JP5732422B2 - Electronic endoscope device - Google Patents
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Description
本発明は電子内視鏡装置に係り、特に、ズームレンズを先端部に内蔵した電子内視鏡装置に関する。 The present invention relates to an electronic endoscope apparatus, and more particularly to an electronic endoscope apparatus in which a zoom lens is built in a distal end portion.
図8は、従来の、ズームレンズ内蔵型電子内視鏡装置の先端部における撮像系縦断面図である。 内視鏡スコープの先端面に設けられた観察窓2の奥には、体腔内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系3を保持する鏡筒4が配設される。
FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view of an imaging system at the distal end portion of a conventional electronic endoscope apparatus with a built-in zoom lens. At the back of the observation window 2 provided on the distal end surface of the endoscope scope, a lens barrel 4 that holds an objective
鏡筒4は、内視鏡スコープのうち患者の体腔内に挿入する部分の中心軸に対物光学系3の光軸が平行となるように取り付けられる。鏡筒4の後端には、対物光学系3を経由した被観察部位の像光を、略直角に曲げて撮像チップ5に向けて導光するプリズム6が配設されている。
The lens barrel 4 is attached so that the optical axis of the objective
撮像チップ5には、CCD型やCMOS型等の固体撮像素子と、この固体撮像素子の駆動及び信号の入出力を行う周辺回路とが形成されている。撮像チップ5は支持基板7上に実装され、撮像チップ5の撮像面(受光面)は、プリズム6の出射面に対向するように配置される。
The
対物光学系3はズームレンズを構成し、図示する例では、固定レンズ3a,3dの他に移動レンズ3b,3cを備える。この移動レンズ3b,3cを光軸に沿って移動させ相互間の距離や固定レンズ3a,3dからの距離を変えることで、被観察部位を所望の倍率で拡大した画像を撮像チップ5が撮像できるようになっている。
The objective
移動レンズ3b,3cの夫々には、円筒状カム部材7a,7bが取り付けられている。円筒状カム部材7a,7bの夫々の中心孔の内周面には突起7c,7dが設けられると共に、中心孔内にカム軸8が挿通されている。カム軸8の周面には、突起7c,7dと夫々摺動自在に嵌合するカム溝8a,8bが刻設されている。
このカム軸8が軸周りに回転駆動されることにより、円筒状カム部材7a,7bがカム溝8a,8bに沿って軸方向に移動し、移動レンズ3b,3cが対物光学系3の光軸に沿って移動する様になっている。
When the
カム軸8の基端部には動力伝達用ワイヤ(フレキシブルシャフト)9が取り付けられている。この動力伝達用ワイヤ9は、内視鏡スコープの操作部(図示省略)まで挿通され、操作部に設けられたモータによって回転駆動される。
A power transmission wire (flexible shaft) 9 is attached to the base end portion of the
内視鏡操作者は、操作部に設けられたモータの拡大/縮小指示スイッチを操作することで、モータを回転/逆回転させて、撮像画像の拡大/縮小が行われる。 The endoscope operator operates the motor enlargement / reduction instruction switch provided in the operation unit to rotate / reverse the motor to enlarge / reduce the captured image.
この様な、動力伝達用ワイヤ9でズームレンズの倍率調整を行う電子内視鏡装置は、動力伝達用ワイヤ9の長さが3m前後と長い。しかも内視鏡スコープが湾曲されて患者の体腔内に挿入されるため、モータの動力がカム軸8に良好に伝達できる構造にしている。
In such an electronic endoscope apparatus that adjusts the magnification of the zoom lens with the power transmission wire 9, the length of the power transmission wire 9 is as long as about 3 m. In addition, since the endoscope scope is bent and inserted into the body cavity of the patient, the motor power can be transmitted to the
しかるに、近年の内視鏡スコープは、患者の負担を軽減するために細径化の方向にあり、現状で9mm径であるが、更なる細径化が図られている。このため、動力伝達用ワイヤ9によるトルク伝達が困難になっている。そこで、下記の特許文献1に記載されている様に、モータ自体を内視鏡スコープ先端部に内蔵させることが有効になる。 However, in recent years, endoscope scopes are in the direction of reducing the diameter in order to reduce the burden on the patient and are currently 9 mm in diameter, but further reduction in diameter has been achieved. For this reason, torque transmission by the power transmission wire 9 is difficult. Therefore, as described in Patent Document 1 below, it is effective to incorporate the motor itself in the distal end portion of the endoscope scope.
しかしながら、発生させるトルクや回転速度等を電子内視鏡用に特化したモータは、特注品で製造する必要があり、電子内視鏡装置の製造コストを増大させてしまう。そこで、最近の部品小型化技術の進展により調達が容易になってきている汎用の小型モータを利用する方法が模索されている。 However, it is necessary to manufacture a motor specially designed for an electronic endoscope in terms of torque, rotational speed, etc. to be produced, and this increases the manufacturing cost of the electronic endoscope apparatus. Therefore, a method of using a general-purpose small motor, which has become easy to procure due to recent progress in component miniaturization technology, is being sought.
ここで問題となるのは、汎用の小型モータは、大きさの点で問題ないが、回転速度が速すぎることである。つまり、カム軸8を回転駆動するのに十分なトルクを得ることができない。
The problem here is that the general-purpose small motor has no problem in size, but the rotational speed is too high. That is, it is not possible to obtain sufficient torque for rotationally driving the
この問題は、例えば下記の特許文献2,3に記載されている様に、減速機構をモータと一緒に内視鏡スコープ先端部に内蔵することで解決できる。しかし、まだ内視鏡スコープの径が大きかったときの特許文献2,3の技術は、細径化を図った内視鏡スコープ先端部にそのまま適用することが困難である。
This problem can be solved by incorporating a speed reduction mechanism in the distal end portion of the endoscope scope together with a motor as described in
例えば、特許文献2に記載の減速機構は、遊星歯車機構を用いているため減速機構の径が大径化し、細径化を図った内視鏡スコープの先端部に内蔵するのは難しい。 For example, since the speed reduction mechanism described in Patent Document 2 uses a planetary gear mechanism, the diameter of the speed reduction mechanism is increased, and it is difficult to incorporate the speed reduction mechanism in the distal end portion of the endoscope scope that is reduced in diameter.
また、特許文献3に記載の減速機構は、モータを中心として、撮像系と反対側に設けざるを得ないため、内視鏡スコープが大径化してしまう。また、撮像系だけを先端部に内蔵する内視鏡スコープであれば良いが、照明光を通すライトガイドや鉗子チャネル、送気・送水チャネルを一緒に内蔵する内視鏡スコープの場合、モータ及び減速機構の細径化を図ったときの減速機構の組み付け性に問題が生じる。
Moreover, since the speed reduction mechanism described in
本発明の目的は、細径化に適し、組み付け性の容易な、減速機構付きモータを先端部に内蔵したズームレンズ内蔵型の電子内視鏡装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a zoom lens built-in type electronic endoscope apparatus that incorporates a motor with a speed reduction mechanism at the tip, which is suitable for reducing the diameter and is easy to assemble.
本発明の電子内視鏡装置は、内視鏡スコープ先端部に内蔵される撮像素子と、該撮像素子の前段に設けられた対物光学系と、該対物光学系の光軸に沿って移動する移動レンズに連結されたカム部材と、前記光軸に沿う方向に併設され該光軸に沿う方向を回転軸とし回転することで前記カム部材を介して前記移動レンズを前記光軸に沿う方向に移動させるカム軸と、該カム軸の端部に一体に連結され回転駆動されることで前記カム軸を回転させる歯車部と、前記カム軸と同軸上に配置されたモータと、該モータの出力軸と前記光軸との間に平行に併設されたギヤ支軸と、前記モータの出力軸と前記ギヤ支軸との間および該ギヤ支軸と前記歯車部との間に配置された減速ギヤ機構とを備える。 An electronic endoscope apparatus according to the present invention moves along an optical element of an imaging element built in an endoscope scope tip, an objective optical system provided in front of the imaging element, and the optical axis of the objective optical system A cam member coupled to the moving lens and a direction along the optical axis, and the direction along the optical axis is rotated as a rotation axis so that the moving lens is moved along the optical axis via the cam member. A camshaft to be moved, a gear portion that is integrally connected to an end of the camshaft to rotate and rotates the camshaft, a motor disposed coaxially with the camshaft, and an output of the motor A gear support shaft provided in parallel between the shaft and the optical axis; a reduction gear disposed between the output shaft of the motor and the gear support shaft and between the gear support shaft and the gear portion; And a mechanism.
本発明によれば、内視鏡スコープ先端部の径を拡大することなく、モータ及び減速機構を組み込むことができ、汎用の小型モータを使用可能になる。また、減速機構がモータ及び撮像系部材によって保護される位置に設けられるため、内視鏡スコープ先端部への各部材の組み付け性が向上する。 According to the present invention, a motor and a speed reduction mechanism can be incorporated without enlarging the diameter of the endoscope scope tip, and a general-purpose small motor can be used. Further, since the speed reduction mechanism is provided at a position protected by the motor and the imaging system member, the assembling property of each member to the endoscope scope distal end is improved.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置のシステム構成図である。本実施形態の電子内視鏡装置(内視鏡システム)10は、内視鏡スコープ12と、本体装置を構成するプロセッサ装置14及び光源装置16とから構成される。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an electronic endoscope apparatus according to an embodiment of the present invention. An electronic endoscope apparatus (endoscope system) 10 according to the present embodiment includes an
内視鏡スコープ12は、患者(被検体)の体腔内に挿入される可撓性の挿入部20と、挿入部20の基端部分に連設された手元操作部22と、プロセッサ装置14及び光源装置16に接続されるユニバーサルコード24とを備えている。
The
挿入部20の先端には先端部26が連設され、先端部26内に、体腔内撮影用の撮像チップ54(図3参照)が内蔵される。
A
先端部26の後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部28が設けられている。湾曲部28は、手元操作部22に設けられたアングルノブ30が操作されたとき、挿入部20内に挿設されたワイヤが押し/引きされ、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部26が体腔内で所望の方向に向けられる。
Behind the
ユニバーサルコード24の基端にはコネクタ36が設けられている。コネクタ36は、複合タイプのものであり、プロセッサ装置14に接続される他、光源装置16にも接続される。
A
プロセッサ装置14は、ユニバーサルコード24内に挿通されたケーブルを介して内視鏡スコープ12に給電を行い、撮像チップ54の駆動を制御すると共に、撮像チップ54からケーブルを介して伝送された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種信号処理を施して画像データに変換する。
The
プロセッサ装置14で変換された画像データは、プロセッサ装置14にケーブル接続されたモニタ38に内視鏡撮影画像(観察画像)として表示される。また、プロセッサ装置14は、コネクタ36を介して光源装置16とも電気的に接続され、光源装置16を含め内視鏡システム10の動作を統括的に制御する。
The image data converted by the
図2は、内視鏡スコープ12の先端部26の先端面26aを示した正面図である。図2に示すように、先端部26の先端面26aには、観察窓40と、照明窓42と、鉗子出口44と、送気・送水用ノズル46が設けられている。
FIG. 2 is a front view showing the
観察窓40は、先端面26aの中央且つ片側に偏心して配置されている。照明窓42は、観察窓40を中心に対称な位置に2個配され、体腔内の被観察部位に光源装置16からの照明光を照射する。
The
鉗子出口44は、挿入部20内に配設された図示省略の鉗子チャンネルに接続され、操作部22に設けられた鉗子口34(図1参照)に連通している。鉗子口34には、注射針や高周波メスなどが先端に配された各種処置具が挿通され、各種処置具の先端が鉗子出口44から体腔内に出される。
The
送気・送水用ノズル46は、手元操作部22に設けられた送気・送水ボタン32(図1参照)の操作に応じて、光源装置16に内蔵された送気・送水装置から供給される洗浄水や空気を、観察窓40や体腔内に向けて噴射する。
The air supply /
図3は、電子内視鏡装置10の制御系を示したブロック図である。内視鏡スコープ12の先端部26には、撮像チップ54が内蔵される。撮像チップ54は、本実施形態では、CMOS型の固体撮像素子58と、その周辺回路で構成される。周辺回路は、アナログ信号処理回路(AFE:アナログフロントエンド)72と、TG(タイミングジェネレータ)78とを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the
内視鏡スコープ12の先端部26には、撮像チップ54の他に、固体撮像素子58の撮像面に被写体光を観察窓40を通して集光するズームレンズ型対物光学系50と、対物光学系50のズーム位置を調整するモータ51及び減速機構52と、CPU80とが設けられている。
At the
モータ51には、内視鏡スコープ12内に挿通されたケーブルを介して電力が供給され、CPU80からの指示により、その拡大/縮小倍率の制御駆動信号が印加される。CPU80には、図1の手元操作部22に設けられた拡大/縮小スイッチ(図示省略)からの手操作信号が入力される。
Electric power is supplied to the
TG78は、CPU80の制御に基づき、固体撮像素子58の駆動パルス(垂直/水平走査パルス、リセットパルス等)とAFE72用の同期パルスとを発生する。固体撮像素子58は、TG78から入力される駆動パルスにより駆動され、対物光学系50を介して固体撮像素子58の撮像面に結像された光学像を光電変換して撮像信号として出力する。
The
固体撮像素子58の撮像面には、多数の画素(図示省略)がマトリクス状に配置されており、各画素にはそれぞれフォトセンサ(光電変換素子)が設けられている。固体撮像素子58の撮像面に入射した光は各画素のフォトセンサに電荷として蓄積される。そして、垂直走査回路及び水平走査回路(いずれも図示省略)による垂直方向と水平方向の走査によって、各画素のフォトセンサに蓄積された信号電荷量は画素信号として順次読み出され、所定のフレームレートで出力される。
A large number of pixels (not shown) are arranged in a matrix on the imaging surface of the solid-
固体撮像素子58は、複数の色セグメントからなるカラーフィルタ(例えば、ベイヤ配列の原色カラーフィルタ)を備えた単板カラー撮像方式の固体撮像素子である。固体撮像素子58の各フォトセンサの蓄積電荷を撮像信号として読み出す信号読出回路の構成は従来周知であり、例えば3トランジスタ構成や4トランジスタ構成などの一般的な構成を適用することが可能であり、ここでは説明を省略する。
The solid-
AFE72は、相関二重サンプリング(CDS)回路と、自動ゲイン回路(AGC)と、A/D変換器とにより構成されている。CDS回路は、固体撮像素子58から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、固体撮像素子58で生じるリセット雑音及びアンプ雑音の除去を行う。
The
AGCは、CDS回路によりノイズ除去が行われた撮像信号を、CPU80から指定されたゲイン(増幅率)で増幅する。A/D変換器は、AGCにより増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタル信号に変換して出力する。AFE72でデジタル化されて出力された撮像信号(デジタル撮像信号)は、ケーブルを通してプロセッサ装置14に入力される。
The AGC amplifies the image signal from which noise has been removed by the CDS circuit with a gain (amplification factor) designated by the
プロセッサ装置14は、CPU82と、ROM84と、RAM85と、画像処理回路(DSP)86と、表示制御回路88とを備えて構成される。
The
CPU82は、プロセッサ装置14内の各部を制御するとともに、内視鏡スコープ12内のCPU80や、後述する光源装置16内のCPU104と通信を行い、電子内視鏡装置10の全体を統括的に制御する。ROM84には、プロセッサ装置14の動作を制御するための各種プログラムや制御用データ等が予め格納されている。また、RAM85には、CPU82により実行されるプログラムやデータなどが一時記憶される。
The
DSP86は、CPU82の制御に基づき、AFE72から入力された撮像信号に対し、色補間,色分離,色バランス調整,ガンマ補正,画像強調処理等を施し、画像データを生成する。
The
DSP86から出力された画像データは表示制御回路88に入力され、表示制御回路88は、DSP86から入力された画像データを、モニタ38に対応した信号形式に変換しモニタ38の画面に表示させる。
The image data output from the
プロセッサ装置14の操作部90は、固体撮像素子58の動作モードを選択し又は切り替えるためのモード切替ボタンや、その他ユーザの指示入力を受け付ける各種ボタンが設けられている。
The
光源装置16は、主光源100と、主光源駆動回路101と、特殊光光源102と、特殊光源駆動回路103と、CPU104と、合波部105とを備えて構成される。CPU104は、プロセッサ装置14のCPU82と通信を行い、主光源駆動回路101,特殊光源駆動回路103の制御を行う。
The
主光源100は白色光を発光し、特殊光光源102は、例えば420nmを中心とする狭帯域の特殊光を発光する。白色光または特殊光は、合波部105を通ってライトガイド120の入射端120bに出射される。
The main
上記のように構成された電子内視鏡装置10で体腔内を観察する際には、内視鏡スコープ12と、プロセッサ装置14と、光源装置16と、モニタ38の電源をオンにして、内視鏡スコープ12の挿入部20を体腔内に挿入し、光源装置16からの照明光で体腔内を照明しながら、固体撮像素子58により撮像される体腔内の動画像をモニタ38で観察することになる。
When the inside of the body cavity is observed with the
内視鏡操作者が、モニタ38の観察画像を観て、拡大画像を観たいときは、手元操作部22に設けられた拡大/縮小指示スイッチを手操作する。
When the endoscope operator views an observation image on the
このスイッチ信号はCPU80に取り込まれ、CPU80はモータ51に駆動制御信号を出力し、該当倍率となる様に対物光学系50の倍率制御を行う。なお、拡大/縮小指示スイッチは、プロセッサ装置14の操作部90に設けても良い。
This switch signal is captured by the
図4は、内視鏡スコープ12の先端部26に内蔵されるズーム倍率調整部110の縦断面図である。このズーム倍率調整部110は、撮像系収納部150に併設されている。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the zoom
円筒形状筐体内に纏められた撮像系収納部150には、ズームレンズ型の対物光学系50の他、図3で説明した撮像チップ54等が収納される。そして、対物光学系50を構成する各種レンズのうち移動レンズ50a,50bの位置を、ズーム倍率調整部110が移動させる構成になっている。
In addition to the zoom lens type objective
ズーム倍率調整部110は、カム軸111と、カム軸111に摺動自在に外嵌された2つの円筒状カム部材112,113とを備える。円筒状カム部材112に移動レンズ50aが取り付けられ、円筒状カム部材113に、移動レンズ50bが取り付けられている。
The zoom
図5は、ズーム倍率調整部110の分解斜視図である。以下、図4及び図5を用いて説明する。
FIG. 5 is an exploded perspective view of the zoom
カム軸111の外周面にはカム溝114,115が刻設されている。円筒状カム部材112の外殻部にはネジ部材116がねじ込まれると共に、ネジ部材116の先端部116aがカム溝114内に突出して設けられている。円筒状カム部材113の外殻部にもネジ部材117がねじ込まれる共に、ネジ部材117の先端部117aがカム溝115内に突出して設けられる。
これにより、カム軸111が回転すると、カム溝114,115が回転し、カム溝114,115に摺動自在に係合するネジ部材116,117の先端部116a,117aは、カム軸111の軸方向に移動する。
As a result, when the
この結果、移動レンズ50a,50bは、夫々、カム溝114,115のカム軸周面の形状に応じて軸方向に移動し、対物光学系50の倍率調整が行われる。
As a result, the moving
カム軸111は、ズーム倍率調整部110の筐体120内に収納されている。筐体120は、円筒状内部空間が基端側(内視鏡スコープ12の手元側)で絞られた小径部120aを備える。そして、筐体120の円筒状内部空間内に収納されるカム軸111が、軸周りに回転可能、且つ軸方向に移動不能となるように、カム軸111の外周に一体に突設されたフランジ111aが小径部120aの側壁面に摺接自在に当接する構造になっている。
The
カム軸111の、フランジ111aが設けられた側の端部中心には雌ねじ穴が軸方向に螺刻されている。この雌ねじ穴に、第5ギヤ125(第1〜第4ギヤについては後述する。)の先端雄ネジ部125aが螺入固定されている。これにより、第5ギヤ125は、カム軸111と一体回転する。
A female screw hole is threaded in the axial direction at the center of the end of the
第5ギヤ125の中間部外周にはフランジ125bが突設されている。先端雄ネジ部125aがカム軸111に螺入固定されたとき、フランジ125bと、カム軸111のフランジ111aとが、筐体120の小径部120aの側壁面を摺接自在に挟む構成となっている。
A
筐体120の小径部120aは、カム軸111の軸受けとして機能し、これにより、第5ギヤ125及びカム軸111は一体回転可能且つ軸方向への移動不可となる。なお、筐体120の先端側にも小径部を設け、カム軸111の先端側軸受けとしても良い。
The small-
第5ギヤ125の後端部側には、歯車部125cが刻設されている。この歯車部125cに、モータ51の回転力が、第1ギヤ121、第2ギヤ122、第3ギヤ123、第4ギヤ124を通して減速され、伝達される構成となっている。
A
以下、第1ギヤ121〜第5ギヤ125で構成される減速機構52について、図6の拡大図を用いて説明する。
Hereinafter, the
モータ51の出力軸51aの先端部には、第1ギヤ121が外嵌固着されている。モータ51と撮像系収納部150との間には、出力軸51aと平行なギヤ支軸126が配置されている。
A
ギヤ支軸126の後端部126aは第1軸受け127によって支持されている。また、この第1軸受け127は、モータ51の後端部側を固定支持するモータホルダの役も果たしている。このモータホルダは、内視鏡スコープ12の本体構造物に固定設置される。なお、支軸126は、固定された軸(回転しない軸)としても良い。
The
カム軸111を収納する筐体120の後端部には、第3軸受け128が嵌合固定されており、この第3軸受け128に設けた軸受け孔128a(図5参照)に、ギヤ支軸126の先端部126bが挿入支持されている。
A
第3軸受け128の中心には大径の孔128b(図5参照)が穿設されており、この孔128b内に、第5ギヤ125の歯車部125cが収納される。
A large-
モータ51の出力軸51aの先端部に外嵌固着される第1ギヤ121は、大径歯車部121aと小径歯車部121bとが一体成型された2段ギヤで構成される。
The
第1ギヤ121の大径歯車部121aは使用しないため、小径歯車部121bだけで良い。しかし、第2ギヤ122,第3ギヤ123と共通部品を使用してコスト削減を図る関係で、第1ギヤ121にも大径歯車部121aが存在する。
Since the
第2ギヤ122も、大径歯車部122aと小径歯車部122bとが一体成形された2段ギヤで構成され、ギヤ支軸126に回転自在に外嵌される。この大径歯車部122aが、第1ギヤ121の小径歯車部121bに噛合する。
The
第3ギヤ123も、大径歯車部123aと小径歯車部123bとが一体成形された2段ギヤで構成され、短い支軸131に回転自在に外嵌されている。この支軸131の先端部は、第3軸受け128に後端部に外嵌固定された第2軸受け129に設けられた軸受け孔129a(図5参照)に支持されている。支軸131の後端部外周には、第3ギヤ123の脱落防止リング132が取り付けられている。
The
この第3ギヤ123の大径歯車部123aが、第2ギヤ122の小径歯車部122bに噛合する。第3ギヤ123の小径歯車部123bに噛合する第4ギヤ124は、ギヤ支軸126に回転自在に外嵌して設けられている。ギヤ支軸126に回転自在に外嵌される第2ギヤ122と第4ギヤ124との間には、スペーサ133が設けられている。
The large
第4ギヤ124も、第3ギヤ123の小径歯車部123bに噛合する大径歯車部124aと、これに一体に連設される小径歯車部124bの2段ギヤとなっている。この小径歯車部124bは、第1,第2,第3ギヤ121〜123の小径歯車部121a〜123aより長手に形成されている。
The
そして、第2軸受け129に端壁に穿設された大径の貫通孔129b(図5参照)に遊びを持って小径歯車部124が挿入され、その先端部が第5ギヤ125の歯車部125cに噛合される。なお、歯車部125cは、第1ギヤ〜第4ギヤの各々を構成する2段ギヤの大径歯車部と同じ大きさとなっている。
Then, the small-
第2軸受け129と、第3軸受け128と、カム軸111の筐体120とが、相互に回動しないように、第2軸受け129と第3軸受け128を貫通する孔に回転位置決めピン134が挿入され、ピン134の先端部が筐体120に設けられた有底孔に嵌入されている。
A
以上の構成により、拡大/縮小指示スイッチが操作されると、モータ51の端子51b,51cに電力が供給されて出力軸51aが高速に正回転駆動される。これにより、第1ギヤ121が高速回転する。
With the above configuration, when the enlargement / reduction instruction switch is operated, power is supplied to the
この第1ギヤ121の回転は、第2ギヤ122に伝達されるとき減速され、第3ギヤ123に伝達されると更に減速される。第3ギヤ123の回転は、第4ギヤ124に伝達されるとき更に減速され、第5ギヤ125に伝達されるとき更に減速され、カム軸111を回転するのに必要なトルクが得られる。
The rotation of the
拡大/縮小指示スイッチの操作によりモータ51が逆回転を始めると、上記と同様の伝達経路135でトルクが伝達され、カム軸111が逆回転することになる。
When the
図7は、図4の矢印A方向からズーム倍率調整部110と撮像系収納部150を見た矢視図である。即ち、図7は、ズーム倍率調整部110と撮像系収納部150を後方側から見た図を示し、モータ51の出力軸51aと、減速機構52のギヤ軸126と、撮像系収納部150の光軸150aとの位置関係を示している。
7 is an arrow view of the zoom
本実施形態では、減速機構52のギヤ支軸126を、ほぼ、モータ出力軸51aと光軸150aとを結ぶ線上に設けている。即ち、本実施形態の減速機構52は、モータ51と撮像系収納部150とにより挟まれた、隠れた位置に配置されるため、両者によって保護される。
In the present embodiment, the
これにより、内視鏡スコープ先端部に他の部材、例えば鉗子チャネルや送気・送水チャネル,ライトガイド等を組み付けるとき、減速機構52はこれらの部材との干渉,衝突から保護される。このため、減速機構52を収納する筐体が不要となり、内視鏡スコープの低コスト化や更なる細径化を図ることができる。
Accordingly, when other members such as a forceps channel, an air / water supply channel, a light guide, or the like are assembled to the distal end portion of the endoscope scope, the
カム軸111や円筒状カム部材112,113の大きさ,対物光学系のレンズの大きさは、細径化を図った内視鏡スコープであれば、あまり変わらない。このため、図8のフレキシブルシャフト9と撮像系の光軸との間の距離は、図7のモータ51と光軸150aとの間の距離はほぼ同じとなる。
The size of the
つまり、本実施形態の減速機構52は、図8の従来のカム軸基端部(フレキシブルシャフト9のカム軸側接続部)と撮像系との間のデッドスペースに設けたことになり、内視鏡スコープを大径化しなくても設置可能となる。即ち、本実施形態の減速機構52、即ち、モータ軸51a及びこれと同軸の支軸131と、これらに平行なギヤ支軸126の2軸構成の減速機構52は、内視鏡スコープの細径化に有利となる。
That is, the
また、図6に示すモータ軸51a及び支軸131と、第5ギヤ125及びカム軸111の中心軸とは同軸上に配置され、ギヤ支軸126は、モータ出力軸51aに平行に配置される。ズーム倍率調整部110の筐体120に、ピン134をもって軸受け128,129を位置合わせして組み付けることで、支軸131を第5ギヤ125に対し同軸に組み付けることが容易となる。また、支軸131に平行にギヤ支軸126を組み付けることが容易となる。
Further, the
モータホルダとなる第1軸受け127のモータ用取り付け孔に、モータ51の後部1/3位を挿入して取り付けると共に、モータ51に隣接して配置するギヤ支軸126の端部126aを支軸取り付け孔に挿入する。
The rear portion 1/3 of the
これにより、モータ出力軸51aと、ギヤ支軸126との平行性は保証される。この状態で、ギヤ支軸126の先端部126bを、図5の孔129b,128aに挿入することで、モータ出力軸51aとギヤ支軸126の平行性を保ったまま、ギヤ間の噛合性が良好な高精度の組み付けが容易となる。
Thereby, the parallelism between the
なお、上述した実施形態では、減速機構52を、第1〜第5ギヤの5ギヤ構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、3ギヤ構成でも7ギヤ以上の構成としても良いことはいうまでもない。
In the above-described embodiment, the
以上述べた様に、本実施形態の電子内視鏡装置は、内視鏡スコープ先端部に内蔵される撮像素子と、該撮像素子の前段に設けられた対物光学系と、該対物光学系の光軸に沿って移動する移動レンズに連結されたカム部材と、前記光軸に沿う方向に併設され該光軸に沿う方向を回転軸とし回転することで前記カム部材を介して前記移動レンズを前記光軸に沿う方向に移動させるカム軸と、該カム軸の端部に一体に連結され回転駆動されることで前記カム軸を回転させる歯車部と、前記カム軸と同軸上に配置されたモータと、該モータの出力軸と前記光軸との間に平行に併設されたギヤ支軸と、前記モータの出力軸と前記ギヤ支軸との間および該ギヤ支軸と前記歯車部との間に配置された減速ギヤ機構とを備える。 As described above, the electronic endoscope apparatus according to the present embodiment includes an image pickup element built in the distal end portion of the endoscope scope, an objective optical system provided in front of the image pickup element, and the objective optical system. A cam member connected to a moving lens that moves along the optical axis, and a cam member that is provided in the direction along the optical axis and rotates about the direction along the optical axis as a rotation axis. A cam shaft that moves in a direction along the optical axis, a gear portion that is integrally connected to an end portion of the cam shaft and is rotated and driven, and is coaxially disposed with the cam shaft. A motor, a gear support shaft provided in parallel between the output shaft of the motor and the optical axis, and between the output shaft of the motor and the gear support shaft and between the gear support shaft and the gear portion. And a reduction gear mechanism disposed therebetween.
また、実施形態の電子内視鏡装置は、前記ギヤ支軸の一端を支持する軸受けが前記モータのモータホルダを兼用し該モータホルダが前記モータの出力軸と前記ギヤ支軸とを平行に保持する。 In the electronic endoscope apparatus of the embodiment, the bearing that supports one end of the gear support shaft also serves as the motor holder of the motor, and the motor holder holds the output shaft of the motor and the gear support shaft in parallel. To do.
また、実施形態の電子内視鏡装置の前記減速ギヤ機構は、大径歯車部と小径歯車部が一体成型された2段ギヤを複数個組み合わせて構成される。 Further, the reduction gear mechanism of the electronic endoscope apparatus according to the embodiment is configured by combining a plurality of two-stage gears in which a large-diameter gear portion and a small-diameter gear portion are integrally molded.
また、実施形態の電子内視鏡装置の前記減速ギヤ機構は、前記出力軸に固設された第1ギヤと、前記ギヤ支軸に回転自在に取り付けられ大径歯車部が前記第1ギヤに噛合する前記2段ギヤでなる第2ギヤと、前記出力軸と離間し且つ前記カム軸と同軸上の支軸に回転自在に保持され大径歯車部が前記第2ギヤの小径歯車部と噛合する前記2段ギヤでなる第3ギヤと、前記ギヤ支軸に回転自在に取り付けられ前記第3ギヤの小径歯車部に大径歯車部が噛合し小径歯車部が前記カム軸の前記歯車部に噛合する第4ギヤとを備える。 The reduction gear mechanism of the electronic endoscope apparatus according to the embodiment includes a first gear fixed to the output shaft and a large-diameter gear portion rotatably attached to the gear support shaft. The second gear, which is the two-stage gear that meshes, and the large-diameter gear portion that meshes with the small-diameter gear portion of the second gear that is separated from the output shaft and rotatably supported on a support shaft that is coaxial with the cam shaft. A third gear comprising the two-stage gear, and a large-diameter gear portion meshed with a small-diameter gear portion of the third gear which is rotatably attached to the gear support shaft, and a small-diameter gear portion is engaged with the gear portion of the camshaft. A fourth gear that meshes.
また、実施形態の電子内視鏡装置は、前記カム軸及び該カム軸の前記歯車部を収納する筐体に前記ギヤ支軸の一端部を軸支する軸受け部が取り付けられ、該軸受け部に、前記第3ギヤの前記支軸を軸支する軸受け部が取り付けられ、該2つの軸受け部が前記筐体に対して位置決め部材で位置決めされる。 In the electronic endoscope apparatus according to the embodiment, a bearing portion that supports one end portion of the gear support shaft is attached to a housing that houses the cam shaft and the gear portion of the cam shaft. A bearing portion that supports the support shaft of the third gear is attached, and the two bearing portions are positioned with respect to the housing by a positioning member.
また、実施形態の電子内視鏡装置は、前記第1ギヤを前記2段ギヤの小径歯車部で構成し、該第1ギヤと前記第2ギヤと前記第3ギヤを共通部品で形成する電子内視鏡装置。 In the electronic endoscope apparatus according to the embodiment, the first gear is constituted by the small-diameter gear portion of the two-stage gear, and the first gear, the second gear, and the third gear are formed by common parts. Endoscopic device.
また、実施形態の電子内視鏡装置は、前記カム軸の前記歯車部を、前記2段ギヤの大径歯車部と同じ大きさとし、減速機構の減速比の算出を容易にした。 In the electronic endoscope apparatus of the embodiment, the gear portion of the camshaft is made the same size as the large-diameter gear portion of the two-stage gear, so that the reduction ratio of the reduction mechanism can be easily calculated.
以上述べた実施形態の電子内視鏡装置によれば、内視鏡スコープ先端部の径を拡大することなく、モータ及び減速機構を組み込むことができ、汎用の小型モータを使用可能になる。また、減速機構がモータ及び撮像系によって保護される位置に設けられるため、内視鏡スコープ先端部への各部材の組み付け性が向上する。 According to the electronic endoscope apparatus of the above-described embodiment, the motor and the speed reduction mechanism can be incorporated without increasing the diameter of the endoscope scope tip, and a general-purpose small motor can be used. In addition, since the speed reduction mechanism is provided at a position protected by the motor and the imaging system, the assembling property of each member to the endoscope scope distal end is improved.
本発明に係る電子内視鏡装置は、汎用のモータを用いてズームレンズの倍率調整を行うことができるため、内視鏡スコープの低コスト化及び細径化を図ることが可能となり、ズームレンズ内蔵型の電子内視鏡装置に適用すると有用である。 Since the electronic endoscope apparatus according to the present invention can adjust the magnification of the zoom lens using a general-purpose motor, the cost of the endoscope scope can be reduced and the diameter can be reduced. It is useful when applied to a built-in electronic endoscope apparatus.
10 電子内視鏡装置(内視鏡システム)
12 内視鏡スコープ
26 内視鏡スコープ先端部
40 観察窓
50 対物光学系
50a,50b 移動レンズ
51 モータ
51a モータ出力軸
52 減速機構
54 撮像チップ
58 固体撮像素子
110 ズーム倍率調整部
110 筐体
111 カム軸
112,113 円筒状カム部材
114,115 カム溝
121 第1ギヤ
122 第2ギヤ
123 第3ギヤ
124 第4ギヤ
125 第5ギヤ
126,131 ギヤ支軸
127 モータホルダ兼用の第1軸受け
128 第3軸受け
129 第2軸受け
134 回転位置決めピン(位置決め部材)
135 動力伝達経路
150 撮像系収納部
10 Electronic Endoscope Device (Endoscope System)
12
135
Claims (6)
該撮像素子の前段に設けられた対物光学系と、
該対物光学系の光軸に沿って移動する移動レンズに連結されたカム部材と、
前記光軸に沿う方向に併設され該光軸に沿う方向を回転軸とし回転することで前記カム部材を介して前記移動レンズを前記光軸に沿う方向に移動させるカム軸と、
該カム軸の端部に一体に連結され回転駆動されることで前記カム軸を回転させる歯車部と、
前記カム軸と同軸上に配置されたモータと、
該モータの出力軸と前記光軸との間に平行に併設されたギヤ支軸と、
前記モータの出力軸と前記ギヤ支軸との間および該ギヤ支軸と前記歯車部との間に配置された減速ギヤ機構とを備える電子内視鏡装置。 An image sensor incorporated in the distal end of the endoscope scope;
An objective optical system provided in front of the image sensor;
A cam member coupled to a moving lens that moves along the optical axis of the objective optical system;
A camshaft that is provided along a direction along the optical axis and moves the moving lens in a direction along the optical axis via the cam member by rotating around the direction along the optical axis as a rotation axis;
A gear portion that is integrally connected to an end portion of the cam shaft and is driven to rotate, thereby rotating the cam shaft;
A motor disposed coaxially with the camshaft;
A gear support shaft provided in parallel between the output shaft of the motor and the optical axis;
An electronic endoscope apparatus comprising: a reduction gear mechanism disposed between an output shaft of the motor and the gear support shaft and between the gear support shaft and the gear portion.
前記ギヤ支軸の一端を支持する軸受けが前記モータのモータホルダを兼用し該モータホルダが前記モータの出力軸と前記ギヤ支軸とを平行に保持する電子内視鏡装置。 The electronic endoscope apparatus according to claim 1,
An electronic endoscope apparatus in which a bearing that supports one end of the gear support also serves as a motor holder of the motor, and the motor holder holds the output shaft of the motor and the gear support in parallel.
前記減速ギヤ機構は、大径歯車部と小径歯車部が一体成型された2段ギヤを複数個組み合わせて構成される電子内視鏡装置。 The electronic endoscope apparatus according to claim 1 or 2,
The reduction gear mechanism is an electronic endoscope apparatus configured by combining a plurality of two-stage gears integrally formed with a large-diameter gear portion and a small-diameter gear portion.
前記減速ギヤ機構は、前記出力軸に固設された第1ギヤと、前記ギヤ支軸に回転自在に取り付けられ大径歯車部が前記第1ギヤに噛合する前記2段ギヤでなる第2ギヤと、前記出力軸と離間し且つ前記カム軸と同軸上の支軸に回転自在に保持され大径歯車部が前記第2ギヤの小径歯車部と噛合する前記2段ギヤでなる第3ギヤと、前記ギヤ支軸に回転自在に取り付けられ前記第3ギヤの小径歯車部に大径歯車部が噛合し小径歯車部が前記カム軸の前記歯車部に噛合する第4ギヤとを備える電子内視鏡装置。 The electronic endoscope apparatus according to claim 3,
The reduction gear mechanism includes a first gear fixed to the output shaft, and a second gear comprising the two-stage gear that is rotatably attached to the gear support shaft and a large-diameter gear portion meshes with the first gear. And a third gear comprising the two-stage gear spaced apart from the output shaft and rotatably supported by a support shaft coaxial with the cam shaft and having a large-diameter gear portion meshing with the small-diameter gear portion of the second gear; And a fourth gear which is rotatably attached to the gear support shaft and has a fourth gear in which a large-diameter gear portion meshes with a small-diameter gear portion of the third gear and a small-diameter gear portion meshes with the gear portion of the cam shaft. Mirror device.
前記カム軸及び該カム軸の前記歯車部を収納する筐体に前記ギヤ支軸の一端部を軸支する軸受け部が取り付けられ、該軸受け部に、前記第3ギヤの前記支軸を軸支する軸受け部が取り付けられ、該2つの軸受け部が前記筐体に対して位置決め部材で位置決めされる電子内視鏡装置。 The electronic endoscope apparatus according to claim 4,
A bearing portion that supports one end portion of the gear support shaft is attached to a housing that houses the cam shaft and the gear portion of the cam shaft, and the support shaft of the third gear is supported on the bearing portion. An electronic endoscope apparatus in which a bearing portion is attached and the two bearing portions are positioned with respect to the housing by a positioning member.
前記第1ギヤを前記2段ギヤの小径歯車部で構成し、該第1ギヤと前記第2ギヤと前記第3ギヤを共通部品で形成する電子内視鏡装置。 The electronic endoscope apparatus according to claim 4 or 5, wherein
An electronic endoscope apparatus in which the first gear is constituted by a small-diameter gear portion of the two-stage gear, and the first gear, the second gear, and the third gear are formed by common parts.
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