JP6268063B2 - 内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡装置に関する。

光学系の一部のレンズを光軸に沿って移動させて焦点距離を変化させることにより、近接拡大観察が可能に構成された内視鏡装置が知られている。この種の内視鏡装置において、レンズの移動にはカム部を有する軸部材が広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された内視鏡装置では、カム部は軸部材の回転軸まわりに周回状に形成されており、回転軸上における位置が周方向に一定で且つ互いに異なる位置に配置されている複数の平坦面と、周方向に隣り合う二つの平坦面を接続する斜面とを含んで構成されている。

そして、可動レンズを保持した可動レンズ部にカム従動子が設けられており、カム従動子は、軸部材の回転軸に沿う方向にカム部に当接し、圧縮ばねによって同方向に付勢されている。軸部材の回転に伴ってカム従動子がカム部を摺動し、カム従動子がいずれか一つの平坦面に載ることによって可動レンズ部が位置決めされる。

特開２０００−２２１４１５号公報

特許文献１に記載された内視鏡装置では、圧縮ばねの付勢方向とカム部の斜面とは斜交しており、カム従動子はカム部の斜面において若干傾く。そして、カム部の平坦面と斜面との接続箇所における周方向の勾配が不連続となっているため、平坦面と斜面との接続箇所においてカム従動子及びカム従動子を有する可動レンズ部の姿勢が急激に変化する。それにより、可動レンズを含む光学系を通して観察される画像の揺れが際立ってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、可動レンズを含む光学系を介して観察される画像の揺れを軽減可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡装置は、撮像素子と、光軸に沿って移動可能な少なくとも一つの可動レンズを含む撮像光学系と、上記光軸と平行な回転軸を中心に回転可能であり、上記回転軸まわりに周方向に延在するカム部を有する軸部材と、上記軸部材を回転駆動する駆動部と、上記回転軸に沿う方向に上記カム部に当接してカム部を摺動する従動子を有し、上記軸部材に沿って移動可能な可動レンズ保持部材と、上記従動子を上記回転軸に沿って上記カム部に向けて付勢する付勢部材と、を備え、上記カム部は、上記周方向に連設され且つ周方向の勾配が互いに異なる二つのカム面を少なくとも含み、上記従動子の上記カム面に接する当接部の周縁、及び上記二つのカム面の接続箇所の少なくともいずれか一方に湾曲面が設けられており、上記従動子は、上記可動レンズ保持部材とは別部材であり、上記可動レンズ保持部材に設けられた嵌合孔に挿通される軸部を有しており、上記当接部は、上記軸部に垂直な断面積がこの軸部よりも大きく、上記可動レンズ保持部材と上記カム部との間に挟み込まれる。

本発明によれば、可動レンズを含む撮像光学系を介して観察される画像の揺れを軽減可能な内視鏡装置を提供することができる。

本発明の実施形態を説明するための、内視鏡装置の一例の構成を示す図である。 図１の内視鏡装置の挿入部の先端部に設けられた撮像装置の構成を示す図である。 図２の撮像装置の要部を分解して示す図である。 図２の撮像装置の要部の構成を示す図である。 図２の撮像装置の動作の一例を示す図である。 図２の撮像装置の動作の一例を示す図である。 図１の内視鏡装置の変形例の構成を示す図である。 図１の内視鏡装置の他の変形例の構成を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、内視鏡装置の他の例の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、内視鏡装置の一例の構成を示す。

内視鏡装置１は、被検体内に挿入される挿入部２と、挿入部２に連なる操作部３と、操作部３から延びるユニバーサルコード４とを備える。

挿入部２の先端部には、被検体を照明する照明光を出射する照明光学系や、照明された被検体を撮像する撮像装置５が設けられている。

ユニバーサルコード４の末端にはコネクタが設けられ、内視鏡装置１は、ユニバーサルコード４の末端のコネクタを介して、照明光を生成する光源装置や、撮像装置５によって取得された画像信号を処理するプロセッサ装置と接続される。

図２及び図３は、撮像装置５の構成を示す。

撮像装置５は、対物レンズ２０及び可動レンズ２１を含む撮像光学系と、この撮像光学系を通して被写体を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementaly Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子２３とを備える。

対物レンズ２０は、撮像光学系の光軸Ｊ１上における位置が固定されたレンズである。対物レンズ２０は、少なくとも１つのレンズによって構成される。対物レンズ２０は、筐体１０に固定された対物レンズ保持部材１９によって保持されている。

可動レンズ２１は、合焦範囲を切り替えるレンズであって、少なくとも１つのレンズによって構成される。可動レンズ２１は、光軸方向に移動可能とされた可動レンズ保持部材１４によって保持されている。

可動レンズ２１の後方にはプリズム２２が設けられている。プリズム２２は、対物レンズ２０を通り、更に可動レンズ２１を通過してプリズム２２に入射した光を略９０度屈曲させて撮像素子２３に入射させる。

なお、プリズム２２を省略して、可動レンズ２１の後方の光軸Ｊ１上に撮像素子２３を配置する構成としてもよい。

撮像装置５は、撮像光学系に並設され、撮像光学系の光軸Ｊ１に平行な回転軸Ｊ２を中心として回転可能とされた軸部材１１を備える。

軸部材１１の被写体側の端部（先端部）１１Ａは、筐体１０に固定された先端側支持部１７に回転可能に支持されている。軸部材１１の被写体側とは反対側の端部（後端部）１１Ｂは、筐体１０及び筐体１０に固定された後端側支持部１８によって回転可能に支持されている。

軸部材１１の先端部１１Ａには、可動レンズ２１を保持する可動レンズ保持部材１４が回転軸Ｊ２に沿って移動可能に嵌合されている。

軸部材１１の後端部１１Ｂには回転シャフト１２が固定されている。回転シャフト１２は、アクチュエータを含む駆動部１３に連結されており、軸部材１１は駆動部１３の回転駆動力を受けて回転軸Ｊ２を中心に回転される。なお、駆動部１３が操作部３（図１参照）に設けられていてもよく、その場合に回転シャフト１２はワイヤを介して駆動部１３に連結される。

回転軸Ｊ２を中心に回転される軸部材１１には、回転軸Ｊ２と平行な光軸Ｊ１に沿って可動レンズ２１を移動させるためのカム部３０が設けられている。そして、可動レンズ保持部材１４には、回転軸Ｊ２に沿う方向にカム部３０に当接してカム部３０を摺動する従動子が設けられている。

従動子は、可動レンズ保持部材１４と一体に形成されていてもよいが、本例では、可動レンズ保持部材１４とは別部材のピン１５によって構成されている。従動子を可動レンズ保持部材１４とは別部材のピン１５によって構成することにより、可動レンズ保持部材１４については、その形状を簡素化でき、また、ピン１５については、カム部３０との摺動に耐え得る比較的硬質な材料を用いて精度よく形成することができる。

可動レンズ保持部材１４には回転軸Ｊ２に沿って可動レンズ保持部材１４を貫通する嵌合孔１４ａが設けられており、ピン１５は、嵌合孔１４ａに挿通され、可動レンズ保持部材１４に取り付けられている。このように可動レンズ保持部材１４に取り付けられたピン１５は、回転軸Ｊ２に沿う方向にカム部３０に当接する。

ピン１５は、カム部３０に当接する当接部１５ａと、可動レンズ保持部材１４の嵌合孔１４ａに挿通される軸部１５ｂとを有する。当接部１５ａは、軸部１５ｂに垂直な断面積が軸部１５ｂよりも大きく形成されており、可動レンズ保持部材１４とカム部３０との間に挟み込まれている。

軸部材１１の先端部１１Ａを支持する先端側支持部１７と、軸部材１１の先端部１１Ａに嵌合された可動レンズ保持部材１４との間にはコイルバネ１６が介装されている。コイルバネ１６は、可動レンズ保持部材１４に固定されたピン１５を、回転軸Ｊ２に沿って軸部材１１の先端側からカム部３０に向けて付勢する。

当接部１５ａが可動レンズ保持部材１４とカム部３０との間に挟み込まれ、さらにコイルバネ１６によってカム部３０に向けて付勢されることにより、ピン１５は可動レンズ保持部材１４の嵌合孔１４ａから抜け止めされている。

ピン１５は、上記のように可動レンズ保持部材１４の嵌合孔１４ａから抜け止めされるが、補助的に接着剤を用いて可動レンズ保持部材１４に接着固定されていてもよい。図示の例では、ピン１５の軸部１５ｂが挿通される嵌合孔１４ａの出口側開口の縁部に接着剤溜まり１４ｂが凹設されており、接着剤溜まり１４ｂに接着剤が充填されてピン１５は可動レンズ保持部材１４に接着固定されている。このように、接着剤溜まり１４ｂを設けることによって接着固定力を高めることができ、接着剤の使用量を少なくすることができる。そして、接着剤の使用量を少なくすることにより、例えば可動レンズ保持部材１４と筐体１０との間などの他の部位への接着剤の流れ込みを抑制することができる。

なお、図示の例では、可動レンズ保持部材１４と筐体１０との間への接着剤の流れ込みを防止するため、接着剤溜まり１４ｂを囲う隔壁１４ｃが可動レンズ保持部材１４に設けられている。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、軸部材１１の構成を示す。

軸部材１１の先端部１１Ａの直径は後端部１１Ｂの直径よりも小さく、カム部３０は、先端部１１Ａと後端部１１Ｂとの間の段差に設けられている。

カム部３０は、第１カム面３０ａ及び第２カム面３０ｂと、第１カム面３０ａ及び第２カム面３０ｂの一方の端部間に配置された第３カム面３０ｃとを含み、これら第１カム面３０ａ〜第３カム面３０ｃが接続されて回転軸Ｊ２まわりに周方向に延在して形成されている。

第１カム面３０ａ及び第２カム面３０ｂは、回転軸Ｊ２上における位置が周方向に一定な平坦面とされており、第１カム面３０ａ及び第２カム面３０ｂの回転軸Ｊ２上における位置は互いに異なっている。第３カム面３０ｃは、回転軸Ｊ２上における位置が周方向に連続的に変化する斜面とされている。

平坦面である第１カム面３０ａと斜面である第３カム面３０ｃとの周方向の勾配は互いに異なっている。平坦面である第２カム面３０ｂと斜面である第３カム面３０ｃとの周方向の勾配もまた互いに異なっている。

また、カム部３０は、本例では、ピン１５が周方向に当接可能なストッパ面３０ｄ，３０ｅをさらに含む。ストッパ面３０ｄは、第３カム面３０ｃに接続される第１カム面３０ａの周方向の一方の端部とは反対側の端部に設けられている。ストッパ面３０ｅは、第３カム面３０ｃに接続される第２カム面３０ｂの周方向の一方の端部とは反対側の端部に設けられている。

以上のように構成された内視鏡装置１では、操作部３（図１参照）における操作によって焦点距離の切り替えが指示されると、駆動部１３によって軸部材１１が回転され、軸部材１１の回転に伴ってピン１５がカム部３０を摺動し、可動レンズ保持部材１４が回転軸Ｊ２に沿って移動される。それにより、可動レンズ保持部材１４に保持された可動レンズ２１が光軸Ｊ１に沿って移動され、撮像装置５の焦点距離が切り替えられる。

本例では、ピン１５は、カム部３０のストッパ面３０ｄ又はストッパ面３０ｅに当て止めされ、カム部３０の第１カム面３０ａ又は第２カム面３０ｂに配置される。よって、可動レンズ２１は、ピン１５が第１カム面３０ａに配置された際の位置Ｐ１（図２参照）、及びピン１５が第２カム面３０ｂに配置された際の位置Ｐ２（図２参照）のいずれかに配置され、撮像装置５の焦点距離は二段階に切り替えられる。

当接部１５ａが可動レンズ保持部材１４とカム部３０との間に挟み込まれ、さらにコイルバネ１６によってカム部３０に向けて付勢されることにより、ピン１５は可動レンズ保持部材１４の嵌合孔１４ａから抜け止めされているので、ストッパ面３０ｄ，３０ｅへの当て止めによる衝撃がピン１５に繰り返し作用したとしても、ピン１５の可動レンズ保持部材１４への固定が維持される。

なお、カム部３０の上記の構成は一例であり、例えば回転軸Ｊ２上における位置が周方向に一定で且つ回転軸Ｊ２上における位置が第１カム面３０ａ及び第２カム面３０ｂとは異なる平坦面をさらに設け、撮像装置５の焦点距離を三段階以上に切り替えられるようにカム部３０を構成してもよい。また、第３カム面３０ｃが配置される第１カム面３０ａ及び第２カム面３０ｂの一方の端部間とは反対側の端部間に、回転軸Ｊ２上における位置が周方向に連続的に変化する斜面をさらに設け、回転軸Ｊ２まわりに周回するループ状にカム部３０を構成してもよい。これらの場合に、一部または全部の平坦面には、当て止めによらず、駆動部１３による軸部材１１の回転制御によってピン１５が配置されることになるが、平坦面は回転軸Ｊ２上における位置が周方向に一定であるので、軸部材１１の回転に多少の誤差が生じたとしても可動レンズ２１の位置精度を保つことができる。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）、及び図６は、軸部材１１及び可動レンズ保持部材１４の動作の一例を示す。

平坦面であるカム部３０の第１カム面３０ａ及び第２カム面３０ｂはコイルバネ１６の付勢方向（回転軸Ｊ２に沿って軸部材１１の先端側から後端側に向かう方向）に略直交しており、ピン１５が第１カム面３０ａを摺動する際（図５（Ａ）参照）、又はピン１５が第２カム面３０ｂを摺動する際（図５（Ｃ）参照）には、ピン１５は回転軸Ｊ２と略平行となる。

一方、斜面であるカム部３０の第３カム面３０ｃはコイルバネ１６の付勢方向に斜交しており、ピン１５が第３カム面３０ｃを摺動する際には（図５（Ｂ）参照）、ピン１５は回転軸Ｊ２に対して傾く。

このように、ピン１５が第１カム面３０ａや第２カム面３０ｂを摺動する場合と第３カム面３０ｃを摺動する場合とで、ピン１５及びピン１５が固定されている可動レンズ保持部材１４の姿勢が変化する。可動レンズ保持部材１４の姿勢変化は、可動レンズ２１を含む撮像光学系によって撮像素子２３の受像面に形成される像の変位をもたらす。そのため、可動レンズ保持部材１４の姿勢が比較的急激に変化した場合には、撮像素子２３によって取得される画像の揺れが際立ってしまう。

可動レンズ保持部材１４の姿勢変化に起因する画像の揺れを軽減するため、カム部３０に当接するピン１５の当接部１５ａの周縁に湾曲面１５ｃが設けられている。

図６に示すように、例えばピン１５が第２カム面３０ｂから第３カム面３０ｃに移動される際に、ピン１５は、周方向の勾配が不連続となっている第２カム面３０ｂと第３カム面３０ｃとの接続箇所に湾曲面１５ｃで接する。それにより、ピン１５及びピン１５が固定されている可動レンズ保持部材１４の姿勢が徐々に変化し、撮像素子２３によって取得される画像の揺れが軽減される。

湾曲面１５ｃは例えばＲ面取り加工などによって当接部１５ａに形成されるが、当接部１５ａは、上記のとおり軸部１５ｂに垂直な断面積が軸部１５ｂよりも大きく形成されており、湾曲面１５ｃの形成に好適である。

図７は、上述した内視鏡装置１の変形例の構成を示す。

上述した内視鏡装置１では、ピン１５の当接部１５ａの周縁に湾曲面１５ｃが設けられるものとして説明したが、図７に示す例では、第１カム面３０ａと第３カム面３０ｃとの接続箇所に湾曲面３０ｆが設けられ、また第２カム面３０ｂと第３カム面３０ｃとの接続箇所に湾曲面３０ｇが設けられている。例えばピン１５が第２カム面３０ｂから第３カム面３０ｃに移動される際に、ピン１５及びピン１５が固定されている可動レンズ保持部材１４の姿勢が湾曲面３０ｇにて徐々に変化し、撮像素子２３によって取得される画像の揺れが軽減される。

なお、図８に示すように、ピン１５の当接部１５ａの周縁に湾曲面１５ｃを設け、さらに第１カム面３０ａと第３カム面３０ｃとの接続箇所に湾曲面３０ｆを設け、また第２カム面３０ｂと第３カム面３０ｃとの接続箇所に湾曲面３０ｇを設けるようにしてもよい。

図９は、本発明の実施形態を説明するための、内視鏡装置の他の例の構成を示す。

図９に示す内視鏡装置では、上述した内視鏡装置１において、コイルバネ１６の軸方向長さを調節する調節部が設けられており、調節部は、コイルバネ１６の軸方向にコイルバネ１６に隣設されるスペーサ４０によって構成される。コイルバネ１６の軸方向長さは、スペーサ４０の厚みや枚数によって適宜調節される。なお、図示の例ではスペーサ４０は、コイルバネ１６と可動レンズ保持部材１４との間に配置されているが、コイルバネ１６と先端側支持部１７との間に配置されていてもよい。

コイルバネ１６の軸方向長さを調節することにより、コイルバネ１６の個体差によらず、ピン１５の可動レンズ保持部材１４への所期の固定力、及びピン１５のカム部３０での所期の摺動性を得ることが可能となる。

なお、コイルバネ１６の軸方向長さを調節する調節部としては、ピン１５の軸部１５ｂ及び可動レンズ保持部材１４の嵌合孔１４ａにネジをそれぞれ形成して構成することもできる。この場合に、コイルバネ１６の軸方向長さは、ピン１５の可動レンズ保持部材１４からの突出量によって調節される。

以上説明してきたように、本明細書に開示された内視鏡装置は、撮像素子と、光軸に沿って移動可能な少なくとも一つの可動レンズを含む撮像光学系と、上記光軸と平行な回転軸を中心に回転可能であり、上記回転軸まわりに周方向に延在するカム部を有する軸部材と、上記軸部材を回転駆動する駆動部と、上記回転軸に沿う方向に上記カム部に当接してカム部を摺動する従動子を有し、上記軸部材に沿って移動可能な可動レンズ保持部材と、上記従動子を上記回転軸に沿う方向に上記カム部に向けて付勢する付勢部材と、を備え、上記カム部は、上記カム部は、上記周方向に連設され且つ周方向の勾配が互いに異なる二つのカム面を少なくとも含み、上記従動子の上記カム面に接する当接部の周縁、及び上記二つのカム面の接続箇所の少なくともいずれか一方に湾曲面が設けられている。

また、開示された内視鏡装置は、上記従動子が、上記可動レンズ保持部材とは別部材であり、上記可動レンズ保持部材に設けられた嵌合孔に挿通される軸部を有しており、上記当接部は、上記軸部に垂直な断面積が上記軸部よりも大きく、上記可動レンズ保持部材と上記カム部との間に挟み込まれる。

また、開示された内視鏡装置は、上記付勢部材がコイルバネであって、コイルバネの軸方向長さを調節可能な調節部をさらに備える。

また、開示された内視鏡装置は、上記調節部が、上記コイルバネの軸方向にコイルバネに隣設されるスペーサである。

また、開示された内視鏡装置は、上記調節部が、上記従動子の上記軸部及び上記可動レンズ保持部材の上記嵌合孔にそれぞれ形成されたネジによって構成される。

また、開示された内視鏡装置は、上記従動子の上記軸部が、上記可動レンズ保持部材に接着されており、上記従動子の上記軸部が挿通される上記可動レンズ保持部材の上記嵌合孔の出口側開口の縁部に接着剤溜まりが設けられている。

また、開示された内視鏡装置は、上記可動レンズ保持部材が、上記接着剤溜まりを囲う隔壁を有する。

１ 内視鏡装置
１１ 軸部材
１３ 駆動部
１４ 可動レンズ保持部材
１５ ピン（従動子）
１５ａ 当接部
１５ｂ 軸部
１５ｃ 湾曲面
１６ コイルバネ（付勢部材）
１７ 先端側支持部
１８ 後端側支持部
１９ 対物レンズ保持部材
２０ 対物レンズ
２１ 可動レンズ
２２ プリズム
２３ 撮像素子
３０ カム部
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ カム面

Claims (6)

1. 撮像素子と、
   光軸に沿って移動可能な少なくとも一つの可動レンズを含む撮像光学系と、
   前記光軸と平行な回転軸を中心に回転可能であり、前記回転軸まわりに周方向に延在するカム部を有する軸部材と、
   前記軸部材を回転駆動する駆動部と、
   前記回転軸に沿う方向に前記カム部に当接して該カム部を摺動する従動子を有し、前記軸部材に沿って移動可能な可動レンズ保持部材と、
   前記従動子を前記回転軸に沿う方向に前記カム部に向けて付勢する付勢部材と、
   を備え、
   前記カム部は、前記周方向に連設され且つ前記周方向の勾配が互いに異なる二つのカム面を少なくとも含み、
   前記従動子の前記カム面に接する当接部の周縁、及び前記二つのカム面の接続箇所の少なくともいずれか一方に湾曲面が設けられており、
   前記従動子は、前記可動レンズ保持部材とは別部材であり、前記可動レンズ保持部材に設けられた嵌合孔に挿通される軸部を有しており、
   前記当接部は、前記軸部に垂直な断面積が該軸部よりも大きく、前記可動レンズ保持部材と前記カム部との間に挟み込まれる内視鏡装置。
2. 前記付勢部材はコイルバネであって、コイルバネの軸方向長さを調節可能な調節部をさらに備える請求項１記載の内視鏡装置。
3. 前記調節部は、前記コイルバネの軸方向に該コイルバネに隣設されるスペーサである請求項２記載の内視鏡装置。
4. 前記調節部は、前記従動子の前記軸部及び前記可動レンズ保持部材の前記嵌合孔にそれぞれ形成されたネジによって構成される請求項２記載の内視鏡装置。
5. 前記従動子の前記軸部は、前記可動レンズ保持部材に接着されており、
   前記従動子の前記軸部が挿通される前記可動レンズ保持部材の前記嵌合孔の出口側開口の縁部に接着剤溜まりが設けられている請求項１から４のいずれか一項記載の内視鏡装置。
6. 前記可動レンズ保持部材は、前記接着剤溜まりを囲う隔壁を有する請求項５記載の内視鏡装置。
   

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