JP6138395B1 - 駆動装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、駆動モータへの過負荷を抑制し小型化を実現し得る観察光切換機構の駆動装置を提供することを目的とし、そのために、本発明の駆動装置は、所定の波長特性を有する光を発生させるための光学フィルタ32が配置され、光学フィルタを第1の位置と第1の位置とは異なる第2の位置とに配置可能なフィルタ部42と、フィルタ部に設けられる凸部42xと、凸部が接する第1の溝部43dを有し所定の回転軸41dを中心に回転し凸部を第1の溝部に沿って移動させることで光学フィルタを第1の位置から第2の位置に移動させる伝達部43と、伝達部に設けられ光学フィルタが第2の位置に移動された状態において伝達部の回転軸を中心とする凸部の接線方向に沿って設けられる第2の溝部43eとを有する。

Description

この発明は、内視鏡用光源装置において光路上に光学フィルタを挿脱することによって観察光の切り換えを行なうための観察光切換機構の駆動装置に関するものである。
従来、細長管形状の挿入部を有して構成される内視鏡は、例えば医療分野や工業用分野等において広く利用されている。このうち、医療分野において用いられる医療用内視鏡は、挿入部を被検体、例えば生体の体腔内に挿入して臓器等を観察したり、必要に応じて当該臓器等に対し内視鏡に具備される処置具挿通チャンネル内に挿入した処置具を用いて各種の処置を施すことができるように構成されている。また、工業分野において用いられる工業用内視鏡は、挿入部を被検体、例えばジェットエンジンや工場配管等の装置若しくは設備内部に挿入して、当該被検体内の状態、例えば傷や腐蝕等の状態観察や検査等を行うことができるように構成されている。
このような内視鏡を用いる際の観察対象は、例えば体腔内や装置内部等の暗所にある被検体が主なものとなるために、これを照明するための光源装置が必要になる。
従来の内視鏡用光源装置においては、通常光(白色光)観察のほかに、狭帯域光観察(NBI;Narrow Band Imaging)等といった特殊光観察等、複数の観察モードを設定可能に構成されているものがあり、使用者(ユーザ)は観察対象に応じて適切な観察モードを設定するように構成されている。
従来の内視鏡用光源装置において、複数の観察モードに対応するための構成としては、例えば内部に設けられるキセノンランプ,LED(Light Emitting Diode;発光ダイオード),LD(Laser Diode;レーザーダイオード)等を適用した発光光源の光路上に、波長変換用や減光用等の光学フィルタを挿脱することによって複数の観察モードに応じた光を出射することが可能となっている。そのために、この種の形態の内視鏡用光源装置においては、光学フィルタを発光光源の光路上に挿脱させることで観察用照明光を切り換える観察光切換機構を具備している。
従来の内視鏡用光源装置における観察光切換機構としては、例えば国際公開番号WO2011/125457号公報等によって種々の形態のものが提案され、また実用化されている。
上記国際公開番号WO2011/125457号公報等によって開示されている内視鏡用光源装置は、例えば光学フィルタを保持した円板(以下、フィルタ保持板という)を駆動モータの回転軸に取り付け、駆動モータの回転駆動力により上記フィルタ保持板を回転させることで、当該フィルタ保持板の光学フィルタを上記発光光源の光路上に配置させて出射光を切り換える観察光切換機構を具備している。
ところが、上記国際公開番号WO2011/125457号公報等によって開示されている内視鏡用光源装置における観察光切換機構は、フィルタ保持板を円板形状の部材で構成しているので、不要な構成部分が多くなってしまい、装置が大型化してしまう傾向がある。
そこで、上記円板形状のフィルタ保持板を小型化するために、例えば略扇型のフィルタ保持板を採用する等の工夫が考えられる。しかしながら、略扇型のフィルタ保持板を採用し、これを駆動モータによって回転させる形態のものでは、フィルタ保持板の重心と駆動モータの回転軸とが一致しないことから、フィルタ保持板の自重等に起因するトルクが駆動モータの回転軸にかかることになる。このことから、光学フィルタを所定の位置に配置する際の位置精度を低下させたり、駆動モータへの過負荷による故障等の可能性が高くなるという問題点が考えられる。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、内視鏡用光源装置において、駆動モータへの過負荷を抑制しかつ装置の小型化を実現し得る構造の観察光切換機構の駆動装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様の駆動装置は、光学フィルタを含むフィルタ部と、所定の回転軸を中心に回転する伝達部と、前記伝達部に形成された第1の溝部と、前記第1の溝部に接して前記フィルタ部に形成され、前記伝達部の回転に連動して前記第1の溝部に沿って移動することで前記フィルタ部を第1の位置から前記第1の位置とは異なる第2の位置へ移動させるための凸部と、前記第1の溝部とつながって形成され、前記フィルタ部が前記第2の位置に移動された状態において、前記伝達部の回転軸を中心とする前記凸部の接線方向に沿って設けられる第2の溝部と、を備える
本発明によれば、内視鏡用光源装置において、駆動モータへの過負荷を抑制しかつ装置の小型化を実現し得る構造の観察光切換機構の駆動装置を提供することができる。
本発明の一実施形態の駆動装置を具備する内視鏡用光源装置を含む内視鏡システムの全体構成を示す概略斜視図 図1の内視鏡システムにおける内視鏡用光源装置の内部主要構成を示す概略ブロック構成図 本実施形態の駆動装置の構成を示す平面図(光学フィルタが第1の位置にある状態を示す) 図3の駆動装置の作用を説明する平面図(光学フィルタが第2の位置にある状態を示す) 図3の[5]−[5]線に沿う要部拡大断面図
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。以下の説明に用いる各図面は模式的に示すものであり、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさで示すために、各部材の寸法関係や縮尺等を各構成要素毎に異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、これら各図面に記載された構成要素の数量,構成要素の形状,構成要素の大きさの比率,各構成要素の相対的な位置関係等に関し、図示の形態のみに限定されるものではない。
図1〜図5は、本発明の一実施形態を示す図である。このうち、図1は、本実施形態の駆動装置を具備する内視鏡用光源装置を含む内視鏡システムの全体構成を示す概略斜視図である。図2は、図1の内視鏡システムにおける内視鏡用光源装置の内部主要構成を示す概略ブロック構成図である。図3は、図2の内視鏡用光源装置に含まれる本実施形態の駆動装置の構成を示す平面図である。図4は、図3の駆動装置の作用を説明する図である。なお、図3は当該駆動装置において、光学フィルタが第1の位置にある状態を示している。図4は、図3の駆動装置において、光学フィルタが第2の位置にある状態を示している。図5は、図3の[5]−[5]線に沿う要部拡大断面図である。
まず、本実施形態の駆動装置(図2〜図4参照)の詳細を説明する前に、当該駆動装置を具備する内視鏡用光源装置を含む内視鏡システム1の構成を、主に図1,図2を用いて以下に簡単に説明する。
内視鏡システム1は、図1に示すように、内視鏡10と、コントロールユニット19と、表示装置21等によって主に構成されている。この内視鏡システム1は、例えば人体や構造物等の被検体内の所望の観察部位の光学像を内視鏡10によって画像信号に変換し、取得された画像信号をコントロールユニット19の制御部22によって各種の信号処理を施し、表示装置21へと出力して画像として表示させたり、不図示の記録装置に出力して記憶させたりする構成を有するシステムである。
ここで、内視鏡10は、挿入部2と、操作部3と、ユニバーサルケーブル4と、コネクタ部5等によって構成されている。
挿入部2は、全体として細長で可撓性を有して構成される。挿入部2の先端側の所定範囲は湾曲可能に形成される湾曲部を有する。挿入部2の最先端部の内部には、撮像部や照明部等を備えている。ここで、撮像部は、CCD撮像素子や、CMOS撮像素子からなる。また、撮像部は、補色フィルタを前面に有する撮像素子であってもよい。これとは別に、撮像部は、RGBの光をダイクロイックミラーによりそれぞれ分波し、分波したRGBそれぞれに対応する3つの撮像素子で構成したものであってもよい。さらに撮像部は、緑色光をダイクロイックミラーにより分離し、分離された緑色光とその他の光とに対応する2板の撮像素子で構成したものでもよい。なお、挿入部2の内部には、先端から基端まで各種信号線やライトガイド,送気送水管路,処置具挿通チャンネル等の内部構造物が挿通配置されている。
操作部3は、上記挿入部2の基端が連設され、外面上には各種操作部材等が設けられている。操作部3の内部には、挿入部2からの各種信号線やライトガイド,送気送水管路等が挿通配置されていると共に、上記操作部材からの入力信号を受ける電子回路等を実装した電気基板等が配設されている。
ユニバーサルケーブル4は、上記操作部3から延出し、内部に各種の信号線やライトガイド,各種送気送水管路等が挿通配置されている。
コネクタ部5は、ユニバーサルケーブル4の先端に連設され、コントロールユニット19の接続部19aに対して着脱可能となるようにプラグ形状に形成されている。
上記内視鏡10そのものについては、従来一般に実用化され広く普及している内視鏡と同様のものが適用されているものとして、その他の詳細構成の説明は省略する。
上記コントロールユニット19は、図2に示すように、内視鏡用光源装置20と、制御部22と、電源部23等を内部に有して構成されている。なお、コントロールユニット19には、その他の構成物も含まれるが、それらの構成物は本発明に直接関連しないことから、その図示及び説明は省略する。
制御部22は、本内視鏡システム1の全体を所定のプログラム等に基づいて統括的に動作制御を行なうと共に、内視鏡10によって取得され出力された撮像信号を受けて各種の信号処理等を行い得るように構成された構成ユニットである。これにより、制御部22は、例えば上記信号処理の結果生成された表示用の画像信号を表示装置21へと出力して、表示装置21の表示画面に画像を表示させる表示制御や、同様に上記信号処理の結果生成された記録用の画像データを記憶装置(不図示)へと出力して、記憶装置に記憶させる記憶制御等を行なう。そのために、制御部22は、例えば演算制御及び信号処理装置(CPU)や記憶装置(RAM),補助記憶装置,入出力装置等を具備して構成されている。
電源部23は、本内視鏡システム1を構成する各部位を駆動するための電力を供給するための構成ユニットである。
コントロールユニット19には、図1,図2に示すように、上記内視鏡10のコネクタ部5が着脱可能に形成される接続部19aを有している。この接続部19aは、例えばコントロールユニット19の筐体前面パネルに設けられている(図1参照)。
上記コネクタ部5には、内視鏡10のユニバーサルケーブル4から操作部3を介して挿入部2内に挿通される光ファイバケーブル50の基端が配設されている。そして、上記コネクタ部5が接続部19aに嵌入接続された状態においては、上記光ファイバケーブル50の基端は、内視鏡用光源装置20(詳細後述)から出射される光が入射する位置に配置される。こうして上記光ファイバケーブル50の基端に入射された光は、上記光ファイバケーブル50によって内視鏡10の挿入部2の先端部へと導かれ、照明窓(不図示)から外部に向けて出射されて被検体を照明する。
内視鏡用光源装置20は、内視鏡10を用いて観察する対象物を照明するための光を発生させる構成ユニットである。内視鏡用光源装置20は、光源駆動部27と、複数の光源体28(a〜d)と、複数のコリメーターレンズ29(a〜d)と、複数のダイクロイックミラー30(a〜c)と、集光レンズ31と、観察光切換機構ユニット24等を有して、主に構成されている。
光源駆動部27は、制御部22からの指示信号に応じて上記複数の光源体28(a〜d)を駆動するための駆動回路等を備えた構成部である。
複数の光源体28(a〜d)は、例えばレーザーダイオード若しくは発光ダイオード(LED)等の固体発光素子が適用される発光体である。当該内視鏡用光源装置20は、上記複数の光源体28(a〜d)からの出射光を、コネクタ部5の光ファイバケーブル50の基端へと入射させる機能を有するものである。
上記複数の光源体28(a〜d)は、本実施形態においては4つ設けた例を示している。複数の光源体28(a〜d)は、それぞれが異なる波長を中心とした所定の波長領域の光を発するLEDによって構成される。複数の光源体28(a〜d)は、具体的には例えば、赤色LED28a,緑色LED28b,青色LED28c,紫色LED28d等である。なお、個々の光源体28(a〜d)の出射光の波長は、特に限定されるものではない。また、内視鏡用光源装置20において具備される複数の光源体28としては、本実施形態に例示する形態のように4つに限定されるものではなく2つ以上であればよい。
さらに、LEDの変わりに、青色光又は緑色光又は赤色光を発生する蛍光体に励起光を照射し、蛍光体を透過した励起光と蛍光体からの蛍光とを出射する蛍光光源を利用する構成としてもよい。
上記複数の光源体28(a〜d)は、それぞれが光源駆動部27と電気的に接続されている。そして、上記光源駆動部27から出力される指示信号に応じて適宜発光するように構成されている。また、光源駆動部27から出力される指示信号に応じて、上記複数の光源体28(a〜d)のそれぞれから出射される光の強度は変化する。
複数のコリメーターレンズ29(a〜d)は、上記複数の光源体28(a〜d)のそれぞれに対応して設けられ、各光源体28(a〜d)からの出射光のそれぞれを透過させて、平行光として出射する機能を有する。
複数のダイクロイックミラー30(a〜c)は、上記複数のコリメーターレンズ29(a〜d)から出射された平行光を受けて、集光レンズ31へと導く機能を有する。本実施形態において、上記複数のダイクロイックミラー30(a〜c)は、3つ設けている例を示している。光源体として蛍光光源を利用する場合、上記複数のダイクロイックミラー30(a〜c)によって、照明光から励起光が除去されていることが望ましい。
集光レンズ31は、上記複数のダイクロイックミラー30(a〜c)によって導かれた複数の光源体28(a〜d)からの出射光を透過させて、コネクタ部5の光ファイバケーブル50の基端へ向けて集光する機能を有する。
観察光切換機構ユニット24は、上記複数のダイクロイックミラー30(a〜c)と集光レンズ31との間に配設されており、上記複数のダイクロイックミラー30(a〜c)によって集光レンズ31へと導かれる光束の光路上に光学フィルタ32(詳細後述)を挿脱させることによって観察光の切り換えを行なう機能を有する。
ここで、上記内視鏡用光源装置20において、複数の光源体28(a〜d),複数のコリメーターレンズ29(a〜d),複数のダイクロイックミラー30(a〜c),集光レンズ31等の配置の具体例を、図2によって説明する。
なお、集光レンズ31の中心軸を通る軸を光軸Oとする。この光軸Oは、当該内視鏡用光源装置20からの出射光の中心軸でもある。また、複数の光源体28(a〜d)のそれぞれの出射光の光路を符号O1,O2,O3,O4とする。この場合、紫色LED28dの光路O4は、光軸Oと平行となるものとする。そしてまた、上記3つのコリメーターレンズ29a,29b,29cは、各光軸が上記各光路O1,O2,O3と一致するように配設されているものとする。
この場合において、図2に示すように、上記複数の光源体28(a〜d)のうち紫色LED28dは光軸O上に配設されている。一方、上記複数の光源体28(a〜d)のうちその他の3つの光源体28、即ち赤色LED28a,緑色LED28b,青色LED28cは、光軸Oから外れた位置に配設されている。ここで、赤色LED28a,緑色LED28b,青色LED28cは、各光路O1,O2,O3が、光軸O(光路O4)に対して直交するように配設されている。なお、上記3つの光源体(28a,28b,28c)は光軸O(光路O4)に対し、一側方に配設されている。
そして、上記3つのダイクロイックミラー30(a〜c)は、光軸Oに沿って集光レンズ31の側から順に30a,30b,30cの順で配列されている。これと同時に、上記3つのダイクロイックミラー30a,30b,30cは、上記光路O1,O2,O3のそれぞれの延長線上に配設されている。この構成により、上記3つのダイクロイックミラー30a,30b,30cの各反射面のそれぞれは、光軸O(光路O4)と各光路O1,O2,O3とが略直交する各位置において、光軸Oに対して角度45度傾斜させて配設されている。
なお、ダイクロイックミラー30aの反射面は、赤色LED28aからの出射光の波長を含む所定の波長帯の光を反射し、他の波長帯の光を透過する。また、ダイクロイックミラー30bの反射面は、緑色LED28bからの出射光の波長を含む所定の波長帯の光を反射し、他の波長帯の光を透過する。そして、ダイクロイックミラー30cの反射面は、青色LED28cからの出射光の波長を含む所定の波長帯の光を反射し、他の波長帯の光を透過する。
このような構成により、紫色LED28dからの出射光は、コリメーターレンズ29dを透過して平行光とされた後、ダイクロイックミラー30a,30b,30cを透過して観察光切換機構ユニット24を介して集光レンズ31へと入射する。一方、赤色LED28a,緑色LED28b,青色LED28cからの各出射光は、コリメーターレンズ29a,29b,29cを透過して平行光とされた後、ダイクロイックミラー30a,30b,30cによって反射され、上記コリメーターレンズ29dからの出射光と合成されて、観察光切換機構ユニット24を介して集光レンズ31へと入射する。
このような構成により、本内視鏡用光源装置20においては、4つの光源体28(a〜d)を組み合わせで発光させることによって、各種の観察光を出射することができるように構成し得る。
例えば、観察光として通常観察用の白色光を出射する通常光観察動作モード(白色光観察モード)の場合には、赤色LED28a,緑色LED28b,青色LED28cを同時に発光させる。また、観察光として特殊光を出射する特殊光観察動作モード、例えば狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)の場合には、緑色LED28b,紫色LED28dを同時に発光する。
また、制御部22は、通常光観察動作モードにおいて内視鏡10内の撮像部の分光感度を考慮して各LEDの光量を、緑>青>赤、となるように光源駆動部27を駆動する。さらに、制御部22は、被検体の色再現性を高めるために紫色LED28dを点灯させてもよい。狭帯域光観察モードにおいても、短波長である紫色LED28dからの光の減衰を考慮し、各LEDの光量比を、紫>緑、となるように光源駆動部27を駆動する。
上記通常光観察動作モードや狭帯域光観察モード以外に裸眼で被検体を観察するための裸眼観察モードに切り換え可能であってもよい。裸眼観察モードに切り換えられる場合、制御部22は通常光観察動作モードに比べて赤色光の光量を青色光の光量よりも大きくし、各LEDの光量を、緑色>赤色>青色、となるように光源駆動部27を駆動する。
また、観察画像の色調は、スコープ内のライトガイドの特性や、撮像素子の分光感度によって変化するため、必ずしも上記光量比に限定される必要はない。
通常光観察動作モードにおいて紫色LED28dを発光させない場合は、紫色LED28dとその他LED(例えば青色LED28c)との駆動回路を共通化してもよい。この場合、紫色LED28dのアノード側と青色LED28cのアノード側に互いに共通する駆動回路を接続し、それぞれのLEDのカソード側はスイッチaとbを介してグラウンドに接続されている。通常光観察動作モード時は通常観察に用いられる青色LED28cの発光量を制御する駆動制御信号を駆動回路に出力し、かつ紫色LED28d側のスイッチaをオフにし、青色LED28c側のスイッチbをオンにする制御を行う。狭帯域光観察モード時は、観察に用いられる紫色LED28dの発光量を制御する駆動制御信号を駆動回路に出力し、かつ紫色LED28d側のスイッチaをオンにし、青色LED28c側のスイッチbをオフにする制御を行う。 これに加えて、本実施形態においては、観察光切換機構ユニット24を有している。この観察光切換機構ユニット24は、光軸O(光路O4)上に、例えば所定の波長特性を有する光を発生させるための光学フィルタ32を挿脱することによって観察光の切り換えを行なうための機構ユニットである。上記光学フィルタ32としては、例えば波長変換用あるいは減光用のND(Neutral Density)フィルタ、あるいは狭帯域光観察モードにおいて、血管の視認性を高めるために紫色LED28dからの光を透過し、緑色LED28bが発する緑色光のうち狭帯域のみを透過する狭帯域フィルタ等である。例えば、狭帯域フィルタにおいて紫色光と緑色光との透過率を同等にしても、狭帯域光観察モード時にに照射される紫色光と狭帯域化された緑色光との光量は、緑色LED28bと紫色LED28dの制御により独立に制御できるため所望の発光比率を維持可能である。
ここで、観察光切換機構ユニット24の構成について、図3,図4,図5を用いて以下に詳述する。
観察光切換機構ユニット24は、上述したように、上記内視鏡用光源装置20内において、上記複数のダイクロイックミラー30(a〜c)と上記集光レンズ31との間に介在している。つまり、観察光切換機構ユニット24は、上記複数の光源体28(a〜d)からの出射光が最終的に集光レンズ31へと導かれる直前の位置に配置されている。
観察光切換機構ユニット24は、図3等に示すように、ベース部材である基台41と、フィルタ部であるフィルタ保持板42と、伝達部であるカム43と、駆動源である駆動モータ44と、駆動部である駆動ギア45と、位置検出部であるフォトインタラプタ46等によって主に構成されている。
ベース部材である基台41は、当該観察光切換機構ユニット24の基本構造体である。基台41は、例えば金属製の平板部材を切り欠き及び折り曲げ等の板金加工によって形成される構造物である。基台41は、当該観察光切換機構ユニット24の内部の所定の位置(ダイクロイックミラー30aと集光レンズ31との間)において、基台41の主要平面41xが上記光軸O(光路O4)に対して直交する面となるように固設されている。基台41の主要平面41xには、貫通孔41aが穿設されている。この貫通孔41aは、その中心軸が上記光軸O(光路O4)と略一致する位置に形成されている。このような構成によって、上記光軸O(光路O4)を進んでくる上記光源体28(a〜d)からの出射光は、当該貫通孔41aを通過するように構成している。
また、基台41の一側縁部寄り(本実施形態においては図3に示す下部寄り)の部位には、フィルタ保持板案内溝41bが形成されている。このフィルタ保持板案内溝41bは、フィルタ保持板42の回動を案内すると共に、同フィルタ保持板42が光軸O方向(即ち同基台41の主要平面41xの平面に直交する方向)に煽られることを抑制する機能を有する構成部である。そのために、フィルタ保持板案内溝41bには、後述するように、フィルタ保持板42のアオリ抑制部42eが摺動自在に係合している。なお、フィルタ保持板案内溝41bと、フィルタ保持板42のアオリ抑制部42eとの係合構成の詳細は後述する。
一方、基台41には、フィルタ保持板42,カム43,駆動モータ44が、それぞれ所定の位置に配設されている。このうち、例えば駆動モータ44は、基台41の上端寄りの一隅部近傍において、同駆動モータ44の回転軸である駆動軸44aが光軸Oと平行となるように固設されている。また、例えばフィルタ保持板42は、基台41の上端寄りの一側縁部近傍において、光軸Oと平行に突設された支軸41cを回転軸(回動中心)として主要平面41xに平行な面内を回動自在となるように配設されている。そして、例えばカム43は、駆動モータ44の近傍において、光軸Oと平行に突設された支軸41dを回転軸(回動中心)として主要平面41xに平行な面内を回動自在となるように配設されている。
フィルタ部であるフィルタ保持板42は、上記光学フィルタ32を保持し、当該光学フィルタ32を第1の位置(図3に示す位置)とこの第1の位置とは異なる第2の位置(図4に示す位置)とに配置可能とするための構成部材である。
なお、ここで、上記光学フィルタ32の第1の位置とは、上記光学フィルタ32が貫通孔41aから退避している位置、即ち図3に示す位置をいうものとする。また、同第2の位置とは、上記光学フィルタ32が貫通孔41aを覆う位置、即ち図4に示す位置をいうものとする。換言すれば、第2の位置は、上記光学フィルタ32が光軸O上にあり光路O4に挿入されている状態にある位置をいう。
フィルタ保持板42は、例えば金属製の平板部材を切り欠き及び折り曲げ等の板金加工によって形成される構造物である。フィルタ保持板42は、基台41の主要平面41xに平行な平面内を回動自在となるように、上記基台41に対して支軸41cによって軸支されている。
フィルタ保持板42は、支持腕部42aと、フィルタ保持部42bと、アオリ抑制部42eと、凸部であるカムピン42x等を有して形成されている。
フィルタ保持板42の支持腕部42aは、上記基台41の主要平面41xに立設される支軸41cに対して回動自在に軸支されている。フィルタ保持板42の支持腕部42aの先端側には、光学フィルタ32を固設するためのフィルタ保持部42bが形成されている。このフィルタ保持部42bには、上記光学フィルタ32よりも若干小径の貫通窓部42bbが穿設されている。上記光学フィルタ32は、この貫通窓部42bbを覆うように配設されている。この構成により、フィルタ保持部42bに穿設された貫通窓部42bbは、同フィルタ保持部42bに固設された光学フィルタ32を透過する光束を通過させ得るように構成されている。
また、フィルタ保持部42bの先端寄りの側縁部には、アオリ抑制部42eが形成されている。このアオリ抑制部42eは、図5に示すように、フィルタ保持板42のフィルタ保持部42bの側縁部から光軸Oに沿う方向に、フィルタ保持板案内溝41bを通過して基台41の裏面側にまで延出する屈曲腕部42eaと、この屈曲腕部42eaの外周側先端部から基台41の主要平面41xと平行な方向(光軸Oに直交する方向)に向けて当該主要平面41xの裏面に沿って延出する抑制腕部42ebとを有して構成されている。
このような構成により、フィルタ保持板42が支軸41cを回転軸(回動中心)として回動するとき、フィルタ保持板案内溝41bに沿ってアオリ抑制部42eが移動する。このとき、アオリ抑制部42eはフィルタ保持板42のアオリを抑制する。これにより、例えばフィルタ保持板42の近傍に配設される他の構成部材との干渉を防止することも可能となる。
なお、上記フィルタ保持板42に保持される光学フィルタ32が、例えば図3に示す第1の位置にあるとき、光学フィルタ32は、基台41の主要平面41xの貫通孔41aから退避した位置にある。一方、例えば同光学フィルタ32が、図4に示す第2の位置にあるとき、光学フィルタ32は、基台41の主要平面41xの貫通孔41aを覆う位置(光軸O上にあり光路O4に挿入されている位置)にある。したがって、このとき、貫通孔41aを通過して集光レンズ31へと向かう光束は、上記光学フィルタ32によって所定の波長特性を有する光に変換されている。
したがって、フィルタ保持板42が支軸41cを回転軸(回動中心)として回動して、図3の状態から図4の状態に変位したとき(即ち、光学フィルタ32が第1の位置から第2の位置へと移動したとき)には、フィルタ保持板42の貫通窓部42bbと基台41の主要平面41xの貫通孔41aとは略一致するように、つまり貫通窓部42bbの中心と上記光軸O(光路O4)とが略一致するように構成されている。
さらにまた、フィルタ保持板42には、カム43に対向する面上に光軸O(光路O4)と平行な方向に突出する凸部であるカムピン42xが突設されている。このカムピン42xは、カム43側の後述するカム溝43cに対してカム結合している。したがって、後述するようにカム43が支軸41dを回転軸(回動中心)として回動するとき、カム溝43cに沿ってカムピン42xが移動することで、フィルタ保持板42は支軸41cを回転軸(回動中心)として回動するように構成されている。
伝達部であるカム43は、上述したように、駆動モータ44の近傍において、光軸Oと平行に突設された支軸41dを回転軸(回動中心)として主要平面41xに平行な面内を回動自在となるように配設されている。
カム43は、外周縁部の一部領域にギア部43gを有する円板部43aと、この円板部43aから径方向外方に向けて突出する腕部43bとによって形成されている。上記円板部43aのギア部43gは、駆動モータ44側の駆動ギア45に噛合している。
また、腕部43bには、上記フィルタ保持板42に対向する面に上記カムピン42xにカム結合する有底のカム溝43cが形成されている。このカム溝43cは、第1の溝部43dと、第2の溝部43eと、第3の溝部43fとを有して形成されている。
換言すると、カム43(伝達部)は、カムピン42x(凸部)が接する第1の溝部43dを有し、支軸41d(所定の回転軸)を中心に回転し、カムピン42x(凸部)を第1の溝部43dに沿って移動させることで、光学フィルタ32(を保持するフィルタ保持板42)を第1の位置から第2の位置に移動させる伝達部である。また、カム43(伝達部)は、カムピン42x(凸部)を第1の溝部43dに沿って移動させることで、光学フィルタ32(を保持するフィルタ保持板42)を第2の位置から第1の位置に移動させることが可能である。つまり、第1の溝部43dは、光学フィルタ32を保持するフィルタ保持板42を駆動モータ44によって回転させ得るフィルタ回転領域に形成される。
一方、カム43(伝達部)の第2の溝部43eは、光学フィルタ32(を保持するフィルタ保持板42)が第2の位置に移動された状態において、カム43(伝達部)の支軸41d(回転軸)を中心とするカムピン42x(凸部)の接線方向に沿って設けられている。つまり、上記第2の溝部43eは、上記第1の溝部43dに対して傾けて形成されている。第2の溝部43eは、光学フィルタ32を保持するフィルタ保持板42が第2の位置にあるとき、即ちフィルタ停止位置にあるときに、同フィルタ保持板42に対し自重等による過負荷がかかっても、その回転トルクを駆動モータ44へと伝達しないようにする役目をしている。
他方、カム43(伝達部)の第3の溝部43fは、光学フィルタ32(を保持するフィルタ保持板42)が第1の位置に移動された状態において、カム43(伝達部)の支軸41d(回転軸)を中心とするカムピン42x(凸部)の接線方向に沿って設けられている。つまり、上記第3の溝部43fは、上記第1の溝部43dに対して傾けて形成されている。第3の溝部43fは、光学フィルタ32を保持するフィルタ保持板42が第1の位置にあるとき、即ちフィルタ停止位置にあるときに、同フィルタ保持板42に対し自重等による過負荷がかかっても、その回転トルクを駆動モータ44へと伝達しないようにする役目をしている。
駆動源である駆動モータ44は、正逆回転可能に構成される一般的な形態の電動モータである。この駆動モータ44は、基台41の主要平面41xに対し、その駆動軸44aが直交する方向に突設されるようにビス止め等の固定手段により固設されている。
そして、駆動部である駆動ギア45は、上記駆動モータ44によって正逆回転する歯車である。上記駆動ギア45は、上記駆動モータ44の駆動軸44aに固設されている。そして、上記駆動ギア45は、上述したように、上記カム43のギア部43gに噛合している。この構成により、上記カム43(伝達部)は、上記駆動モータ44によって回転する駆動ギア45により支軸41dを回転軸(回動中心)として回転するように構成されている。
なお、上述したように、カム43のギア部43gは、円板部43aの外周縁部の一部領域のみに形成されている。このことから、カム43は、ギア部43gの形成されている範囲内のみで回動可能となっている。したがって、カム43によって回動されるフィルタ保持板42も同様である。つまり、フィルタ保持板42(フィルタ部)は、回転軸(回動中心)となる支軸41cに垂直な平面内で、同支軸41c(回転軸)を中心とする所定の角度内の領域に設けられている。
位置検出部であるフォトインタラプタ46は、光学フィルタ32を保持するフィルタ保持板42の位置、即ちフィルタ保持板42が第1の位置にあるか、第2の位置にあるかを検出するための構成部である。フォトインタラプタ46は、基台41に対して固定されており、当該フォトインタラプタ46と基台41との間の空間をフィルタ保持板42が移動するように構成されている。なお、上記フォトインタラプタ46は、照明光の光路O4から離れた位置に配置するのが望ましい。また、上記フォトインタラプタ46は、照明光からの影響を抑制するためにカバー部材等(不図示)を用いて覆い遮蔽するような構成としてもよい。
このように構成された本実施形態の内視鏡システム1のコントロールユニット19の内視鏡用光源装置20における観察光切換機構ユニット24における駆動装置の作用を、以下に説明する。
まず、観察光切換機構ユニット24の駆動装置が図3に示す状態にあるものとする。図3に示す状態は、上述したように、光学フィルタ32を保持するフィルタ保持板42が、光軸O(光路O4)から退避した第1の位置にある状態である。この状態にあるとき、カムピン42xはカム溝43cの第3の溝部43fに係合している。
上述したように、第3の溝部43fは、光学フィルタ32(フィルタ保持板42)が第1の位置にある状態において、カム43(伝達部)の支軸41d(回転軸)を中心とする円上のカムピン42x(凸部)の接線方向に沿って設けられている。
したがって、この状態においては、例えばカムピン42xが設けられているフィルタ保持板42に対して、当該フィルタ保持板42を支軸41d周りに回動させる方向への意図しない力量が加わったとしても、当該フィルタ保持板42は不動状態を維持し得る。したがって、駆動モータ44に対する不要な負荷が伝達されない。
次に、この状態、即ち光学フィルタ32(フィルタ保持板42)が第1の位置にある状態の観察光切換機構ユニット24において、任意のタイミングで駆動モータ44への給電が開始され、当該駆動モータ44の駆動軸44aが図3に示す矢印R1(図3において時計方向)回転したものとする。すると、駆動ギア45は同方向に回転する。これにより、同駆動ギア45に噛合しているカム43のギア部43gは、図3に示す矢印R2(図3において反時計方向)回転する。
これを受けて、カム43は、支軸41dを回転軸として図3の矢印R2方向に回転を始める。このとき、カムピン42xは、第3の溝部43fから脱出して第1の溝部43dへと入り、この第1の溝部43dに沿って移動する。これにより、フィルタ保持板42は支軸41cを回転軸として図3の矢印R2と同方向(反時計方向)に回動する。そして、図4に示す状態に移行する。
ここで、図4に示す状態は、上述したように、光学フィルタ32を保持するフィルタ保持板42が、光軸O(光路O4)上に挿入されている第2の位置にある状態である。この状態になると、カムピン42xはカム溝43cの第2の溝部43eに係合する。
そして、この状態になると、例えばカムピン42xが設けられているフィルタ保持板42に対して、当該フィルタ保持板42を支軸41d周りに回動させる方向への意図しない力量が加わったとしても、当該フィルタ保持板42は不動状態を維持し得る。したがって、駆動モータ44に対する不要な負荷が伝達されない。
以上説明したように上記一実施形態によれば、所定の波長特性を有する光を発生させるための光学フィルタ32を保持するフィルタ保持板42(フィルタ部)を、支軸41c(回転軸)に垂直な平面内で、当該支軸41cを中心とする所定の角度内の領域における第1の位置と第2の位置とに配置可能に構成するために、フィルタ保持板42にカムピン42x(凸部)を設け、これをカム43(伝達部)の第1の溝部43dに沿って移動させることでフィルタ保持板42を支軸41dを回動中心として回転させる。この場合において、光学フィルタ32が第2の位置にある状態において、カム43の支軸41dを中心とする円上のカムピン42xの接線方向に沿って第2の溝部43eをカム43に設けた。また、光学フィルタ32が第1の位置にある状態において、カム43の支軸41dを中心とする円上のカムピン42xの接線方向に沿って第3の溝部43fをカム43に設けた。そして、駆動モータ44によって回転する駆動ギア45に噛合するギア部43gをカム43に設けることによって、カム43は駆動モータ44によって回転するように構成した。
このような構成により、フィルタ保持板42が第1の位置と第2の位置との間を回動移動するとき、カムピン42xはカム43の第1の溝部43dに沿ってスムースに移動する。一方、フィルタ保持板42が第1の位置若しくは第2の位置にある状態においては、カムピン42xはカム43の第2の溝部43e若しくは第3の溝部43fに係合することにより、フィルタ保持板42の回転負荷が駆動モータ44の駆動軸44aに伝達されることを抑制することができる。
また、カム43に設けたカム溝43cの形状の工夫のみによって、駆動モータ44への過負荷を抑制することができる。したがって、装置の小型化に寄与し得ると同時に、製造コストの低減化に寄与することができる。
なお、上記一実施形態においては、基台,フィルタ保持部材等を金属製平板部材を折り曲げ加工して形成する例を示したが、この構成に限られることはなく、例えば樹脂製部材の成形品によって構成するようにしてもよい。
また、上記一実施形態においては、駆動モータの回転力は駆動ギアを介してカムへと伝達されるように構成しているが、この構成に限ることはない。例えば、駆動モータの駆動軸を、カムの回転軸(上記一実施形態では支軸41d)と一致させる形態、即ち駆動モータの駆動軸によってカムを回動自在に軸支して、駆動モータの回転によってカムを直接回転させるような形態とすることもできる。
上記一実施形態においては、フィルタ保持板に一つの光学フィルタを設けた例を示しているが、この形態に限られることはない。例えば、複数の光学フィルタを保持する形態のフィルタ保持板として構成することも可能である。この場合には、複数の光学フィルタのそれぞれが所定の位置、即ち基台における主要平面の貫通孔、つまり光路上に配置されるときの各位置(フィルタ停止位置)に対応させて、カムのカム溝の所定の部位に、カムの回転軸を中心とするカムピン(凸部)の接線方向のカム溝を、それぞれ設けるように構成すればよい。
また、駆動モータは、熱源となる構成物であるので、内視鏡用光源装置としての筐体の外部等に設けるようにすることが望ましい。また、その場合において、駆動モータは、コントロールユニットの筐体内において電源ユニットに設けられる吸気口の近傍に配設するのが好ましい形態である。
ところで、上述の一実施形態においては、カム(伝達部)側にカム溝(溝部)を設け、これに対応させてフィルタ保持板(フィルタ部)側にカムピン(凸部)を設けた構成を例示している。本発明の構成としては、この例に限られることはない。
例えば、カム(伝達部)側にカムピン(凸部)を設け、フィルタ保持板(フィルタ部)側にカム溝(溝部)を設けた構成としてもよい。このように構成する場合には、第2の溝部及び第3の溝部は、フィルタ保持板(フィルタ部)の回転軸を中心とするカムピン(凸部)の接線方向となるように形成すればよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、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み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。この発明は、添付のクレームによって限定される以外にはそれの特定の実施態様によって制約されない。
本出願は、2015年7月2日に日本国に出願された特許出願2015−133679号を優先権主張の基礎として出願するものである。上記基礎出願により開示された内容は、本願の明細書と請求の範囲と図面に引用されているものである。
本発明は、医療分野の内視鏡制御装置だけでなく、工業分野の内視鏡制御装置にも適用することができる。

Claims (6)

  1. 学フィルタを含むフィルタ部と、
    定の回転軸を中心に回転する伝達部と、
    前記伝達部に形成された第1の溝部と、
    前記第1の溝部に接して前記フィルタ部に形成され、前記伝達部の回転に連動して前記第1の溝部に沿って移動することで前記フィルタ部を第1の位置から前記第1の位置とは異なる第2の位置へ移動させるための凸部と、
    前記第1の溝部とつながって形成され、前記フィルタ部が前記第2の位置に移動された状態において、前記伝達部の回転軸を中心とする前記凸部の接線方向に沿って設けられる第2の溝部と、
    を備えることを特徴とする駆動装置。
  2. さらに、前記凸部は、前記伝達部の回転に連動して前記第1の溝部に沿って移動することで前記フィルタ部を前記第2の位置から前記第1の位置に移動させることが可能であり、
    前記第1の溝部とつながって形成され、前記フィルタ部が前記第1の位置に移動された状態において、前記伝達部の回転軸を中心とする前記凸部の接線方向に沿って形成された第3の溝部と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  3. さらに、前記フィルタ部は、前記回転軸に垂直な平面内で前記回転軸を中心とする所定の角度内の領域に設けられることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  4. さらに、モータと、
    前記モータによって回転するギアと、を有し、
    前記伝達部は、前記モータによって回転するギアにより回転することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  5. 学フィルタを含むフィルタ部と、
    所定の回転軸を中心に回転する伝達部と、
    前記フィルタ部に形成された第1の溝部と、
    前記第1の溝部に接して前記伝達部に形成され、前記伝達部の回転に連動して前記第1の溝部に沿って移動することで前記フィルタ部を所定の回転軸を中心に第1の位置から前記第1の位置とは異なる第2の位置へ回動さるための凸部と
    前記第1の溝部とつながって形成され、前記フィルタ部が前記第2の位置に移動された状態において、前記フィルタ部の回転軸を中心とする前記凸部の接線方向に設けられる第2の溝部と、
    を有することを特徴とする駆動装置。
  6. さらに、前記凸部は、前記伝達部の回転に連動して前記第1の溝部に沿って移動することで前記フィルタ部を前記第2の位置から前記第1の位置に移動させることが可能であり、
    前記第1の溝部につながって形成され、前記フィルタ部が前記第1の位置に移動された状態において、前記フィルタ部の回転軸を中心とする前記凸部の接線方向に沿って設けられる第3の溝部と、
    を有することを特徴とする請求項5に記載の駆動装置。
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