WO2010113658A1 - レンズ駆動制御装置、レンズ駆動装置及び内視鏡システム - Google Patents

レンズ駆動制御装置、レンズ駆動装置及び内視鏡システム Download PDF

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WO2010113658A1
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亨 口丸
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
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    • G—PHYSICS
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    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/10—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens
    • G02B7/102—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens controlled by a microcomputer

Definitions

  • the present invention relates to a lens drive control device, a lens drive device, and an endoscope system, and more particularly, to a lens drive control device, a lens drive device, and an endoscope system that can move a lens along a photographing optical axis direction. Is.
  • Endoscopes have been widely used in the medical field and industrial field.
  • an imaging apparatus is used that can realize tele photography and wide photography by moving the observation optical system in the direction of the photographing optical axis.
  • a moving lens frame to which a moving lens is attached and a wire formed of a shape memory alloy (hereinafter referred to as SMA) are provided.
  • An imaging device is disclosed in which an actuator for advancing and retracting the moving lens frame according to a current supply state is attached.
  • Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-194178 discloses a configuration example when the above-described imaging device is applied to the distal end portion of an endoscope.
  • SMA has a characteristic that it is easily affected by temperature changes.
  • a rapid temperature change tends to occur due to water supply to the affected area. Therefore, for example, in a configuration in which the moving lens frame disposed at the distal end portion of the endoscope is advanced and retracted by the SMA wire, the length of the SMA wire changes due to the temperature change around the distal end portion acting as a disturbance.
  • the moving lens frame moves to a position that is not originally intended.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a lens drive control device, a lens drive device, and an endoscope system that can prevent a lens from moving to an unintended position. It is said.
  • the lens drive control device is caused by strain deformation of a lens frame that holds the lens so as to be movable back and forth in the optical axis direction of the optical lens, and a shape memory alloy member that exhibits a predetermined hysteresis characteristic between temperature and strain.
  • a lens driving control device that controls a lens driving system having a transmission member that transmits a driving force to the lens frame, and the shape memory alloy at a timing when an instruction to move the lens frame forward and backward is stopped It has a control part which performs control which changes the temperature of a member to the temperature which belongs to the dead zone of the above-mentioned predetermined hysteresis characteristic.
  • the lens driving device includes a lens frame that holds the lens so as to be able to advance and retract in the optical axis direction of the optical lens, a shape memory alloy member, and a clearance along the optical axis direction between the lens frame. And a transmission member for transmitting a driving force generated by strain deformation of the shape memory alloy member to the lens frame.
  • the lens driving device includes a lens frame that holds the lens so as to be able to advance and retreat in the optical axis direction of the optical lens, and a clearance along the optical axis direction between the lens frame, the temperature and the amount of distortion.
  • a control unit that performs control to move the transmission member to a position spaced apart from the lens frame and to change the temperature of the shape memory alloy member to a temperature belonging to the dead zone of the predetermined hysteresis characteristic. It is characterized by.
  • An endoscope system includes a lens frame that holds a lens so as to be able to advance and retreat in the optical axis direction of the optical lens, and a clearance along the optical axis direction between the lens frame, and a temperature and an amount of distortion.
  • An endoscope having a transmission member for transmitting a driving force generated by distortion deformation of a shape memory alloy member exhibiting a predetermined hysteresis characteristic to the lens frame, and a forward and backward movement of the lens frame At the timing when the instruction is stopped, the transmission member is moved to a position separated from the lens frame along the optical axis direction, and the temperature of the shape memory alloy member is changed to a temperature belonging to the dead zone of the predetermined hysteresis characteristic. And a control unit that performs control to be changed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of an internal configuration of an imaging unit in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating an example of an external configuration of an imaging unit according to the first embodiment.
  • the perspective view which shows the example at the time of attaching a guide member to the imaging unit shown in FIG.
  • the perspective view which shows the example at the time of attaching a cover member to the imaging unit shown in FIG.
  • 6 is a flowchart illustrating an example of control performed in response to an instruction for tele shooting in the first embodiment.
  • 6 is a flowchart illustrating an example of control performed in response to a wide shooting instruction in the first embodiment.
  • Sectional drawing which shows an example of the internal structure of the imaging unit in a 2nd Example.
  • FIG. 12 The figure which shows how a slider and a moving lens frame move according to control of FIG.
  • Sectional drawing which shows the example different from FIG. 12 of the internal structure of the imaging unit in 2nd Example.
  • the perspective view which shows the example different from FIG. 13 of the structure of the needle
  • Sectional drawing which shows the example different from FIG.12 and FIG.20 of the internal structure of the imaging unit in 2nd Example.
  • (First embodiment) 1 to 11 relate to a first embodiment of the present invention.
  • an endoscope system 1 includes an endoscope 2 that images a subject in a living body and outputs an imaging signal, and illumination light for illuminating the subject. It has a light source device 3 to be supplied, a processor 4 that converts the imaging signal into a video signal and outputs it, and a monitor 5 that displays an image of the subject corresponding to the video signal.
  • the endoscope 2 includes an insertion portion 11 having a shape and a size that can be inserted into a living body, an operation portion 12, and a universal cable 13 having one end extending from a side surface of the operation portion 12. .
  • the endoscope 2 includes a scope connector 14 that connects the other end of the universal cable 13 and the light source device 3, a coil-shaped scope cable 15 that extends from the scope connector 14 at one end, and a scope cable 15. And an electrical connector portion 16 for connecting the other end side to the processor 4.
  • the insertion portion 11 is configured by connecting a distal end portion 21, a bending portion 22, and a flexible tube portion 23 in order from the distal end.
  • a light guide bundle (not shown) for transmitting illumination light emitted from the light source device 3 is inserted and disposed inside each part from the distal end portion 21 to the scope connector 14.
  • a tip opening portion, an observation window, a plurality of illumination windows, an observation window cleaning port, and an observation object cleaning port are disposed on the tip surface of the tip portion 21.
  • An imaging unit which will be described later, is disposed inside the distal end portion 21 on the back side of the observation window.
  • a light emitting end of a light guide bundle (not shown) is disposed inside the distal end portion 21 on the back side of the plurality of illumination windows.
  • An observation window cleaning nozzle (not shown) is provided at the tip 21.
  • This observation window cleaning nozzle is configured as an opening of a cleaning tube (not shown) that is inserted into each part from the distal end portion 21 to the universal cable 13.
  • the cleaning tube is connected to a cleaning tank and a compressor (not shown) at the end of the universal cable 13 on the light source device 3 side.
  • the operation unit 12 includes a bend preventing unit 24 from which the insertion unit 11 extends, a forceps port 25 disposed on a lower side, an operation unit main body 26 having a configuration that can be held by an operator,
  • the bending operation unit 27 having two bending operation knobs 27a and 27b provided on the side, the air / water supply switch 28a capable of instructing to perform the air / water supply operation, and the instruction to perform the suction operation
  • a suction switch 28b capable of performing an operation related to tele shooting, and a wide switch 29b capable of performing an instruction related to performing a wide shooting operation.
  • a treatment instrument channel (not shown) is inserted and disposed in each part from the forceps port 25 of the operation unit 12 to the distal end opening of the distal end portion 21.
  • the imaging unit 30 is inserted and disposed in a distal end hard member (not shown) provided inside the distal end portion 21.
  • the imaging unit 30 has a configuration capable of realizing a zooming function including tele shooting and wide shooting by moving a moving lens (and moving lens frame), which will be described later, forward and backward along the shooting optical axis direction. .
  • the imaging unit 30 includes a front group lens frame 34 that is a fixed lens frame that forms a front group lens unit 31 and holds a front group lens 35 including a plurality of objective lenses.
  • the rear group lens 33 and the rear group lens frame 36 which is a fixed lens frame for holding the optical member 33a, and the front group lens 35 and the rear group lens 33, and the movable lens 39 is moved.
  • a moving lens frame 38 constituting the outer shape of the moving lens unit 32 as a body and an image sensor unit 46 provided behind the optical member 33a are sequentially provided from the front end side.
  • Each part of the image sensor unit 46 is held by an image sensor holding frame 41. Further, the image sensor unit 46 includes two optical members 42 and 43 inside the image sensor holding frame 41, an image sensor chip 45 that converts an optical image of a subject into an imaging signal, and a laminated substrate (not shown). Are provided in order from the tip.
  • the image sensor chip 45 and the multilayer substrate are electrically connected by a flexible printed circuit board (FPC).
  • FPC flexible printed circuit board
  • a cable (not shown) in which a plurality of signal lines including those for transmitting an imaging signal output from the image sensor chip 45 are bundled is connected to the laminated substrate.
  • the cable (not shown) is inserted and arranged inside the endoscope 2 and is electrically connected to the processor 4 via the universal cable 13, the scope cable 15, and the electrical connector unit 16.
  • the rear end portion of the front group lens frame 34 is fitted and joined to the front end portion of the rear group lens frame 36 and the lens frame pressing member 61.
  • a lens holding frame 62 for holding the objective lens arranged at the rearmost end of the front group lens 35 is fitted to the rear end portion of the front group lens frame 34.
  • the rear end portion of the rear group lens frame 36 is inserted and fixed to the front end portion of the image sensor holding frame 41.
  • the rear group lens frame 36 is provided with an adjustment ring 72 for adjusting and fixing the focal position of the rear group lens 33.
  • the moving lens unit 32 is arranged at a position corresponding to the rear side of the front group lens unit 31 and the inside of the rear group lens frame 36, and is configured to be slidable along the photographing optical axis O direction.
  • the movable limit position on the wide side (front side) of the moving lens unit 32 is determined by the restricting portion 61 w provided on the upper side of the lens frame pressing member 61.
  • the moving lens unit 32 slides to the wide side until the front surface portion of the extending portion 38a formed by extending upward from the front portion of the moving lens frame 38 contacts the rear surface portion of the restricting portion 61w. can do.
  • the movable limit position on the tele side (rear side) of the moving lens unit 32 is determined by the upper restricting portion 72 t of the adjustment ring 72.
  • the moving lens unit 32 slides to the tele side until the rear surface portion of the extending portion 38b formed to extend upward from the rear portion of the moving lens frame 38 contacts the front surface portion of the restricting portion 72t. be able to.
  • the moving lens frame 38 of the moving lens unit 32 is provided with a leaf spring 64 whose upper part is fixed by a screw 63.
  • the leaf spring 64 is biased toward the outer peripheral direction of the moving lens frame 38 so that at least a part of the leaf spring 64 abuts on the inner peripheral surface of the rear lens group frame 36 and the moving lens unit.
  • a resistance force that prevents the moving lens unit 32 from moving due to its own weight (in this embodiment, a friction force that can hold the moving lens unit 32) is applied to the inner peripheral surface of the rear lens group frame 36. It is configured to be generated.
  • a connecting portion 65 that transmits a driving force for sliding the moving lens frame 38 along the direction of the photographing optical axis O.
  • the lower part of the connecting portion 65 is integrally joined to the extending portions 38a and 38b of the moving lens frame 38. In this embodiment, such a configuration eliminates the clearance in the direction of the photographic optical axis O between the extending portions 38a and 38b.
  • the front end of the tube member 67 formed of an insulating member is bonded and fixed to the opening formed at the upper rear end of the connecting portion 65.
  • a portion from the middle portion of the tube member 67 to the rear end portion is inserted and fixed to the front end portion of the guide tube 68 formed of the insulating member.
  • the upper portion of the connecting portion 65, the tube member 67, and the front end portion of the guide tube 68 are disposed inside the guide member 69. Further, as shown in FIGS. 3, 5, and 6, the guide member 69 and the tube member 71 are covered with a cover member 70.
  • the SMA wire 56 is formed so as to relax in a room temperature environment and to exhibit a predetermined hysteresis characteristic between the temperature and the strain amount. Further, the SMA wire 56 is inserted into the tube member 67 and the guide tube 68 in a relaxed state in advance, and is folded back inside the opening formed at the upper rear end of the connecting portion 65. It is inserted inside. Further, as shown in FIG. 2, a part of the folded portion of the SMA wire 56 is directly joined to the connecting portion 65.
  • the connecting portion 65 as a transmission member can transmit the driving force generated by distortion deformation of the SMA wire described later to the moving lens frame 38. That is, the lens driving system in the present embodiment includes the moving lens frame 38 and the connecting portion 65.
  • both ends of the SMA wire 56 are connected to a conductive cable 56a, for example, as shown in FIG. Further, the two cables 56a are inserted and arranged in the endoscope 2, the universal cable 13 and the electrical connector unit 16, and are connected to the wire control unit 4a of the processor 4 having a function as a lens drive control device. Each is connected.
  • the tele switch 29a and the wide switch 29b are respectively connected to the wire control unit 4a of the processor 4 through signal lines inserted and arranged in the endoscope 2, the universal cable 13, and the electric connector unit 16.
  • the wire control unit 4a applies a voltage according to an instruction given in the tele switch 29a or the wide switch 29b to the conductive cable 56a.
  • the wire control unit 4a When the wire control unit 4a detects that an instruction is given in the tele switch 29a, the wire control unit 4a performs control for increasing the applied voltage to the cable 56a as compared with the current applied voltage.
  • the increase in the voltage applied to the cable 56a acts to increase the temperature of the SMA wire 56 and reduce the amount of distortion of the SMA wire 56.
  • a driving force associated with the length of the SMA wire 56 being shorter than the current state is generated in the connecting portion 65, and the moving lens frame 38 is slid to the tele side (rear side) by the driving force.
  • the wire control unit 4a detects that an instruction has been given by the wide switch 29b, the wire control unit 4a performs control for reducing the applied voltage to the cable 56a compared to the current applied voltage.
  • the decrease in the voltage applied to the cable 56 a acts to lower the temperature of the SMA wire 56 and increase the amount of strain of the SMA wire 56.
  • a driving force associated with the length of the SMA wire 56 being longer than that in the current state is generated in the connecting portion 65, and the moving lens frame 38 is slid to the wide side (front side) by the driving force.
  • wire control unit 4a is not limited to the one provided in the processor 4, and may be provided in the operation unit 12 of the endoscope 2, for example.
  • the SMA wire 56 has hysteresis characteristics as shown in FIGS. 8 and 10 between the temperature and the strain amount. Further, it is assumed that the hysteresis characteristics in FIGS. 8 and 10 are the same.
  • the wire control unit 4a measures the resistance value of the SMA wire 56 at the timing when the instruction is given in the teleswitch 29a (step S1 in FIG. 9), for example, the SMA wire 56 indicates the state of W1 in FIG. Detect that And the wire control part 4a performs the control for increasing the applied voltage with respect to the cable 56a based on such a detection result (step S2 of FIG. 9), and raises the temperature of the SMA wire 56.
  • the wire control unit 4a continues the control for increasing the voltage applied to the cable 56a while the instruction in the teleswitch 29a continues (step S3 in FIG. 9).
  • the temperature of the SMA wire 56 increases along the voltage application line in the hysteresis characteristic of FIG.
  • the amount of distortion of the SMA wire 56 gradually decreases, and the SMA wire 56 becomes tense and shortens, so that a driving force toward the rear side of the distal end portion 21 is generated in the connecting portion 65.
  • the moving lens frame 38 is slid toward the telephoto side by the driving force generated in the connecting portion 65.
  • step S3 in FIG. 9 the applied voltage to the cable 56a is determined from the applied voltage at the timing when the instruction is stopped. Control for decreasing and maintaining the amount (for example, about 20%) is performed (step S4 in FIG. 9).
  • the temperature of the SMA wire 56 decreases according to the amount of decrease in the voltage applied to the cable 56a.
  • the state of the SMA wire 56 changes from the state T1 located on the line when the voltage is applied in the hysteresis characteristic of FIG. 8 to the state C1 located in the dead zone in the hysteresis characteristic of FIG. Change.
  • the applied voltage to the cable 56a is maintained in the dead zone in the hysteresis characteristic of FIG. Further, the moving lens unit 32 is held at a position after the above-described control is performed by the urging force of the leaf spring 64. Therefore, for example, even when a disturbance according to a temperature change around the distal end portion 21 occurs after the instruction of the tele switch 29a is stopped, the state of the SMA wire 56 does not change, so that the moving lens frame The position of 38 does not change.
  • the wire control unit 4a measures the resistance value of the SMA wire 56 at the timing when the instruction is given in the wide switch 29b (step S11 in FIG. 11), for example, the SMA wire 56 is in the state of T2 in FIG. Is detected. Then, the wire controller 4a performs control for reducing the voltage applied to the cable 56a based on such a detection result (step S12 in FIG. 11), thereby lowering the temperature of the SMA wire 56. Further, the wire control unit 4a continues the control for reducing the voltage applied to the cable 56a while the instruction in the wide switch 29b is continued (step S13 in FIG. 11).
  • the temperature of the SMA wire 56 decreases along the line when no voltage is applied in the hysteresis characteristic of FIG.
  • the amount of strain of the SMA wire 56 gradually increases and the SMA wire 56 relaxes and becomes longer, so that a driving force toward the front side of the distal end portion 21 is generated at the connecting portion 65.
  • the moving lens frame 38 is slid to the wide side by the driving force generated in the connecting portion 65.
  • step S13 in FIG. 11 the applied voltage to the cable 56a is determined from the applied voltage at the timing when the instruction is stopped. Control for increasing and maintaining the amount (for example, about 20%) is performed (step S14 in FIG. 11).
  • the temperature of the SMA wire 56 increases according to the increase amount of the voltage applied to the cable 56a.
  • the state of the SMA wire 56 changes from the state W2 located on the line when no voltage is applied in the hysteresis characteristic of FIG. 10 to the state C2 located in the dead zone in the hysteresis characteristic of FIG. To change.
  • the applied voltage to the cable 56a is maintained in the dead zone in the hysteresis characteristic of FIG. Further, the moving lens unit 32 is held at a position after the above-described control is performed by the urging force of the leaf spring 64. Therefore, for example, even when a disturbance according to a temperature change around the distal end portion 21 occurs after the instruction of the wide switch 29b is stopped, the state of the SMA wire 56 does not change, so that the moving lens frame The position of 38 does not change.
  • the state of the SMA wire 56 does not change, and Since the moving lens frame 38 does not move, the moving lens 39 can be prevented from moving to an unintended position as a result.
  • (Second embodiment) 12 to 22 relate to a second embodiment of the present invention.
  • the imaging unit 30 ⁇ / b> A of the present embodiment is configured to include a mover 65 ⁇ / b> A as a transmission member instead of the connecting portion 65 in the imaging unit 30.
  • the other parts of the imaging unit 30A have substantially the same configuration as that of the imaging unit 30, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the lower part of the moving element 65 ⁇ / b> A is disposed with a clearance with respect to each of the rear surface side of the extending portion 38 a and the front surface side of the extending portion 38 b.
  • a clearance along the photographic optical axis O direction is provided between the extending portions 38a and 38b of the moving lens frame 38 and the lower portion of the moving element 65A.
  • the upper part of the moving element 65A has the same configuration as that of the connecting part 65 as described in the first embodiment.
  • the relationship between the length of the SMA wire 56 and the position of the moving lens frame 38 exhibits mechanical hysteresis as shown in FIGS. 14 and 15, for example. .
  • the length of the SMA wire 56 and the position of the moving lens frame 38 can be shifted in the order of the state Te1-> Te2-> We2-> We1-> Te1->, and the state Te1-> We1.
  • the wire control unit 4a maintains the voltage applied to the cable 56a so as to be in the state W11 of FIGS.
  • the front surface portion of the extending portion 38a and the rear surface portion of the restricting portion 61w are in contact with each other, and the moving element 65A is not in contact with either of the extending portions 38a and 38b. It is. That is, in the state W11 shown in FIGS. 16 and 17, the mover 65A is arranged at a position separated from the moving lens frame 38 along the direction of the photographing optical axis O.
  • the wire control unit 4a When the wire control unit 4a detects that an instruction is given in the tele switch 29a in the state W11, the wire control unit 4a performs control for increasing the voltage applied to the cable 56a, thereby increasing the temperature of the SMA wire 56. Further, the wire control unit 4a continues the control for increasing the applied voltage to the cable 56a while the instruction in the teleswitch 29a is continued.
  • the applied voltage to the cable 56a continues to increase, the temperature of the SMA wire 56 rises, so that the amount of strain of the SMA wire 56 gradually decreases, and the SMA wire 56 becomes tense and short. Then, when the length of the SMA wire 56 is shortened, the moving lens frame 38 starts to slide toward the tele side in the state We1.
  • the wire control unit 4a detects that the instruction in the teleswitch 29a is stopped, the wire control unit 4a reduces the applied voltage to the cable 56a by a predetermined amount from the applied voltage at the timing when the instruction is stopped. Take control.
  • the temperature of the SMA wire 56 decreases according to the amount of decrease in the voltage applied to the cable 56a.
  • the length of the SMA wire 56 and the position of the moving lens frame 38 shift from the state T11 shown in FIGS. 16 and 17 to the state C11.
  • the movable lens frame 38 is positioned substantially in the middle between the tele side and the wide side, and the front surface portion of the extending portion 38a and the rear surface portion of the restricting portion 61w are not in contact with each other.
  • the rear surface portion of the extending portion 38b and the front surface portion of the restricting portion 72t are not in contact with each other, and the mover 65A is not in contact with either of the extending portions 38a and 38b. That is, in the state C11 shown in FIGS. 16 and 17, the moving element 65A is arranged at a position separated from the moving lens frame 38 along the direction of the photographing optical axis O.
  • the applied voltage to the cable 56a is maintained so that the lower part of the moving element 65A is disposed inside the clearance formed by the extending portions 38a and 38b. Further, the moving lens unit 32 is held at a position after the above-described control is performed by the urging force of the leaf spring 64. Therefore, for example, even when a disturbance according to a temperature change around the tip portion 21 occurs after the instruction of the tele switch 29a is stopped, the position of the moving lens frame 38 does not change.
  • the wire control unit 4a maintains the applied voltage to the cable 56a so as to be in the state T12 of FIGS.
  • the wire control unit 4a When the wire control unit 4a detects that the instruction is given in the wide switch 29b in the state T12, the wire control unit 4a performs control for reducing the voltage applied to the cable 56a, thereby lowering the temperature of the SMA wire 56. Further, the wire control unit 4a continues the control for reducing the applied voltage to the cable 56a while the instruction in the wide switch 29b continues.
  • the wire control unit 4a increases the voltage applied to the cable 56a by a predetermined amount from the applied voltage at the timing when the instruction is stopped, and maintains the voltage. Take control.
  • the temperature of the SMA wire 56 increases according to the increase amount of the applied voltage to the cable 56a.
  • the length of the SMA wire 56 and the position of the moving lens frame 38 shift from the state W12 shown in FIGS. 18 and 19 to the state C12.
  • the moving lens frame 38 is positioned substantially in the middle between the tele side and the wide side, and the front surface portion of the extending portion 38a and the rear surface portion of the restricting portion 61w are not in contact with each other.
  • the rear surface portion of the extending portion 38b and the front surface portion of the restricting portion 72t are not in contact with each other, and the mover 65A is not in contact with either of the extending portions 38a and 38b. That is, in the state C12 shown in FIGS. 18 and 19, the mover 65A is disposed at a position separated from the moving lens frame 38 along the direction of the photographing optical axis O.
  • the applied voltage to the cable 56a is maintained so that the lower part of the moving element 65A is disposed inside the clearance formed by the extending portions 38a and 38b. Further, the moving lens unit 32 is held at a position after the above-described control is performed by the urging force of the leaf spring 64. Therefore, for example, even if a disturbance according to the temperature change around the tip portion 21 occurs after the instruction of the wide switch 29b is stopped, the position of the moving lens frame 38 does not change.
  • control of the present embodiment is not limited to that applied to the imaging unit 30A in which the lower part of the moving element 65A is disposed inside the clearance formed by the extending portions 38a and 38b.
  • the present invention can also be applied to an imaging unit 30B in which at least a part of the extending portion 38b is disposed inside the clearance formed by the reverse concave portion of the mover 65B as shown in FIG.
  • the SMA wire 56 and the tube member 67 through which the SMA wire 56 is inserted and the guide tube 68 are relative to each other according to the bending operation of the bending portion 22. Even if the moving element 65A moves with respect to the distal end portion 21 of the endoscope 2 due to a change in position, the moving element is within the clearance formed by the extending portions 38a and 38b. Since 65A runs idle and the moving lens frame 38 does not move, as a result, the movement of the moving lens 39 to an unintended position can be prevented.
  • the moving lens unit 32 is not limited to be held by the urging force of the leaf spring 64 but may be held by the magnetic force generated from the magnet.
  • the leaf spring 64 whose upper part is fixed by the screw 63 is not limited to the one provided on the moving lens frame 38, but, for example, as in the imaging unit 30C of FIG.
  • a magnet 73 may be provided between the lens frame 36 and the lens frame pressing member 61, and the moving lens frame 38 may be formed using a magnetic material.
  • Such a configuration of the imaging unit 30C can be applied to the imaging unit 30 of the first embodiment in substantially the same manner.
  • the voltage applied to the cable 56a in the states W11, C11, T12, and C12 described above is a temperature that belongs to the dead band of the hysteresis characteristics of the SMA wire 56 shown in FIGS.
  • the resistance to disturbance according to the temperature change around the tip 21 can be further enhanced.
  • the movable range of the moving lens unit in the photographing optical axis direction is configured to be about 1 mm, and the moving lens unit moves within the movable range, so that the telescope is It is configured to optically switch between shooting and wide shooting. Therefore, when the change in the ambient temperature at the distal end of the endoscope acts on the SMA wire as a disturbance, even if the disturbance is very small, the moving lens unit moves, for example, an image of the affected area Situations such as difficulty in viewing can occur.
  • the effects described in the first embodiment and the second embodiment can be particularly remarkably exhibited in an endoscope having a configuration in which the moving lens unit is moved using an SMA wire.

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Abstract

　本発明のレンズ駆動制御装置は、光学レンズの光軸方向に進退可能にレンズを保持するレンズ枠と、温度と歪量との間において所定のヒステリシス特性を示す形状記憶合金部材の歪変形により生じる駆動力をレンズ枠に伝達する伝達部材と、を有するレンズ駆動系に対して制御を行うレンズ駆動制御装置であって、レンズ枠を進退移動させる指示が停止したタイミングにおいて、形状記憶合金部材の温度を所定のヒステリシス特性の不感帯に属する温度へ変化させる制御を行う制御部を有する。

Description

レンズ駆動制御装置、レンズ駆動装置及び内視鏡システム
　本発明は、レンズ駆動制御装置、レンズ駆動装置及び内視鏡システムに関し、特に、撮影光軸方向に沿ってレンズを移動させることが可能なレンズ駆動制御装置、レンズ駆動装置及び内視鏡システムに関するものである。
　内視鏡は、医療分野及び工業分野等において従来広く用いられている。また、内視鏡においては、観察光学系を撮影光軸方向に移動することにより、テレ撮影及びワイド撮影を実現可能な撮像装置が用いられているものもある。
　具体的には、例えば、日本国特開２００８－１９４１７８号公報には、移動レンズが取り付けられた移動レンズ枠を具備するとともに、形状記憶合金（以下、ＳＭＡと称する）により形成されたワイヤへの電流の供給状態に応じて該移動レンズ枠を進退させるアクチュエータが取り付けられた撮像装置が開示されている。また、日本国特開２００８－１９４１７８号公報には、前述の撮像装置を内視鏡の先端部に適用した場合の構成例が開示されている。
　一般的に、ＳＭＡは、温度変化の影響を受けやすいという特性を有している。また、内視鏡の先端部においては、患部への送水等が行われることにより、急激な温度変化が生じ易い傾向がある。そのため、例えば、内視鏡の先端部に配置された移動レンズ枠をＳＭＡワイヤにより進退させるような構成においては、先端部の周囲の温度変化が外乱として作用することによりＳＭＡワイヤの長さが変化し、本来意図しない位置へ移動レンズ枠が移動してしまう、という課題が生じている。
　本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、本来意図しない位置へのレンズの移動を防ぐことが可能なレンズ駆動制御装置、レンズ駆動装置及び内視鏡システムを提供することを目的としている。
　本発明におけるレンズ駆動制御装置は、光学レンズの光軸方向に進退可能にレンズを保持するレンズ枠と、温度と歪量との間において所定のヒステリシス特性を示す形状記憶合金部材の歪変形により生じる駆動力を前記レンズ枠に伝達する伝達部材と、を有するレンズ駆動系に対して制御を行うレンズ駆動制御装置であって、前記レンズ枠を進退移動させる指示が停止したタイミングにおいて、前記形状記憶合金部材の温度を前記所定のヒステリシス特性の不感帯に属する温度へ変化させる制御を行う制御部を有することを特徴とする。
　本発明におけるレンズ駆動装置は、光学レンズの光軸方向に進退可能にレンズを保持するレンズ枠と、形状記憶合金部材と、前記光軸方向に沿ったクリアランスを前記レンズ枠との間に具備し、前記形状記憶合金部材の歪変形により生じる駆動力を前記レンズ枠に伝達する伝達部材と、を有することを特徴とする。
　本発明におけるレンズ駆動装置は、光学レンズの光軸方向に進退可能にレンズを保持するレンズ枠と、前記光軸方向に沿ったクリアランスを前記レンズ枠との間に具備し、温度と歪量との間において所定のヒステリシス特性を示す形状記憶合金部材の歪変形により生じる駆動力を前記レンズ枠に伝達する伝達部材と、前記レンズ枠を進退移動させる指示が停止したタイミングにおいて、前記光軸方向に沿って前記レンズ枠から離間した位置に前記伝達部材を移動させ、かつ、前記形状記憶合金部材の温度を前記所定のヒステリシス特性の不感帯に属する温度へ変化させる制御を行う制御部と、を有することを特徴とする。
　本発明における内視鏡システムは、光学レンズの光軸方向に進退可能にレンズを保持するレンズ枠と、前記光軸方向に沿ったクリアランスを前記レンズ枠との間に具備し、温度と歪量との間において所定のヒステリシス特性を示す形状記憶合金部材の歪変形により生じる駆動力を前記レンズ枠に伝達する伝達部材と、を先端部に設けた内視鏡と、前記レンズ枠を進退移動させる指示が停止したタイミングにおいて、前記光軸方向に沿って前記レンズ枠から離間した位置に前記伝達部材を移動させ、かつ、前記形状記憶合金部材の温度を前記所定のヒステリシス特性の不感帯に属する温度へ変化させる制御を行う制御部と、を有することを特徴とする。
本発明の実施例に係る内視鏡システムの要部の構成を示す図。 第１の実施例における撮像ユニットの内部構成の一例を示す断面図。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図。 第１の実施例における撮像ユニットの外観構成の一例を示す斜視図。 図４に示す撮像ユニットにガイド部材を取り付けた場合の例を示す斜視図。 図５に示す撮像ユニットにカバー部材を取り付けた場合の例を示す斜視図。 レンズ駆動系を含む部分の電気的な接続関係の概要を示す図。 テレ撮影の指示に応じて第１の実施例の制御が行われることにより、ＳＭＡの状態がどのように変化するかを示す図。 第１の実施例において、テレ撮影の指示に応じて行われる制御の一例を示すフローチャート。 ワイド撮影の指示に応じて第１の実施例の制御が行われることにより、ＳＭＡの状態がどのように変化するかを示す図。 第１の実施例において、ワイド撮影の指示に応じて行われる制御の一例を示すフローチャート。 第２の実施例における撮像ユニットの内部構成の一例を示す断面図。 第２の実施例における移動子及び移動レンズ枠の構成の一例を示す斜視図。 第２の実施例における移動子及び移動レンズ枠の構成により生じる機械的なヒステリシスの一例を示す図。 移動レンズ枠が可動限界位置に達した際に移動子が取り得る位置の代表例を示す図。 テレ撮影の指示に応じて第２の実施例の制御が行われることにより、ＳＭＡワイヤの長さ及び移動レンズ枠の位置がどのように変化するかを示す図。 移動子及び移動レンズ枠が図１６の制御に応じてどのように動くかを示す図。 ワイド撮影の指示に応じて第２の実施例の制御が行われることにより、ＳＭＡワイヤの長さ及び移動レンズ枠の位置がどのように変化するかを示す図。 移動子及び移動レンズ枠が図１８の制御に応じてどのように動くかを示す図。 第２の実施例における撮像ユニットの内部構成の、図１２とは異なる例を示す断面図。 第２の実施例における移動子及び移動レンズ枠の構成の、図１３とは異なる例を示す斜視図。 第２の実施例における撮像ユニットの内部構成の、図１２及び図２０とは異なる例を示す断面図。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
（第１の実施例）
　図１から図１１は、本発明の第１の実施例に係るものである。
　本発明の実施例に係る内視鏡システム１は、図１に示すように、生体内の被写体を撮像して撮像信号を出力する内視鏡２と、該被写体を照明するための照明光を供給する光源装置３と、該撮像信号を映像信号に変換して出力するプロセッサ４と、該映像信号に応じた該被写体の像を画像表示するモニタ５と、を有している。
　内視鏡２は、生体内へ挿入可能な形状及び寸法を具備する挿入部１１と、操作部１２と、一端側が操作部１２の側面から延設されたユニバーサルケーブル１３と、を有している。また、内視鏡２は、ユニバーサルケーブル１３の他端側と光源装置３とを接続するスコープコネクタ１４と、一端側がスコープコネクタ１４から延設されたコイル状のスコープケーブル１５と、スコープケーブル１５の他端側とプロセッサ４とを接続する電気コネクタ部１６と、を有している。
　挿入部１１は、先端から順に、先端部２１と、湾曲部２２と、可撓管部２３と、が連設されて構成されている。また、光源装置３において発せられた照明光を伝送するための図示しないライトガイドバンドルが、先端部２１からスコープコネクタ１４にかけての各部の内部に挿通配置されている。
　先端部２１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。
　前述の観察窓の背面側における先端部２１の内部には、後述する撮像ユニットが配設されている。また、前述の複数の照明窓の背面側における先端部２１の内部には、図示しないライトガイドバンドルの光出射端が配置されている。
　先端部２１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２１からユニバーサルケーブル１３にかけての各部の内部に挿通される、図示しない洗浄チューブの開口部として構成されている。そして、この洗浄チューブは、ユニバーサルケーブル１３の光源装置３側の端部において、図示しない洗浄タンク及びコンプレッサと接続されている。
　操作部１２は、挿入部１１が延出する折れ止め部２４と、下部側の側部に配設される鉗子口２５と、操作者が把持可能な構成を具備する操作部本体２６と、上部側に設けられた２つの湾曲操作ノブ２７ａ及び２７ｂを具備する湾曲操作部２７と、送気送水動作を行わせるための指示が可能な送気送水スイッチ２８ａと、吸引動作を行わせるための指示が可能な吸引スイッチ２８ｂと、テレ撮影に関する動作を行わせるための指示が可能なテレスイッチ２９ａと、ワイド撮影に関する動作を行わせるための指示が可能なワイドスイッチ２９ｂと、を有している。また、操作部１２の鉗子口２５から先端部２１の先端開口部にかけての各部の内部には、図示しない処置具チャンネルが挿通配置されている。
　次に、先端部２１の内部の撮像ユニットの構成について説明を行う。
　撮像ユニット３０は、先端部２１の内部に設けられた図示しない先端硬性部材に嵌挿配置されている。また、撮像ユニット３０は、後述する移動レンズ（及び移動レンズ枠）が撮影光軸方向に沿って進退移動することにより、テレ撮影及びワイド撮影を含むズーミング機能を実現可能な構成を具備している。
　また、図２に示すように、撮像ユニット３０には、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及び光学部材３３ａを保持する固定レンズ枠である後群レンズ枠３６と、前群レンズ３５及び後群レンズ３３の間に設けられ、移動レンズ３９を保持した移動体としての移動レンズユニット３２の外形を構成する移動レンズ枠３８と、光学部材３３ａの後方に設けられたイメージセンサユニット４６と、が先端側から順に設けられている。
　イメージセンサユニット４６の各部は、イメージセンサ保持枠４１により保持されている。また、イメージセンサユニット４６は、イメージセンサ保持枠４１の内部において、２つの光学部材４２及び４３と、被写体の光学像を撮像信号に変換して出力するイメージセンサチップ４５と、図示しない積層基板と、を先端から順に設けて構成されている。なお、イメージセンサチップ４５と前記積層基板とは、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）により電気的に接続されている。また、前記積層基板には、イメージセンサチップ４５から出力される撮像信号を伝送するものを含む複数の信号線が束ねられた図示しないケーブルが接続されている。前記図示しないケーブルは、内視鏡２の内部に挿通配置されているとともに、ユニバーサルケーブル１３、スコープケーブル１５、及び、電気コネクタ部１６を介してプロセッサ４と電気的に接続される。
　前群レンズ枠３４の後端部は、後群レンズ枠３６の前端部及びレンズ枠押え部材６１に嵌着され接合されている。また、前群レンズ枠３４の後端部には、前群レンズ３５の最後端に配置された対物レンズを保持するためのレンズ保持枠６２が嵌着されている。
　一方、後群レンズ枠３６の後端部は、イメージセンサ保持枠４１の前端部分に挿嵌固定されている。また、後群レンズ枠３６には、後群レンズ３３の焦点位置の調整及び固定を行うための調整リング７２が設けられている。
　移動レンズユニット３２は、前群レンズユニット３１の後方側かつ後群レンズ枠３６の内側に相当する箇所に配置されているとともに、撮影光軸Ｏ方向に沿ってスライド自在に構成されている。
　なお、本実施例においては、移動レンズユニット３２のワイド側（前方側）の可動限界位置は、レンズ枠押え部材６１の上方側に設けられた規制部６１ｗにより決定される。換言すると、移動レンズユニット３２は、移動レンズ枠３８の前部から上方側へ延出して形成された延出部３８ａの前面部が規制部６１ｗの後面部に当接するまでは、ワイド側へスライドすることができる。
　また、本実施例においては、移動レンズユニット３２のテレ側（後方側）の可動限界位置は、調整リング７２の上方側の規制部７２ｔにより決定される。換言すると、移動レンズユニット３２は、移動レンズ枠３８の後部から上方側へ延出して形成された延出部３８ｂの後面部が規制部７２ｔの前面部に当接するまでは、テレ側へスライドすることができる。
　一方、移動レンズユニット３２の移動レンズ枠３８には、ビス６３により上部が固定された板バネ６４が設けられている。
　板バネ６４は、図３に示すように、移動レンズ枠３８の外周方向へ付勢されることにより、自身の少なくとも一部が後群レンズ枠３６の内周面に当接するとともに、移動レンズユニット３２の自重により移動レンズユニット３２が移動しないようにする程度の抵抗力（本実施例においては移動レンズユニット３２を保持可能な程度の摩擦力）を後群レンズ枠３６の内周面に対して発生可能に構成されている。
　移動レンズ枠３８の上部には、移動レンズ枠３８を撮影光軸Ｏ方向に沿ってスライドさせるための駆動力を伝達する連結部６５が設けられている。
　連結部６５の下部は、移動レンズ枠３８の延出部３８ａ及び３８ｂと一体的に接合されている。そして、本実施例においては、このような構成により、延出部３８ａと３８ｂとの間における、撮影光軸Ｏ方向のクリアランスが無くなるようにしている。
　連結部６５の上部後端に形成された開口部には、絶縁部材により形成されたチューブ部材６７の前端部が接着固定されている。また、絶縁部材により形成されたガイド管６８の前端部には、チューブ部材６７の中途部から後端部にかけての部分が挿嵌固定されている。
　一方、図３、図４及び図５に示すように、連結部６５の上部、チューブ部材６７、及び、ガイド管６８の前端部は、ガイド部材６９の内部に配置されている。また、図３、図５及び図６に示すように、ガイド部材６９及びチューブ部材７１は、カバー部材７０により覆われている。
　ＳＭＡワイヤ５６は、常温環境下において弛緩し、かつ、温度と歪量との間において所定のヒステリシス特性を示すように形成されている。また、ＳＭＡワイヤ５６は、予め弛緩された状態として、チューブ部材６７及びガイド管６８の内部に挿通され、連結部６５の上部後端に形成された開口部の内部において折り返され、チューブ部材７１の内部に挿通されている。さらに、図２に示すように、ＳＭＡワイヤ５６の折り返し部分の一部が、連結部６５に直に接合されている。
　そして、以上に述べたような構成によれば、伝達部材としての連結部６５は、後述するＳＭＡワイヤの歪変形により生じる駆動力を移動レンズ枠３８へ伝達することができる。すなわち、本実施例におけるレンズ駆動系は、移動レンズ枠３８と、連結部６５とを有して構成されている。
　なお、ＳＭＡワイヤ５６の両端部は、例えば図７に示すように、導電性のケーブル５６ａにそれぞれ接続されている。また、２本のケーブル５６ａは、内視鏡２の内部、ユニバーサルケーブル１３及び電気コネクタ部１６に挿通配置されているとともに、レンズ駆動制御装置としての機能を具備するプロセッサ４のワイヤ制御部４ａにそれぞれ接続されている。
　一方、テレスイッチ２９ａ及びワイドスイッチ２９ｂは、内視鏡２の内部、ユニバーサルケーブル１３及び電気コネクタ部１６に挿通配置された信号線を介し、プロセッサ４のワイヤ制御部４ａにそれぞれ接続されている。
　ワイヤ制御部４ａは、テレスイッチ２９ａまたはワイドスイッチ２９ｂにおいてなされた指示に応じた電圧を導電性のケーブル５６ａへ印加する。
　ワイヤ制御部４ａは、テレスイッチ２９ａにおいて指示がなされたことを検出した場合、ケーブル５６ａに対する印加電圧を現在の印加電圧に比べて増加するための制御を行う。ケーブル５６ａに印加される電圧の増加は、ＳＭＡワイヤ５６の温度を上昇させるとともに、ＳＭＡワイヤ５６の歪量を減少させるように作用する。その結果、ＳＭＡワイヤ５６の長さが現在の状態よりも短くなることに伴う駆動力が連結部６５において発生し、該駆動力により移動レンズ枠３８がテレ側（後方側）へスライドされる。
　一方、ワイヤ制御部４ａは、ワイドスイッチ２９ｂにおいて指示がなされたことを検出した場合、ケーブル５６ａに対する印加電圧を現在の印加電圧に比べて減少するための制御を行う。ケーブル５６ａに印加される電圧の減少は、ＳＭＡワイヤ５６の温度を下降させるとともに、かつ、ＳＭＡワイヤ５６の歪量を増加させるように作用する。その結果、ＳＭＡワイヤ５６の長さが現在の状態よりも長くなることに伴う駆動力が連結部６５において発生し、該駆動力により移動レンズ枠３８がワイド側（前方側）へスライドされる。
　なお、ワイヤ制御部４ａは、プロセッサ４の内部に設けられているものに限らず、例えば、内視鏡２の操作部１２の内部に設けられているものであっても良い。
　ここで、本実施例の作用としての、ワイヤ制御部４ａが行う制御の詳細について述べる。なお、ＳＭＡワイヤ５６は、温度と歪量との間において、例えば図８及び図１０に示すようなヒステリシス特性を具備するものとする。また、図８及び図１０のヒステリシス特性は、各々同一のものであるとする。
　ワイヤ制御部４ａは、テレスイッチ２９ａにおいて指示がなされた（図９のステップＳ１）タイミングにおいて、ＳＭＡワイヤ５６の抵抗値を測定することにより、例えば、ＳＭＡワイヤ５６が図８のＷ１の状態を示していることを検出する。そして、ワイヤ制御部４ａは、このような検出結果に基づいてケーブル５６ａに対する印加電圧を増加するための制御を行う（図９のステップＳ２）ことにより、ＳＭＡワイヤ５６の温度を上昇させる。また、ワイヤ制御部４ａは、テレスイッチ２９ａにおける指示が続いている間、ケーブル５６ａに対する印加電圧を増加するための制御を継続する（図９のステップＳ３）。
　ケーブル５６ａに対する印加電圧が増加され続けると、図８のヒステリシス特性における電圧印加時のラインに沿ってＳＭＡワイヤ５６の温度が上昇する。これにより、ＳＭＡワイヤ５６の歪量が次第に減少し、ＳＭＡワイヤ５６が緊張して短くなるため、先端部２１の後方側へ向かう駆動力が連結部６５において発生する。そして、連結部６５において発生した前記駆動力により、移動レンズ枠３８がテレ側へスライドされる。
　その後、ワイヤ制御部４ａは、テレスイッチ２９ａにおける指示が停止されたことを検出する（図９のステップＳ３）と、ケーブル５６ａに対する印加電圧を、該指示が停止されたタイミングにおける印加電圧から所定の量（例えば約２０％程度）減少して維持するための制御を行う（図９のステップＳ４）。
　具体的には、例えば、ＳＭＡワイヤ５６が図８のＴ１の状態を示すタイミングにおいて前述の制御が行われると、ケーブル５６ａに対する印加電圧の減少量に応じてＳＭＡワイヤ５６の温度が下降する。そして、このような温度の下降に伴い、ＳＭＡワイヤ５６の状態が、図８のヒステリシス特性における電圧印加時のライン上に位置する状態Ｔ１から、図８のヒステリシス特性における不感帯に位置する状態Ｃ１へ変化する。
　すなわち、以上に述べた制御によれば、図８のヒステリシス特性における不感帯においてケーブル５６ａに対する印加電圧が維持される。また、移動レンズユニット３２は、板バネ６４の付勢力により、前述の制御が行われた後の位置に保持される。そのため、例えば、テレスイッチ２９ａの指示が停止された後に、先端部２１の周囲の温度変化に応じた外乱が生じた場合であっても、ＳＭＡワイヤ５６の状態が変化しないことにより、移動レンズ枠３８の位置が変動しない。
　一方、ワイヤ制御部４ａは、ワイドスイッチ２９ｂにおいて指示がなされた（図１１のステップＳ１１）タイミングにおいて、ＳＭＡワイヤ５６の抵抗値を測定することにより、例えば、ＳＭＡワイヤ５６が図１０のＴ２の状態を示していることを検出する。そして、ワイヤ制御部４ａは、このような検出結果に基づいてケーブル５６ａに対する印加電圧を減少するための制御を行う（図１１のステップＳ１２）ことにより、ＳＭＡワイヤ５６の温度を下降させる。また、ワイヤ制御部４ａは、ワイドスイッチ２９ｂにおける指示が続いている間、ケーブル５６ａに対する印加電圧を減少するための制御を継続する（図１１のステップＳ１３）。
　ケーブル５６ａに対する印加電圧が減少され続けると、図１０のヒステリシス特性における電圧非印加時のラインに沿ってＳＭＡワイヤ５６の温度が下降する。これにより、ＳＭＡワイヤ５６の歪量が次第に増加し、ＳＭＡワイヤ５６が弛緩して長くなるため、先端部２１の前方側へ向かう駆動力が連結部６５において発生する。そして、連結部６５において発生した前記駆動力により、移動レンズ枠３８がワイド側へスライドされる。
　その後、ワイヤ制御部４ａは、ワイドスイッチ２９ｂにおける指示が停止されたことを検出する（図１１のステップＳ１３）と、ケーブル５６ａに対する印加電圧を、該指示が停止されたタイミングにおける印加電圧から所定の量（例えば約２０％程度）増加して維持するための制御を行う（図１１のステップＳ１４）。
　具体的には、例えば、ＳＭＡワイヤ５６が図１０のＷ２の状態を示すタイミングにおいて前述の制御が行われると、ケーブル５６ａに対する印加電圧の増加量に応じてＳＭＡワイヤ５６の温度が上昇する。そして、このような温度の上昇に伴い、ＳＭＡワイヤ５６の状態が、図１０のヒステリシス特性における電圧非印加時のライン上に位置する状態Ｗ２から、図１０のヒステリシス特性における不感帯に位置する状態Ｃ２へ変化する。
　すなわち、以上に述べた制御によれば、図１０のヒステリシス特性における不感帯においてケーブル５６ａに対する印加電圧が維持される。また、移動レンズユニット３２は、板バネ６４の付勢力により、前述の制御が行われた後の位置に保持される。そのため、例えば、ワイドスイッチ２９ｂの指示が停止された後に、先端部２１の周囲の温度変化に応じた外乱が生じた場合であっても、ＳＭＡワイヤ５６の状態が変化しないことにより、移動レンズ枠３８の位置が変動しない。
　以上に述べた本実施例の構成及び作用によれば、内視鏡２の先端部２１の周囲の温度変化が外乱として作用した場合であっても、ＳＭＡワイヤ５６の状態が変化せず、かつ、移動レンズ枠３８が移動しないため、結果的に、本来意図しない位置への移動レンズ３９の移動を防ぐことができる。
（第２の実施例）
　図１２から図２２は、本発明の第２の実施例に係るものである。
　なお、以降の説明において、第１の実施例と同様の構成を持つ部分については、詳細な説明を省略する。また、本実施例の構成は、第１の実施例における内視鏡システム１と略同様の構成を有している。そのため、本実施例においては、第１の実施例における内視鏡システム１と異なる部分について主に説明を行うものとする。
　本実施例の撮像ユニット３０Ａは、図１２に示すように、撮像ユニット３０における連結部６５の代わりに、伝達部材としての移動子６５Ａを有して構成されている。なお、撮像ユニット３０Ａにおけるその他の部分については、撮像ユニット３０と略同様の構成を具備するため、詳細な説明を省略する。
　移動子６５Ａの下部は、図１２及び図１３に示すように、延出部３８ａの後面側、及び、延出部３８ｂの前面側のそれぞれに対してクリアランスを有して配置されている。換言すると、移動レンズ枠３８の延出部３８ａ及び３８ｂと、移動子６５Ａの下部との間には、撮影光軸Ｏ方向に沿ったクリアランスが設けられている。また、移動子６５Ａの上部は、第１の実施例において説明したような、連結部６５と同様の構成を有している。
　そして、前述のような構成によれば、ＳＭＡワイヤ５６の長さと移動レンズ枠３８の位置との間の関係が、例えば図１４及び図１５に示すような、機械的なヒステリシスを示すようになる。
　図１４及び図１５に示す状態Ｔｅ１は、延出部３８ｂの後面部と規制部７２ｔの前面部とが当接し、かつ、延出部３８ｂの前面部と移動子６５Ａの下部の後面部とが当接している状態である。このような状態である場合に、ＳＭＡワイヤ５６が弛緩して長くなることにより、延出部３８ｂの後面部と規制部７２ｔの前面部とが当接したまま、移動子６５Ａがワイド側（前方側）へ移動する。その後、移動子６５Ａがワイド側（前方側）へ移動することにより、ＳＭＡワイヤ５６の長さ及び移動レンズ枠３８の位置が、状態Ｔｅ１から状態Ｔｅ２へ移行する。
　図１４及び図１５に示す状態Ｔｅ２は、延出部３８ｂの後面部と規制部７２ｔの前面部とが当接し、かつ、延出部３８ａの後面部と移動子６５Ａの前面部とが当接している状態である。このような状態である場合に、ＳＭＡワイヤ５６が弛緩して長くなることにより、延出部３８ａの後面部と移動子６５Ａの前面部とが当接したまま、移動レンズ枠３８がワイド側（前方側）へ移動する。その後、移動レンズ枠３８がワイド側（前方側）へ移動することにより、ＳＭＡワイヤ５６の長さ及び移動レンズ枠３８の位置が、状態Ｔｅ２から状態Ｗｅ２へ移行する。
　図１４及び図１５に示す状態Ｗｅ２は、延出部３８ａの前面部と規制部６１ｗの後面部とが当接し、かつ、延出部３８ａの後面部と移動子６５Ａの前面部とが当接している状態である。このような状態である場合に、ＳＭＡワイヤ５６が緊張して短くなることにより、延出部３８ａの前面部と規制部６１ｗの後面部とが当接したまま、移動子６５Ａがテレ側（後方側）へ移動する。その後、移動子６５Ａがテレ側（後方側）へ移動することにより、ＳＭＡワイヤ５６の長さ及び移動レンズ枠３８の位置が、状態Ｗｅ２から状態Ｗｅ１へ移行する。
　図１４及び図１５に示す状態Ｗｅ１は、延出部３８ａの前面部と規制部６１ｗの後面部とが当接し、かつ、延出部３８ｂの前面部と移動子６５Ａの後面部とが当接している状態である。このような状態である場合に、ＳＭＡワイヤ５６が緊張して短くなることにより、延出部３８ｂの前面部と移動子６５Ａの後面部とが当接したまま、移動レンズ枠３８がテレ側（後方側）へ移動する。その後、移動レンズ枠３８がテレ側（後方側）へ移動することにより、ＳＭＡワイヤ５６の長さ及び移動レンズ枠３８の位置が、状態Ｗｅ１から状態Ｔｅ１へ移行する。
　なお、ＳＭＡワイヤ５６の長さ及び移動レンズ枠３８の位置は、図１４及び図１５に示すように、状態Ｔｅ１→Ｔｅ２→Ｗｅ２→Ｗｅ１→Ｔｅ１→…という順に移行し得るともに、状態Ｔｅ１→Ｗｅ１→Ｗｅ２→Ｔｅ２→Ｔｅ１→…という順にも移行し得る。
　ここで、本実施例の作用としての、ワイヤ制御部４ａが行う制御の詳細について述べる。但し、以降においては、説明の簡単のため、ＳＭＡワイヤ５６の長さ及び移動レンズ枠３８の位置が状態Ｔｅ１→Ｔｅ２→Ｗｅ２→Ｗｅ１→Ｔｅ１→…という順に移行する場合についてのみ述べるものとする。
　ワイヤ制御部４ａは、例えば、移動レンズ枠３８が最もワイド側の位置にある場合においては、図１６及び図１７の状態Ｗ１１となるようにケーブル５６ａに対する印加電圧を維持する。
　図１６及び図１７に示す状態Ｗ１１は、延出部３８ａの前面部と規制部６１ｗの後面部とが当接し、かつ、移動子６５Ａが延出部３８ａ及び３８ｂのどちらとも当接していない状態である。すなわち、図１６及び図１７に示す状態Ｗ１１においては、撮影光軸Ｏ方向に沿って移動レンズ枠３８から離間した位置に移動子６５Ａが配置される。
　ワイヤ制御部４ａは、状態Ｗ１１である場合にテレスイッチ２９ａにおいて指示がなされたことを検出すると、ケーブル５６ａに対する印加電圧を増加するための制御を行うことにより、ＳＭＡワイヤ５６の温度を上昇させる。また、ワイヤ制御部４ａは、テレスイッチ２９ａにおける指示が続いている間、ケーブル５６ａに対する印加電圧を増加するための制御を継続する。
　ケーブル５６ａに対する印加電圧が増加され続けると、ＳＭＡワイヤ５６の温度が上昇することにより、ＳＭＡワイヤ５６の歪量が次第に減少し、ＳＭＡワイヤ５６が緊張して短くなる。そして、ＳＭＡワイヤ５６の長さが短くなることにより、状態Ｗｅ１において移動レンズ枠３８がテレ側へスライドし始める。
　その後、ワイヤ制御部４ａは、テレスイッチ２９ａにおける指示が停止されたことを検出すると、ケーブル５６ａに対する印加電圧を、該指示が停止されたタイミングにおける印加電圧から所定の量減少して維持するための制御を行う。
　具体的には、例えば、図１６及び図１７における状態Ｔ１１のタイミングにおいて前述の制御が行われると、ケーブル５６ａに対する印加電圧の減少量に応じてＳＭＡワイヤ５６の温度が下降する。そして、このような温度の下降に伴い、ＳＭＡワイヤ５６の長さ及び移動レンズ枠３８の位置が、図１６及び図１７に示す状態Ｔ１１から状態Ｃ１１へ移行する。
　図１６及び図１７に示す状態Ｃ１１は、移動レンズ枠３８がテレ側とワイド側の略中間に位置し、延出部３８ａの前面部と規制部６１ｗの後面部とが当接しておらず、延出部３８ｂの後面部と規制部７２ｔの前面部とが当接しておらず、かつ、移動子６５Ａが延出部３８ａ及び３８ｂのどちらとも当接していない状態である。すなわち、図１６及び図１７に示す状態Ｃ１１においては、撮影光軸Ｏ方向に沿って移動レンズ枠３８から離間した位置に移動子６５Ａが配置される。
　すなわち、以上に述べた制御によれば、延出部３８ａ及び３８ｂにより形成されるクリアランスの内部に移動子６５Ａの下部が配置されるようにケーブル５６ａに対する印加電圧が維持される。また、移動レンズユニット３２は、板バネ６４の付勢力により、前述の制御が行われた後の位置に保持される。そのため、例えば、テレスイッチ２９ａの指示が停止された後に、先端部２１の周囲の温度変化に応じた外乱が生じた場合であっても、移動レンズ枠３８の位置が変動しない。
　一方、ワイヤ制御部４ａは、例えば、移動レンズ枠３８が最もテレ側の位置にある場合においては、図１８及び図１９の状態Ｔ１２となるようにケーブル５６ａに対する印加電圧を維持する。
　図１８及び図１９に示す状態Ｔ１２は、延出部３８ｂの後面部と規制部７２ｔの前面部とが当接し、かつ、移動子６５Ａが延出部３８ａ及び３８ｂのどちらとも当接していない状態である。すなわち、図１８及び図１９に示す状態Ｔ１２においては、撮影光軸Ｏ方向に沿って移動レンズ枠３８から離間した位置に移動子６５Ａが配置される。
　ワイヤ制御部４ａは、状態Ｔ１２である場合にワイドスイッチ２９ｂにおいて指示がなされたことを検出すると、ケーブル５６ａに対する印加電圧を減少するための制御を行うことにより、ＳＭＡワイヤ５６の温度を下降させる。また、ワイヤ制御部４ａは、ワイドスイッチ２９ｂにおける指示が続いている間、ケーブル５６ａに対する印加電圧を減少するための制御を継続する。
　ケーブル５６ａに対する印加電圧が減少され続けると、ＳＭＡワイヤ５６の温度が下降することにより、ＳＭＡワイヤ５６の歪量が次第に増加し、ＳＭＡワイヤ５６が弛緩して長くなる。そして、ＳＭＡワイヤ５６の長さが長くなることにより、状態Ｔｅ２において移動レンズ枠３８がワイド側へスライドし始める。
　その後、ワイヤ制御部４ａは、ワイドスイッチ２９ｂにおける指示が停止されたことを検出すると、ケーブル５６ａに対する印加電圧を、該指示が停止されたタイミングにおける印加電圧から所定の量増加して維持するための制御を行う。
　具体的には、例えば、図１８及び図１９における状態Ｗ１２のタイミングにおいて前述の制御が行われると、ケーブル５６ａに対する印加電圧の増加量に応じてＳＭＡワイヤ５６の温度が上昇する。そして、このような温度の上昇に伴い、ＳＭＡワイヤ５６の長さ及び移動レンズ枠３８の位置が、図１８及び図１９に示す状態Ｗ１２から状態Ｃ１２へ移行する。
　図１８及び図１９に示す状態Ｃ１２は、移動レンズ枠３８がテレ側とワイド側の略中間に位置し、延出部３８ａの前面部と規制部６１ｗの後面部とが当接しておらず、延出部３８ｂの後面部と規制部７２ｔの前面部とが当接しておらず、かつ、移動子６５Ａが延出部３８ａ及び３８ｂのどちらとも当接していない状態である。すなわち、図１８及び図１９に示す状態Ｃ１２においては、撮影光軸Ｏ方向に沿って移動レンズ枠３８から離間した位置に移動子６５Ａが配置される。
　以上に述べた制御によれば、延出部３８ａ及び３８ｂにより形成されるクリアランスの内部に移動子６５Ａの下部が配置されるようにケーブル５６ａに対する印加電圧が維持される。また、移動レンズユニット３２は、板バネ６４の付勢力により、前述の制御が行われた後の位置に保持される。そのため、例えば、ワイドスイッチ２９ｂの指示が停止された後に、先端部２１の周囲の温度変化に応じた外乱が生じた場合であっても、移動レンズ枠３８の位置が変動しない。
　なお、本実施例の制御は、延出部３８ａ及び３８ｂにより形成されるクリアランスの内部に移動子６５Ａの下部が配置された撮像ユニット３０Ａに対して適用されるものに限らず、例えば図２０及び図２１に示すような、移動子６５Ｂの逆凹部により形成されるクリアランスの内部に延出部３８ｂの少なくとも一部が配置された撮像ユニット３０Ｂに対しても適用可能である。
　以上に述べた本実施例の構成及び作用によれば、内視鏡２の先端部２１の周囲の温度変化が外乱として作用した場合であっても、延出部３８ａ及び３８ｂにより形成されるクリアランスの内部において移動子６５Ａが空走し、移動レンズ枠３８が移動しないため、結果的に、本来意図しない位置への移動レンズ３９の移動を防ぐことができる。
　また、以上に述べた本実施例の構成及び作用によれば、湾曲部２２の湾曲動作に応じて、ＳＭＡワイヤ５６と、ＳＭＡワイヤ５６が挿通されるチューブ部材６７及びガイド管６８との相対的な位置が変化することにより、内視鏡２の先端部２１に対して移動子６５Ａが動いてしまうような場合であっても、延出部３８ａ及び３８ｂにより形成されるクリアランスの内部において移動子６５Ａが空走し、移動レンズ枠３８が移動しないため、結果的に、本来意図しない位置への移動レンズ３９の移動を防ぐことができる。
　なお、本実施例においては、板バネ６４の付勢力により移動レンズユニット３２が保持される構成に限らず、磁石から発せられる磁力により移動レンズユニット３２が保持される構成であってもよい。具体的には、本実施例においては、ビス６３により上部が固定された板バネ６４が移動レンズ枠３８に設けられているものに限らず、例えば図２２の撮像ユニット３０Ｃのように、後群レンズ枠３６とレンズ枠押え部材６１との間に磁石７３が設けられ、かつ、磁性体を用いて移動レンズ枠３８が形成されていてもよい。また、このような撮像ユニット３０Ｃの構成は、第１の実施例の撮像ユニット３０に対しても略同様に適用可能である。
　一方、本実施例の構成及び作用によれば、前述の状態Ｗ１１、Ｃ１１、Ｔ１２及びＣ１２におけるケーブル５６ａへの印加電圧を、図８及び図１０に示すＳＭＡワイヤ５６のヒステリシス特性の不感帯に属する温度となるような電圧にそれぞれ変化させて維持することにより、先端部２１の周囲の温度変化に応じた外乱への耐性をさらに強化することができる。
　ところで、一般的に、内視鏡を用いた生体内の観察等の際には、患部への送気または送水が行われることが多いため、該内視鏡の先端部の周囲の温度が変化しやすいという事情がある。このような事情は、内視鏡の先端部に設けられた移動レンズユニットをＳＭＡワイヤを用いて移動させる場合に、外乱要因が発生しやすいことを意味している。
　また、一般的な内視鏡においては、移動レンズユニットの撮影光軸方向の可動範囲が１ｍｍ程度となるように構成されているとともに、該可動範囲内において移動レンズユニットが移動することにより、テレ撮影及びワイド撮影を光学的に切り替えるように構成されている。そのため、内視鏡の先端部の周囲温度の変化が外乱としてＳＭＡワイヤに作用した場合、該外乱が仮に微小なものであったとしても、移動レンズユニットが移動することにより、例えば患部の像が見難くなってしまう等の状況が生じ得る。
　すなわち、第１の実施例及び第２の実施例において述べた効果は、移動レンズユニットをＳＭＡワイヤを用いて移動させるような構成を具備する内視鏡において、特に顕著に発揮され得る。
　なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
　本出願は、２００９年４月２日に日本国に出願された特願２００９－９０３９６号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (8)

  1. 　光学レンズの光軸方向に進退可能にレンズを保持するレンズ枠と、温度と歪量との間において所定のヒステリシス特性を示す形状記憶合金部材の歪変形により生じる駆動力を前記レンズ枠に伝達する伝達部材と、を有するレンズ駆動系に対して制御を行うレンズ駆動制御装置であって、
    　前記レンズ枠を進退移動させる指示が停止したタイミングにおいて、前記形状記憶合金部材の温度を前記所定のヒステリシス特性の不感帯に属する温度へ変化させる制御を行う制御部を有することを特徴とするレンズ駆動制御装置。
  2. 　前記制御部は、前記指示が続いている間、前記形状記憶合金部材に対する印加電圧を前記指示に応じた増減方向に変化させ続けることにより、前記形状記憶合金部材の温度を変化させる制御を行い、かつ、前記指示が停止したタイミングにおいて、前記形状記憶合金部材に対する印加電圧を前記指示が続いている間の増減方向と逆方向に所定の量だけ変化させて維持することにより、前記形状記憶合金部材の温度を前記所定のヒステリシス特性の不感帯に属する温度へ変化させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動制御装置。
  3. 　光学レンズの光軸方向に進退可能にレンズを保持するレンズ枠と、
    　形状記憶合金部材と、
    　前記光軸方向に沿ったクリアランスを前記レンズ枠との間に具備し、前記形状記憶合金部材の歪変形により生じる駆動力を前記レンズ枠に伝達する伝達部材と、
    　を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
  4. 　前記レンズ枠を進退移動させる指示が停止したタイミングにおいて、前記光軸方向に沿って前記レンズ枠から離間した位置に前記伝達部材を移動させる制御を行う制御部をさらに有することを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
  5. 　前記制御部は、前記指示が続いている間、前記形状記憶合金部材に対する印加電圧を前記指示に応じた増減方向に変化させ続けることにより、前記レンズ枠及び前記伝達部材を進退移動させ、かつ、前記指示が停止したタイミングにおいて、前記形状記憶合金部材に対する印加電圧を前記指示が続いている間の増減方向と逆方向に所定の量だけ変化させて維持することにより、前記クリアランスの内部であって前記光軸方向に沿って前記レンズ枠から離間した位置へ前記伝達部材を移動させる制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のレンズ駆動装置。
  6. 　前記レンズ枠の自重による前記レンズ枠の移動に対して抵抗力を発生可能な抵抗力発生部材をさらに有することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
  7. 　光学レンズの光軸方向に進退可能にレンズを保持するレンズ枠と、
    　前記光軸方向に沿ったクリアランスを前記レンズ枠との間に具備し、温度と歪量との間において所定のヒステリシス特性を示す形状記憶合金部材の歪変形により生じる駆動力を前記レンズ枠に伝達する伝達部材と、
    　前記レンズ枠を進退移動させる指示が停止したタイミングにおいて、前記光軸方向に沿って前記レンズ枠から離間した位置に前記伝達部材を移動させ、かつ、前記形状記憶合金部材の温度を前記所定のヒステリシス特性の不感帯に属する温度へ変化させる制御を行う制御部と、
    　を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
  8. 　光学レンズの光軸方向に進退可能にレンズを保持するレンズ枠と、前記光軸方向に沿ったクリアランスを前記レンズ枠との間に具備し、温度と歪量との間において所定のヒステリシス特性を示す形状記憶合金部材の歪変形により生じる駆動力を前記レンズ枠に伝達する伝達部材と、を先端部に設けた内視鏡と、
    　前記レンズ枠を進退移動させる指示が停止したタイミングにおいて、前記光軸方向に沿って前記レンズ枠から離間した位置に前記伝達部材を移動させ、かつ、前記形状記憶合金部材の温度を前記所定のヒステリシス特性の不感帯に属する温度へ変化させる制御を行う制御部と、
    　を有することを特徴とする内視鏡システム。
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