(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部材に対して直線移動する被駆動部材の位置を検出する位置検出装置であって、
前記駆動部材に対して位置決めして設けられた固定子と、
前記被駆動部材に設けられた移動子と、
前記被駆動部材と前記移動子とを連結し、前記被駆動部材の直線移動方向における前記被駆動部材に対する前記移動子の進退移動を規制する規制手段と、
を備え、
前記規制手段は、前記移動子が固定されているとともに前記移動子を前記固定子へ向けて付勢する付勢手段を有し、
前記付勢手段は、所定の回動中心を回動の中心として前記固定子に対して前記移動子を回動させて前記移動子の一部を前記固定子に当接させる回動手段を有し、前記移動子を前記固定子に接触させ、且つ、前記駆動部材に対して前記被駆動部材が直線移動されたときに、前記固定子に対する前記移動子の位置を、前記移動子を前記固定子に向けて付勢した状態で前記固定子の外面形状に沿って追従させる
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置であって、
前記付勢手段は、
前記被駆動部材に固定され前記被駆動部材の直線移動方向へ長い弾性部材からなる軸部と、
前記軸部の端に設けられ前記移動子が固定された固定部と、
を有し、
前記軸部の弾性によって前記移動子を前記固定子に当接させることを特徴とする位置
検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の位置検出装置と、
前記駆動部材と、
前記被駆動部材と、
前記駆動部材に接続され伸縮動作可能なアクチュエーターと、
を備えることを特徴とする駆動機構。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の位置検出装置または請求項３に記載の駆動機構を備えることを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出装置、駆動機構、および内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラや内視鏡装置等の光学機器において、対象物の像を好適に結像させるために光軸に沿ってレンズ等を移動させる駆動機構が知られている。このような駆動機構の例として、特許文献１には圧電素子の伸縮動作によって駆動部材を一方向へ振動させ、被駆動部材を駆動部材に沿って進退駆動させる駆動機構が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の駆動機構は、駆動部材に対して位置決めされた固定子と、被駆動部材に対して位置決めされた移動子とを有する位置検出部を有している。特許文献１に記載の駆動機構では、固定子に対する移動子の位置を位置検出部によって検出することで、駆動部材に沿った被駆動部材の移動量および被駆動部材の位置を検出することができる。
【０００４】
また、特許文献１には、位置検出部の構成について、移動子が固定子に対して非接触状態で移動すること、および、移動子が配置された台座から固定子側へと移動子を付勢する弾性部材が設けられていることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４００３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の駆動機構では、固定子と移動子との間に一定の隙間が空けられている構成の場合には、駆動機構を構成する部品の加工誤差や、各部品の組み立て誤差などにより、固定子と移動子との隙間にばらつきが生じることがある。
一方で、特許文献１に開示されたゴムやスポンジなどによって移動子を固定子に接触させる構成の場合には、移動子が固定子に対して移動したときに、移動子と固定子との間の摩擦力によってゴムやスポンジなどが変形することにより、被駆動部材に対する移動子の位置がずれることがある。
特許文献１に記載の駆動機構では、上記いずれの場合にも、駆動部材に対する被駆動部材の位置検出をする精度が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、位置検出の精度が高い位置検出装置、駆動機構、及び内視鏡装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、駆動部材に対して直線移動する被駆動部材の位置を検出する位置検出装置であって、前記駆動部材に対して位置決めして設けられた固定子と、前記被駆動部材に設けられた移動子と、前記被駆動部材と前記移動子とを連結し、前記被駆動部材の直線移動方向における前記被駆動部材に対する前記移動子の進退移動を規制する規制手段と、を備え、前記規制手段は、前記移動子が固定されているとともに前記移動子を前記固定子へ向けて付勢する付勢手段を有し、前記付勢手段は、所定の回動中心を回動の中心として前記固定子に対して前記移動子を回動させて前記移動子の一部を前記固定子に当接させる回動手段を有し、前記移動子を前記固定子に接触させ、且つ、前記駆動部材に対して前記被駆動部材が直線移動されたときに、前記固定子に対する前記移動子の位置を、前記移動子を前記固定子に向けて付勢した状態で前記固定子の外面形状に沿って追従させることを特徴とする位置検出装置である。
【０００９】
また、前記付勢手段は、前記被駆動部材に固定され前記被駆動部材の直線移動方向へ長い弾性部材からなる軸部と、前記軸部の端に設けられ前記移動子が固定された固定部と、を有し、前記軸部の弾性によって前記移動子を前記固定子に当接させることが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様は、前記位置検出装置と、前記駆動部材と、前記被駆動部材と、前記駆動部材に接続され伸縮動作可能なアクチュエーターとを備えることを特徴とする駆動機構である。
【００１３】
また、前記アクチュエーターは、一方向にのみ伸縮動作するものであることが好ましい。
また、前記アクチュエーターは、圧電アクチュエーターであってもよい。
【００１４】
本発明の第３の態様は、前記位置検出装置または前記駆動機構を備えることを特徴とする内視鏡装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の位置検出装置、駆動機構及び内視鏡装置によれば、位置検出の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】内視鏡装置の全体図である。
【図２】同内視鏡装置における挿入部の遠位端部分の部分断面図である。
【図３】同内視鏡装置の一部の構成を示す斜視図である。
【図４】同内視鏡装置の一部の構成を示す断面図である。
【図５】同内視鏡装置における駆動機構および位置検出装置の作用を説明するために従来の位置検出機構の構成を示す模式図である。
【図６】同内視鏡装置における駆動機構および位置検出装置の作用を説明するための模式図である。
【図７】同実施形態の変形例の内視鏡装置の一部の構成を示す斜視図である。
【図８】同実施形態の変形例の内視鏡装置の一部の構成を示す斜視図である。
【図９】同実施形態の変形例の内視鏡装置の一部の構成を示す斜視図である。
【図１０】同実施形態の変形例の内視鏡装置の一部の構成を示す斜視図である。
【図１１】同実施形態の変形例を組み合わせた一例における作用を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態の位置検出装置、駆動機構、及び内視鏡装置について説明する。
まず、本実施形態の内視鏡装置の構成について説明する。図１は、内視鏡装置の全体図である。
図１に示す内視鏡装置１は、物体の内部構造など、観察者が直接目視することができない観察対象物を観察するための装置である。図１に示すように、内視鏡装置１は、遠位端２ａと近位端２ｂとを有する長尺の挿入部２と、挿入部２の近位端に設けられた操作部４０と、操作部４０に接続された本体５０とを備える。
【００１８】
挿入部２は、可撓性を有する長尺の筒状シース３と、シース３の遠位端に設けられた湾曲部４と、湾曲部４の遠位端に配置された画像取得部５とを備えている。
【００１９】
シース３の内部には、操作部４０および本体５０から画像取得部５および湾曲部４まで延びる配線やワイヤなどが挿通されている。
【００２０】
湾曲部４は、互いに回動可能に連結された複数の湾曲駒（あるいは節輪とも呼ばれる。）を有し、最も遠位端側の湾曲駒がワイヤを用いて牽引されることによって湾曲する。
【００２１】
画像取得部５は、挿入部２の遠位端２ａから前方や側方へ撮像視野が向けられ、観察対象物の画像を取得する。以下では、挿入部２の遠位端２ａの前方に撮像視野が向けられている場合を例に説明する。
【００２２】
図２は、挿入部２の遠位端部分の部分断面図である。
図１および図２に示すように、画像取得部５は、湾曲部４の遠位端に固定された筒状のケース６と、ケース６の遠位端に被せられたキャップ７との内部に配置されている。ケース６及びキャップ７の内部には、所定の光軸Ｌ１に沿って、カバーガラス８と、移動光学系９と、結像光学系１０と、撮像素子１３とが遠位側から近位側へ向かってこの順に配置されている。ケース６の遠位端には、光軸Ｌ１と同軸状の貫通孔が形成されており、この貫通孔を通じて外光が移動光学系９へ入射する。さらに、ケース６およびキャップ７の内部には、移動光学系９を結像光学系１０に対して光軸Ｌ１に沿って移動させる駆動機構１４が設けられている。
【００２３】
図１に示すカバーガラス８は、キャップ７の遠位端に形成された孔にはめ込まれた円板状の光透過性部材である。なお、カバーガラス８の材質はガラスには限られず、光透過性を有する樹脂を材料として採用することもできる。
【００２４】
図２に示す移動光学系９は、カバーガラス８を通じて外部から入射した光を結像光学系１０へ導く際に焦点距離を調整し、観察対象物にピントを合わせるためのものである。
【００２５】
結像光学系１０は、ケース６と一体成形された枠１１内に、互いに同軸状に配されたレンズ群を有する。結像光学系１０は、移動光学系９を透過した光が入射し、撮像素子１３のセンサー面に観察対象物の像を結像させる。
【００２６】
枠１１は、外面の一部が平坦に形成されており、平坦に形成された部分が、後述する固定子３１を固定する固定面１２となっている。
【００２７】
撮像素子１３は、結像光学系１０に向けて配置されたセンサー面を有する素子である。撮像素子１３としては、たとえばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサーなどを適宜選択して採用することができる。撮像素子１３は、本体５０と電気的に接続されており、撮像素子１３によって撮像された画像がディスプレイ５２（図１参照）に表示される。
【００２８】
駆動機構１４は、円柱状の駆動部材１５と、駆動部材１５に接続された圧電アクチュエーター１６と、駆動部材１５に摩擦係合された被駆動部材１７と、位置検出装置３０とを備えている。
【００２９】
駆動部材１５は、ケース６に形成された孔６ａ、６ｂに挿通され、中心軸線Ｏ１方向に進退動作可能となるようにケース６に支持されている。孔６ａと孔６ｂとの中心を結ぶ線は光軸Ｌ１と平行となっており、孔６ａ、孔６ｂによって支持された駆動部材１５の中心軸線Ｏ１は光軸Ｌ１と平行とされている。駆動部材１５の先端１５ａは、挿入部２の遠位側へ向けられており、駆動部材１５の基端１５ｂは挿入部２の近位側へ向けられている。
【００３０】
圧電アクチュエーター１６は、駆動部材１５の基端１５ｂに固定された第一端１６ａと、ケース６に固定された第二端１６ｂとを有している。圧電アクチュエーター１６は、電圧が印加されることにより一方向（駆動部材１５の中心軸線Ｏ１方向）に伸縮動作する。また、圧電アクチュエーター１６は、本体５０に設けられた駆動制御部５３に電気的に接続されている。圧電アクチュエーター１６は、複数の圧電素子が重ねられて形成されており、各圧電素子にかけられる電圧の大きさに応じて中心軸線Ｏ１方向の長さが変化する。
【００３１】
圧電アクチュエーター１６は、駆動制御部５３によって所定の電圧が印加されることにより、駆動部材１５の基端１５ｂを遠位側へ押したり、駆動部材１５の基端１５ｂを近位側に引いたりすることができる。本実施形態では、駆動部材１５を動作させるアクチュエーターとして圧電アクチュエーター１６が採用されているので、駆動機構１４を径方向に小型化することができ、且つ、駆動部材１５を精度よく進退動作させることができる。
【００３２】
被駆動部材１７は、駆動部材１５に摩擦係合する摩擦係合部１８と、移動光学系９が取り付けられた光学系支持部１９とを有する。さらに、被駆動部材１７には、駆動部材１５に摩擦係合される弾性体２０が固定されている。
【００３３】
図３は、結像光学系１０、撮像素子１３、被駆動部材１７の一部、弾性体２０、及び位置検出装置３０の一部を示す斜視図である。
図２および図３に示すように、摩擦係合部１８は、交線が光軸Ｌ１方向に向くように交差する２平面が形成されている。当該２平面は、それぞれ駆動部材１５の外面に接している。
【００３４】
光学系支持部１９は、摩擦係合部１８の上記２平面が駆動部材１５に接している状態で移動光学系９の光軸を結像光学系１０の光軸と同軸上（上記光軸Ｌ１上）に配置するために設けられている。光学系支持部１９には、駆動部材１５の中心軸線Ｏ１回りの所定の位置に被駆動部材１７を位置決めするためにケース６に当接する突起１９ａが形成されている。
【００３５】
弾性体２０は、駆動部材１５を間に挟んで摩擦係合部１８と反対側へ延びる連結部２１と、摩擦係合部１８の近傍に弾性体２０を取り付けるための取付部２２と、取付部２２から挿入部２の近位端側へ延びる軸部２３と、軸部２３の近位端に形成された固定部２４とを有する弾性部材である。本実施形態では、連結部２１、取付部２２、軸部２３および固定部２４は金属製の板材が曲げられることにより三次元状に一体成形されている。弾性体２０のうち、軸部２３および固定部２４は後に詳述する位置検出装置３０の構成要素の一部である。なお、弾性体２０において、連結部２１における弾性の大きさと軸部２３における弾性の大きさとは同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００３６】
連結部２１は、駆動部材１５の外面（図２参照）を押圧し、駆動部材１５と摩擦係合部１８との摩擦力を高める。すなわち、連結部２１の弾性によって、被駆動部材１７と駆動部材１５とを摩擦係合させる。
【００３７】
図４は、中心軸線Ｏ１と直交する断面における軸部２３の断面図であり、軸部２３を遠位側から近位側へ向かって見た図である。
図２、図３、および図４に示すように、軸部２３は、駆動部材１５の中心軸線Ｏ１と略平行に延びており、中心軸線Ｏ１方向への引っ張りおよび圧縮に対しては変形しにくく、中心軸線Ｏ１方向に対して交差する方向へは撓みやすい。図４に示すように、軸部２３は、中心軸線Ｏ１と直交する断面が長方形状となっている。軸部２３は、短辺が延びる方向（図４に符号Ｚ１、Ｚ２で示す方向）へは曲がりやすいが、長辺が延びる方向（図４に符号Ｘ１、Ｘ２で示す方向）へは曲がりにくくなっている。軸部２３は、結像光学系１０の枠１１に固定された固定子３１へ向かって延びており、固定部２４を枠１１側へ付勢する付勢手段として機能している。
また、軸部２３は、軸部２３を長手軸回りに捻るような外力が軸部２３にかかったときには長手軸回りにねじれ、当該外力が解除されたときには元の形状に復元する。
【００３８】
固定部２４は、板状部材であり、連結部２１および軸部２３と一体成形されている。また、移動子３４は、上述した固定部２４の面形状に倣った形状（本実施形態では平面）となっている。
【００３９】
位置検出装置３０は、結像光学系１０に対する移動光学系９の移動量や移動光学系９の位置を検出する目的で設けられている。
図２および図３に示すように、位置検出装置３０は、枠１１に固定された固定子３１と、上記軸部２３と、上記固定部２４と、固定部２４に固定された移動子３４と、移動子３４および固定子３１と電気的に接続された計測部３７と、を備える。
【００４０】
固定子３１と移動子３４とは、いずれもフレキシブル基板上に電極及び配線がパターン形成されることによって構成されている。固定子３１および移動子３４を構成するフレキシブル基板は、湾曲部４の遠位端よりも遠位側の範囲内（本実施形態ではケース６内）に配置されている。固定子３１および移動子３４は、湾曲部４の遠位端近傍において、可撓性を有するリード線にそれぞれ接続されている。リード線は、湾曲部４及びシース３内に挿通され、本体５０内の計測部３７に接続されている。
【００４１】
図３に示すように、固定子３１には、移動子３４に向けられた平面状の受信電極面３２が形成されている。受信電極面３２には、駆動部材１５の中心軸線Ｏ１と直交する方向に延び互いに平行に配置された電極が形成されている。受信電極面３２に形成された各電極は、後述する計測部３７に配線３３及び上述のリード線を介して電気的に接続されている。
【００４２】
図３および図４に示すように、移動子３４には、固定子３１の受信電極面３２に向けられた送信電極面３５が形成されている。送信電極面３５には、駆動部材１５の中心軸線Ｏ１と直交する方向に延び互いに平行に配置された複数の電極が形成されている。送信電極面３５に形成された各電極は、フレキシブル基板上にパターン形成された配線３６および上述のリード線によって計測部３７（図１および図３参照）に接続されている。移動子３４の配線３６は、固定部２４から軸部２３に沿って中心軸線Ｏ１方向の遠位側へと一旦引き出され、近位側へと１８０°折り返されている。
【００４３】
送信電極面３５は、移動子３４が軸部２３によって固定子３１へ向けて付勢されていることにより、少なくとも一部が受信電極面３２に接している。なお、送信電極面３５の一部が受信電極面３２に接している状態であれば、送信電極面３５と受信電極面３２との間に僅かな隙間（ギャップ）が生じていてもよい。
【００４４】
図２に示すように、位置検出装置３０において、枠１１と駆動部材１５とは圧電アクチュエーター１６の基端１６ｂを介して固定されているので、枠１１に固定された固定子３１は、駆動部材１５に対して位置決めされている。
【００４５】
また、位置検出装置３０において、移動子３４は、弾性体２０によって被駆動部材１７と連結されており、被駆動部材１７に対して位置決めされている。さらに、軸部２３が中心軸線Ｏ１方向への引っ張りおよび圧縮に対して変形し難いので、移動子３４は、被駆動部材１７に対する中心軸線Ｏ１方向への進退移動が軸部２３によって規制されている。
すなわち、本実施形態では、軸部２３は、被駆動部材１７と移動子３４とを連結し、被駆動部材１７の直線移動方向における被駆動部材１７に対する移動子３４の進退移動を規制する規制手段として機能している。
【００４６】
図１に示すように、計測部３７は、本体５０の内部に設けられている。計測部３７は、送信電極面３５の電極へ所定の電気信号を出力し、受信電極面３２の電極を用いて上記所定の電気信号に基づいた静電作用による電界の変化を検出して、固定子３１に対する移動子３４の移動量を計測する。駆動部材１５に摩擦係合された被駆動部材１７が最も近位側に位置しているときにおける固定子３１に対する移動子３４の位置は、位置検出装置３０における位置検出の初期位置（移動量がゼロである位置）となっている。これにより、位置検出装置３０は、上記初期位置を基準とした被駆動部材１７の移動量に基づいて被駆動部材１７の位置を検出することができる。
【００４７】
操作部４０は、湾曲部４を湾曲動作させるためのジョイスティック４１と、操作者に把持される把持部４２とを有する。
ジョイスティック４１は、湾曲部４を湾曲動作させる方向および湾曲量を使用者が入力するためのものであり、所定の中立位置に対して所望の方向へ傾けることができる棒状部材である。ジョイスティック４１が中立位置に対して傾けられたときには、ジョイスティック４１を傾ける向き及び傾ける角度の大きさは、それぞれ湾曲部４を湾曲動作させる方向および湾曲量として電気信号に変換される。ジョイスティック４１において変換された電気信号は、本体５０の牽引機構５１に入力される。
【００４８】
把持部４２は、操作者が操作部４０を手に持った状態でジョイスティック４１に指が届くような形状に形成されている。
【００４９】
本体５０は、ワイヤを介して湾曲部４と連結された牽引機構５１と、信号線（不図示）を介して画像取得部５と接続されたディスプレイ５２と、駆動機構１４を制御する駆動制御部５３とを備える。
【００５０】
牽引機構５１は、ジョイスティック４１から入力された電気信号に基づいて図示しないサーボモータを駆動させ、湾曲部４に接続されたワイヤを牽引する。
【００５１】
ディスプレイ５２としては、液晶表示パネルや有機ＥＬ表示パネルなどの公知の表示パネルを適宜選択して採用することができる。ディスプレイ５２には、画像取得部５によって撮像された画像や、内視鏡装置１の動作状況を示す情報等が表示される。
【００５２】
駆動制御部５３は、固定子３１及び移動子３４と電気的に接続された上述の計測部３７と、計測部３７による計測結果に基づいて圧電アクチュエーター１６を動作させる駆動信号を発する出力部５４とを備える。出力部５４は、圧電アクチュエーター１６（図２参照）と、図示しないリード線によって接続されている。
【００５３】
また、本体５０には、内視鏡装置１の動力源となる電力を供給するバッテリーが設けられていてもよい。
【００５４】
次に、本実施形態の位置検出装置３０および駆動機構１４の作用について説明する。図５は、位置検出装置３０および駆動機構１４の作用を説明するために従来の位置検出装置の構成を示す模式図である。図６は、位置検出装置３０および駆動機構１４の作用を説明するための模式図である。
【００５５】
駆動機構１４が動作しているときには、圧電アクチュエーター１６によって駆動部材１５が中心軸線Ｏ１方向へ進退動作される（図２参照）。圧電アクチュエーター１６による駆動部材１５の進退動作は、駆動部材１５と被駆動部材１７との間の静止摩擦力を超える一方への動作（以下、「第一動作」と称する。）と、駆動部材１５と被駆動部材１７との間の動摩擦力を下回る他方への動作（以下、「第二動作」と称する。）との組み合わせを一周期とする進退動作である。第一動作では、被駆動部材１７に対して駆動部材１５が一方へ移動し、第二動作では、被駆動部材１７と駆動部材１５とが一体に動作する。第一動作と第二動作とが繰り返されることにより、駆動部材１５に摩擦係合された被駆動部材１７は、駆動部材１５に対して直線移動する。
【００５６】
図２に示すように、駆動機構１４において、駆動部材１５は結像光学系１０に対して位置決めされており、被駆動部材１７は移動光学系９に対して位置決めされている。このため、被駆動部材１７が駆動部材１５に対して直線移動すると、結像光学系１０と移動光学系９とは中心軸線Ｏ１方向（光軸Ｌ１方向）に近接あるいは離間する。
このとき、弾性体２０を介して被駆動部材１７に固定された移動子３４も、枠１１に固定された固定子３１に対して中心軸線Ｏ１方向へ移動する。
【００５７】
図５は、受信電極面３２と送信電極面３５とが加工誤差あるいは組み立て誤差により互いに平行でない場合であって軸部２３による付勢力が作用しない場合の例（比較例）を模式的に示している。この場合、固定子３１に対して移動子３４を図５に符号Ｙ１で示す方向へ移動させると、固定子３１の受信電極面３２から移動子３４の送信電極面３５が離間し、受信電極面３２と送信電極面３５との間のギャップが大きくなる。受信電極面３２と送信電極面３５との間のギャップが大きくなると、位置検出装置３０における検出感度（Ｓ／Ｎ比）が小さくなる。
【００５８】
一方、図６は、受信電極面３２と送信電極面３５とが誤差により互いに平行でない場合であって軸部２３による付勢力が作用する場合の例（実施例）を模式的に示している。この場合、図３に示す弾性体２０の軸部２３によって、固定子３１へ向けて移動子３４が付勢されている。その結果として、図６に示すように、固定子３１に移動子３４の一部が常に当接している。このため、受信電極面３２と送信電極面３５との間のギャップは、ゼロ若しくは略一定の僅かな距離となっている。駆動部材１５に対して被駆動部材１７が移動すると、移動子３４は、受信電極面３２の外面形状に追従して、受信電極面３２に沿って移動する。
【００５９】
図５および図６では、受信電極面３２が平坦である場合について例示したが、受信電極面３２の一部が湾曲している場合であっても、移動子３４は、受信電極面３２の外面形状に追従して、受信電極面３２に沿って移動する。
【００６０】
本実施形態では、固定子３１と移動子３４とを非接触状態とする場合と比較して、固定子３１と移動子３４との間の隙間が小さい。その結果、移動子３４側に出力された電気信号を固定子３１側において検出しやすくなり、測定部における位置検出結果のＳ／Ｎ比を高めることができる。
【００６１】
また、固定子３１と移動子３４とを非接触状態で配置しようとすると、受信電極面３２と送信電極面３５との間のギャップ調整を厳密に行なう必要があり、各部品の加工および組み立てに高い精度が要求される。これに対して、本実施形態では固定子３１と移動子３４とを付勢力により接触させるので、上記加工および組み立ての精度が低くても十分なＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００６２】
また、固定子３１に移動子３４が接しているので、たとえば内視鏡装置１の外部から画像取得部５へ振動が伝わった場合にも、固定子３１と移動子３４との距離は変動しにくい。固定子３１と移動子３４との距離が変動しにくくなっていることにより、位置検出をする際の感度の変動が少ない。
【００６３】
また、軸部２３が弾性変形する範囲内で、固定子３１に対して移動子３４が移動するので、画像取得部５を構成する各部品の加工誤差や、画像取得部５を組立てるときの組み立て誤差などがあっても、固定子３１に対して移動子３４が軸部２３の付勢力により当接している状態が維持される。
【００６４】
さらに、軸部２３の剛性を適宜設定することにより、固定子３１に移動子３４が当接したときに、軸部２３の弾性によって軸部２３は軸部２３の長手軸回りにねじれるようにすることもできる。この場合、固定部２４に固定された移動子３４が受信電極面３２に沿う向きに配置される。このため、固定子３１の受信電極面３２に対する移動子３４の送信電極面３５の向きをより平行に近い位置関係とすることができる。
【００６５】
このように、軸部２３の長手軸方向（中心軸線Ｏ１と略平行な方向）へは、被駆動部材１７に対する移動子３４の相対移動が規制され、且つ、受信電極面３２及び送信電極面３５に垂直な方向並びに中心軸線Ｏ１回りの回動方向へは、移動子３４が容易に移動する。
【００６６】
その結果、本実施形態の駆動機構１４によれば、駆動部材１５に対する被駆動部材１７の位置を検出する精度が高く、駆動部材１５に対して精度よく被駆動部材１７を移動させることができる。
【００６７】
次に、位置検出装置３０及び駆動機構１４を備えた本実施形態の内視鏡装置１の使用時の動作について説明する。
内視鏡装置１の動作時には、内視鏡装置１の使用者は、図１に示す挿入部２の遠位端を観察対象物まで案内し、画像取得部５の撮像視野内に観察対象物をとらえる。
【００６８】
画像取得部５では、観察対象物にピントを合わせる目的で、図２に示す結像光学系１０と移動光学系９との距離を変動させる場合がある。この場合、駆動機構１４は、駆動部材１５を圧電アクチュエーター１６によって進退動作させ、駆動部材１５に対して被駆動部材１７を中心軸線Ｏ１方向に相対移動させる。本実施形態では、駆動部材１５がケース６に固定されているので、被駆動部材１７がケース６内で中心軸線Ｏ１方向に進退する。なお、駆動部材１５に対して被駆動部材１７と移動させる方向は、公知のオートフォーカス機構によって、あるいは操作者の判断による手作業によって決定される。
【００６９】
駆動機構１４は、駆動部材１５と被駆動部材１７とが摩擦係合されている。このため、駆動部材１５と被駆動部材１７との間の摩擦力が変動する様々な外的要因によって、圧電アクチュエーター１６に印加する電圧が同じでも駆動部材１５と被駆動部材１７との相対移動量が変わる場合がある。
位置検出装置３０は、ケース６内における被駆動部材１７の実際の位置を検出し、検出された被駆動部材１７の位置に基づいて被駆動部材１７をさらに移動させるように動作する。
【００７０】
位置検出装置３０では、移動子３４から発せられた電気信号に基づいた静電作用による電界の変化を固定子３１において検出することにより、初期位置からの変位量を計測部３７が計測している。固定子３１に対して移動子３４が移動すると、移動子３４の位置は、固定子３１の外面形状に沿って固定子３１に追従して適時変化する。これにより、移動子３４の一部が固定子３１に接触している状態が維持され、固定子３１と移動子３４との間のギャップの大きさは好適に維持される。
【００７１】
固定子３１、駆動部材１５、及び結像光学系１０の相対位置は固定関係にあり、移動子３４、被駆動部材１７及び移動光学系９の相対位置は、駆動部材１５の中心軸線Ｏ１方向においては固定関係にある。さらに、駆動部材１５の中心軸線Ｏ１は、結像光学系１０及び移動光学系９の光軸Ｌ１と平行に配置されている。
このため、計測部３７において、結像光学系１０に対する移動光学系９の光軸Ｌ１方向の位置を精度よく検出することができる。
【００７２】
駆動制御部５３では、計測部３７において検出された位置が制御目標となる位置に対してずれていた場合には、ずれを補正するように圧電アクチュエーター１６に対して駆動信号を出力する。これにより、結像光学系１０に対して移動光学系９が所望の位置に移動する。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態の位置検出装置３０、駆動機構１４、および内視鏡装置１によれば、軸部２３の付勢力によって固定子３１に対して移動子３４を接触させるので、固定子３１と移動子３４との間のギャップを好適に維持することができ、位置検出の精度を高めることができる。
【００７４】
また、軸部２３が中心軸線Ｏ１方向に長い弾性部材であるので中心軸線Ｏ１に交差する方向へは曲がりやすく、且つ中心軸線Ｏ１方向へは変形しにくい。このため、駆動部材１５に対する被駆動部材１７の直線移動方向において、固定子３１に対する移動子３４の移動量の誤差が少ない。
【００７５】
また、中心軸線Ｏ１と直交する方向における軸部２３の断面が長方形状であるので、中心軸線Ｏ１と直交する方向のうちある方向には曲がりやすく、当該曲がりやすい方向と直交する方向には曲がりにくい。このため、軸部２３が撓む方向を単純な構造で一方向に制御することができる。
【００７６】
また、軸部２３と連結部２１とが一体成形されて弾性体２０となっているので、部品点数を削減でき、駆動機構１４の組み立てが容易となるとともに、駆動機構１４を小型化することができる。
【００７７】
また、軸部２３が金属によって形成されているので、軸部２３が樹脂で形成されている場合と比較して線膨張係数が小さい。このため、駆動機構１４の周囲の温度変化による軸部２３の熱膨張及び熱収縮を原因とする移動子３４と結像光学系１０との位置ずれを小さく抑えることができる。
なお、被駆動部材１７をすべて金属によって形成してもよい。
【００７８】
（変形例１）
次に、上述の実施形態の変形例について説明する。図７は、本変形例の内視鏡装置の一部の構成を示す斜視図である。
図７に示すように、本変形例では、弾性体２０に代えて、軸部２３及び固定部２４を有していない弾性体２０Ａが設けられている。さらに、被駆動部材１７には、板状に形成され中心軸線Ｏ１方向で近位端側へ延びる金属製の台座２５が固定されている。
台座２５の近位端には台座２５から枠１１へ向かう方向およびその反対方向（図７に符号Ｚ１およびＺ２で示す）へと進退可能な固定部２４Ａと、固定部２４Ａを枠１１方向へ付勢するスプリング２６とが設けられている。
固定部２４Ａには、上述の実施形態と同様に移動子３４が固定されている。また、固定部２４Ａには、台座２５側に向かって突出したピン２７が形成されており、台座２５には、ピン２７が進退自在に挿通された孔２８が形成されている。
本変形例では、スプリング２６の付勢力によって、固定子３１に移動子３４が当接した状態で、固定子３１の外面に沿って移動子３４が追従して移動する。
【００７９】
（変形例２）
次に、上述の実施形態の他の変形例について説明する。図８は、本変形例の内視鏡装置の一部の構成を示す斜視図である。
図８に示すように、本変形例では、弾性体２０に代えて、上述の変形例１で説明した弾性体２０Ａが設けられている。さらに、被駆動部材１７には、回動中心となるピン２９によって回動可能な棒状の軸部２３Ａと、軸部２３Ａの近位端に形成された固定部２４とが設けられている。
【００８０】
軸部２３Ａは、被駆動部材１７に対してピン２９によって連結されているとともに、スプリング２６Ａによっても連結されている。スプリング２６Ａの付勢力により、軸部２３Ａは、固定部２４を枠１１（図２参照）へ向けて付勢するようになっている。軸部２３Ａは、外力による曲がりや捻れが生じにくい剛体からなる。
このような構成であっても、スプリング２６Ａの付勢力によって、上述の実施形態と同様に、固定部２４に固定された移動子３４を固定子３１に接触させることができる。さらに、スプリング２６Ａの作用によって、移動子３４を、固定子３１の外面に沿って追従させることができる。
【００８１】
（変形例３）
次に、上述の実施形態のさらに他の変形例について説明する。図９は、本変形例の内視鏡装置の一部の構成を示す斜視図である。
図９に示すように、本変形例では、弾性体２０に代えて、上述の変形例１で説明した弾性体２０Ａが設けられている。さらに、被駆動部材１７には、中心軸線Ｏ１方向（図２参照）の近位側へ延びる棒状の軸部２３Ｂと、軸部２３Ｂの長手方向に回動軸２４ｂを有する固定部２４Ｂとが設けられている。軸部２３Ｂと固定部２４Ｂとの間には、回動軸２４ｂ回りの一方へと固定部２４Ｂを付勢するスプリング２６Ｂが介在されている。
【００８２】
本実施形態では、固定部２４Ｂは、軸部２３Ｂの長手軸と略平行な回動軸２４ｂ回りに、軸部２３Ｂに対して回動する。固定部２４Ｂとスプリング２６Ｂとによって、移動子３４を回動させて移動子３４の一部を固定子３１（図２参照）に当接させる回動手段が構成されている。
本変形例でも、固定部２４Ｂに固定された移動子３４が固定子３１に当接した状態で中心軸線Ｏ１方向へ移動することにより、固定子３１の外面形状に沿って移動子３４が追従する。
【００８３】
なお、本変形例において、被駆動部材１７と軸部２３Ｂとの接続部分において軸部２３Ｂが被駆動部材１７に対して回動するようになっていてもよい。
【００８４】
（変形例４）
次に、上述の実施形態のさらに他の変形例について説明する。図１０は、本変形例の内視鏡装置の一部の構成を示す斜視図である。
図１０に示すように、本変形例では、弾性体２０に代えて、上述の変形例１で説明した弾性体２０Ａが設けられている。さらに、被駆動部材１７には、軸部２３に代えて、互いに間隔を空けて並行に中心軸線Ｏ１方向（図２参照）へ延びる２本の線バネ２６Ｃが設けられている。２本の線バネ２６Ｃの近位端には、固定部２４が設けられている。
【００８５】
本変形例では、線バネ２６Ｃを用いて固定部２４と被駆動部材１７とを連結しているので、上述の実施形態で説明した軸部２３よりも軽い力で、２本の線バネ２６Ｃの各中心線の中間線回りに捻ることができる。これにより、固定子３１に対して移動子３４を追従させたときの抵抗が少ない。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
また、上述の実施形態及び各変形例に示した構成とは、適宜に組み合わせることができる。
たとえば、上述の変形例２と変形例３とを組み合わせると、中心軸線Ｏ１に対して直交し且つ互いに直交する２軸回りに移動子３４を回動させることができる。この場合、移動子３４を移動させる自由度が高く、固定子３１と移動子３４とが上記２軸回りに傾いた状態であっても固定子３１に対して移動子３４を追従させることができる（図１１参照）。
【符号の説明】
【００８７】
１  内視鏡装置
２  挿入部
３  シース
４  湾曲部
５  画像取得部
６  ケース
７  キャップ
８  カバーガラス
９  移動光学系
１０  結像光学系
１１  枠
１３  撮像素子
１４  駆動機構
１５  駆動部材
１６  圧電アクチュエーター
１７  被駆動部材
１８  摩擦係合部
１９  光学系支持部
１９ａ  突起
２０、２０Ａ  弾性体
２１  連結部
２２  取付部
２３  軸部（付勢手段）
２３Ａ、２３Ｂ  軸部
２４、２４Ａ、２４Ｂ  固定部
２５  台座
２６、２６Ａ  スプリング（付勢手段）
２６Ｂ  スプリング（付勢手段、回動手段）
２６Ｃ  線バネ（付勢手段）
３０  位置検出装置
３１  固定子
３２  受信電極面
３３  配線
３４  移動子
３５  送信電極面
３６  配線
３７  計測部
４０  操作部
４１  ジョイスティック
４２  把持部
５０  本体
５１  牽引機構
５２  ディスプレイ
５３  駆動制御部
５４  出力部
Ｌ１  光軸
Ｏ１  中心軸線
【図１】
0005806517.tif 000002
【図２】
0005806517.tif 000003
【図３】
0005806517.tif 000004
【図４】
0005806517.tif 000005
【図５】
0005806517.tif 000006
【図６】
0005806517.tif 000007
【図７】
0005806517.tif 000008
【図８】
0005806517.tif 000009
【図９】
0005806517.tif 000010
【図１０】
0005806517.tif 000011
【図１１】
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