盤の反力による影響を受けることなく回転し続けることが可能な程度であればよい。

駆動装置の斜視分解図である。駆動装置の模式図である。

符号の説明

１００駆動円盤
２００従動円盤
４００第１のモータ
６００遊星ギアセット
８００第２のモータ

Claims

同軸で回転駆動される円盤である駆動回転体と従動回転体を備え、
前記駆動回転体は回転軸に沿って開口する第１の開口部を有し、前記従動回転体は前記回転軸に沿って開口する第２の開口部を有し、
前記駆動回転体と前記従動回転体は、前記第１の開口部と前記第２の開口部とが対応した位置となるように重合され、前記第１の開口部と前記第２の開口部は重合してシャッタ開口部を形成し、
前記駆動回転体は駆動軸に直接接続され、前記従動回転体は駆動軸に取り付けられた加減速機構により駆動され、前記駆動軸は第１のモータにより駆動され、
前記加減速機構は前記駆動軸に取り付けられた第１のサンギアを含む遊星ギア機構であって、前記遊星ギア機構は前記第１のサンギアと係合する第１のプラネタリギアセットと、前記第１のプラネタリギアセットの外周で係合する第１のリングギアとを備え、前記第１のリングギアは第２のモータにより駆動され、前記第１のプラネタリギアセットが前記第１のリングギアにより駆動されて、前記シャッタ開口部の開口面積が調節され、
前記駆動回転体は前記従動回転体の３倍以上６倍未満の質量であることを特徴とする内視鏡光源用ロータリシャッタ。