(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータと、
前記駆動モータが回転することにより、所定の回転軸を中心にして回転運動するとともに前記回転軸の軸方向に沿って直線運動する駆動部材と、
前記駆動部材の回転運動により得られる回転駆動力が伝達されることなく、前記駆動部材の直線運動により得られるリニア駆動力が伝達される被駆動部材と、
前記駆動部材のリニア駆動力を前記被駆動部材に伝達するように前記被駆動部材に取り付けられるとともに、前記駆動部材とともに回転運動することなく前記駆動部材の直線移動に追従するように前記駆動部材の一方の端部に取り付けられる第１の部材と、
前記駆動部材とともに回転運動することなく前記駆動部材の直線移動に追従するように前記駆動部材の他方の端部に取り付けられる第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに引き合う方向の付勢力を発生させ、前記付勢力が前記第１の部材と前記第２の部材にかかるように前記第１の部材と前記第２の部材との間に取り付けられる付勢部材と、
を備え、
前記リニア駆動力が、前記駆動部材から前記被駆動部材へ伝達されることを特徴とする駆動機構。
【請求項２】
前記被駆動部材に伝達された前記リニア駆動力を、第２の被駆動部材に伝達されるべき回転駆動力に変換する変換部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の駆動機構。
【請求項３】
カメラヘッドと、前記カメラヘッドを所定の回転軸を中心に回転させるための駆動機構とを備えたカメラ装置であって、
前記駆動機構は、
駆動モータと、
前記駆動モータが回転することにより、所定の回転軸を中心にして回転運動するとともに前記回転軸の軸方向に沿って直線運動する駆動部材と、
前記駆動部材の回転運動により得られる回転駆動力が伝達されることなく、前記駆動部材の直線運動により得られるリニア駆動力が伝達される被駆動部材と、
前記駆動部材のリニア駆動力を前記被駆動部材に伝達するように前記被駆動部材に取り付けられるとともに、前記駆動部材とともに回転運動することなく前記駆動部材の直線移動に追従するように前記駆動部材の一方の端部に取り付けられる第１の部材と、
前記駆動部材とともに回転運動することなく前記駆動部材の直線移動に追従するように前記駆動部材の他方の端部に取り付けられる第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに引き合う方向の付勢力を発生させ、前記付勢力が前記第１の部材と前記第２の部材にかかるように前記第１の部材と前記第２の部材との間に取り付けられる付勢部材と、
を備え、
前記リニア駆動力が、前記駆動部材から前記被駆動部材へ伝達されることを特徴とするカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニア駆動力を駆動部材から被駆動部材へ効率よく伝達する駆動機構に関し、特に、小型のカメラヘッドを回転させるための駆動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ装置などで用いられる駆動装置として、リニアアクチュエータを利用したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。リニアアクチュエータは、駆動モータが回転すると軸方向に移動する軸（駆動部材）を備えている。そして、この軸で被駆動部材を押すことにより、リニアアクチュエータの押圧力（リニア駆動力）が被駆動部材に伝達される。リニアアクチュエータは、被駆動部材を微少な距離だけ動かすような用途（例えば、小型のカメラヘッドを回転させる用途など）に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４８２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の駆動装置では、リニアアクチュエータの付勢力に対して反対の方向に弾性的な付勢力を加えるコイルばねが設けられており、この反対方向の付勢力によって、リニアアクチュエータのリニア駆動力が低減されてしまうことになる。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、リニア駆動力を駆動部材から被駆動部材へ効率よく伝達することのできる駆動機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の駆動機構は、駆動モータと、前記駆動モータが回転することにより、所定の回転軸を中心にして回転運動するとともに前記回転軸の軸方向に沿って直線運動する駆動部材と、前記駆動部材の回転運動により得られる回転駆動力が伝達されることなく、前記駆動部材の直線運動により得られるリニア駆動力が伝達される被駆動部材と、を備え、前記リニア駆動力が、前記リニア駆動力の方向と反対方向の付勢力により低減されることなく、前記駆動部材から前記被駆動部材へ伝達される構成を有している。
【０００７】
この構成により、駆動モータが回転することにより得られるリニア駆動力が、リニア駆動力の方向と反対方向の付勢力により低減されることなく、駆動部材から被駆動部材へ伝達される。したがって、従来のようにリニア駆動力が反対方向の付勢力により低減される場合に比べて、効率よくリニア駆動力を伝達することができる。
【０００８】
また、本発明の駆動機構は、前記被駆動部材に取り付けられるとともに、前記駆動部材の一方の端部（被駆動部材側の端部）に取り付けられる第１の部材と、前記駆動部材の他方の端部（被駆動部材と反対側の端部）に取り付けられる第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材との間に取り付けられ、前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに引き合う方向の付勢力を発生させる付勢部材と、を備えた構成を有している。
【０００９】
この構成により、駆動部材が第１の部材と第２の部材によって挟まれる。このように駆動部材を挟んだ状態で、第１の部材と第２の部材には、第１の部材と第２の部材とを互いに引き合う方向の付勢力がかけられる。したがって、第１の部材と第２の部材は、駆動部材の直線移動に追従することができる。そして、この直線運動により得られるリニア駆動力が、第１の部材を介して被駆動部材に伝達される。この場合、第１の部材と第２の部材には、第１の部材と第２の部材とを互いに引き合う方向の付勢力がかけられるが、この付勢力は、リニア駆動力を低減させるように働かない。したがって、従来のようにリニア駆動力が反対方向の付勢力により低減される場合に比べて、効率よくリニア駆動力を伝達することができる。
【００１０】
また、本発明の駆動機構は、前記被駆動部材に取り付けられ、前記駆動部材の一方の端部を抜け止めするとともに軸受けするベアリング部材を備えた構成を有している。
【００１１】
この構成により、駆動部材がベアリング部材によって軸受けされる。この場合、ベアリング部材によって、駆動部材の抜け止めも行われる。したがって、ベアリング部材は、駆動部材の直線移動に追従することができる。そして、この直線運動により得られるリニア駆動力が、ベアリング部材を介して被駆動部材に伝達される。このとき、被駆動部材は、リニア駆動力の方向と反対方向の付勢力を受けない。したがって、従来のようにリニア駆動力が反対方向の付勢力により低減される場合に比べて、効率よくリニア駆動力を伝達することができる。
【００１２】
また、本発明の駆動機構は、前記被駆動部材に伝達された前記リニア駆動力を、第２の被駆動部材に伝達されるべき回転駆動力に変換する変換部を備えた構成を有している。
【００１３】
この構成により、被駆動部材に伝達されたリニア駆動力が、回転駆動力に変換されて、第２の被駆動部材に伝達される。例えば、この回転駆動力によりカメラヘッド（第２の被駆動部材）を回転させることができる。なお、第２の被駆動部材は、カメラヘッドに回転駆動力を伝達するためのプーリなどでもよい。
【００１４】
本発明のカメラ装置は、カメラヘッドと、前記カメラヘッドを所定の回転軸を中心に回転させるための駆動機構とを備えたカメラ装置であって、前記駆動機構は、駆動モータと、前記駆動モータが回転することにより、所定の回転軸を中心にして回転運動するとともに前記回転軸の軸方向に沿って直線運動する駆動部材と、前記駆動部材の回転運動により得られる回転駆動力が伝達されることなく、前記駆動部材の直線運動により得られるリニア駆動力が伝達される被駆動部材と、を備え、前記リニア駆動力が、前記リニア駆動力の方向と反対方向の付勢力により低減されることなく、前記駆動部材から前記被駆動部材へ伝達される構成を有している。
【００１５】
このカメラ装置によっても、上記と同様に、駆動モータが回転することにより得られるリニア駆動力が、リニア駆動力の方向と反対方向の付勢力により低減されることなく、駆動部材から被駆動部材へ伝達される。したがって、従来のようにリニア駆動力が反対方向の付勢力により低減される場合に比べて、効率よくリニア駆動力を伝達することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、リニア駆動力を駆動部材から被駆動部材へ効率よく伝達することができるという効果を有する駆動機構を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における駆動機構の説明図
【図２】第１の実施の形態におけるカメラ装置（内視鏡装置）のブロック図
【図３】第１の実施の形態におけるカメラ装置（内視鏡装置）のカメラヘッドの拡大図
【図４】第１の実施の形態における駆動機構の動作の説明図
【図５】第１の実施の形態における駆動機構の動作の説明図
【図６】本発明の第２の実施の形態における駆動機構の説明図
【図７】第２の実施の形態における駆動機構の動作の説明図
【図８】第２の実施の形態における駆動機構の動作の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態の駆動機構およびカメラ装置について、図面を用いて説明する。本実施の形態では、カメラ装置が、腹腔内を観察するための腹腔鏡等として用いられる内視鏡装置の場合を例示する。なお、このカメラ装置（内視鏡装置）は、医療用の内視鏡装置に限られず、工業用の内視鏡装置でもよいことは勿論である。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の駆動機構および内視鏡装置（カメラ装置）の構成を、図１〜図３を参照して説明する。ここでは、まず、図２を参照して、内視鏡装置の全体の構成について説明する。図２に示すように、内視鏡装置１は、信号処理部２や光源部３などが内蔵されている本体部４と、本体部４に着脱自在に取り付けられる内視鏡カメラ５で構成されている。信号処理部２は、内視鏡カメラ５から得られた映像入力信号に所定の信号処理を施して、モニタ（図示せず）などに出力される映像出力信号を生成する機能を備えている。光源部３は、光ファイバ（図示せず）などを用いて内視鏡カメラ５に照明光を送る機能を備えている。
【００２０】
つぎに、図３を参照して、内視鏡カメラ５の構成について説明する。図３に示すように、内視鏡カメラ５は、円筒状の硬性ケース６を備えており、硬性ケース６の先端部には、球状のカメラヘッド７が備えられている。この例では、カメラヘッド７の一部（ほぼ半分）が、硬性ケース６の先端部から外出しており、カメラヘッド７の残部（残りの半分）が、硬性ケース６の内部に収納されている。そして、硬性ケース６の先端部には、カメラヘッド７の外出した部分を覆う半球ドーム状のカバー８が備えられている。このカバー８は、透明な光学ガラスや光学プラスチックで構成されている。なお、カメラヘッド７とカバー８との間には、所定の隙間９が設けられている。なお、図１では、説明の便宜のため、カバー８の１／４球のみが図示されているが、実際には、カバー８の形状は、１／２球（半球）形状である。
【００２１】
カメラヘッド７には、レンズ１０が備えられている（図１および図２参照）。また、カメラヘッド７の球面上において、レンズ１０の光軸から９０度ずれた左右一対の極の位置には、パンベルト１１の両方の端部がそれぞれ固定されている。また、このカメラヘッド７の球面上において、レンズ１０の光軸から９０度ずれた上下一対の極の位置には、チルトベルト１２の両端がそれぞれ固定されている。この場合、パンベルト１１やチルトベルト１２の厚さは、カメラヘッド７とカバー８との間の隙間９より小さい。また、パンベルト１１やチルトベルト１２は、固定用のボルト１３を用いてカメラヘッド７に固定されている。
【００２２】
つぎに、図１を参照して、カメラヘッド７の駆動機構について説明する。なお、ここでは、チルト方向の駆動機構について説明するが、特に言及しない限り、パン方向の駆動機構の構成や動作は、チルト方向の駆動機構と同様である。
【００２３】
図１に示すように、チルトベルト１２には、チルトモータ１４の回転駆動力がチルト用プーリ１５を介して伝達される。このチルトモータ１４は、リニアアクチュエータとして構成されており、チルトモータ１４（駆動モータ）が回転すると、軸部材１６（軸状の駆動部材）が軸中心に回転運動するとともに、軸方向に沿って直線運動する。この軸部材１６は、リンク部材１７（被駆動部材）に連結されている。
【００２４】
この場合、リンク部材１７には、軸部材１６の回転運動により得られる回転駆動力は伝達されず、軸部材１６の直線運動により得られるリニア駆動力が伝達される。すなわち、リンク部材１７は、軸部材１６からの回転駆動力によって軸中心に回転運動をすることはないが、軸部材１６からのリニア駆動力によって軸方向に沿って直線運動をする。
【００２５】
そして、このリニア駆動力は、従来のようにリニア駆動力の方向と反対方向の付勢力により低減されることなく、軸部材１６からリンク部材１７へ伝達される。本実施の形態では、そのための構成として、軸部材１６の一方の端部（リンク部材１７の側の端部）に第１フレーム部材１８が取り付けられ、軸部材１６の他方の端部（リンク部材１７と反対側の端部）に第２フレーム部材１９が取り付けられている。また、第１フレーム部材１８は、リンク部材１７にも連結されている。そして、第１フレーム部材１８と第２フレーム部材１９との間には、ばね部材２０が取り付けられており、ばね部材２０の付勢力（ばね弾性力）により、第１フレーム部材１８と第２フレーム部材１９が互いに引き合うように構成されている。
【００２６】
また、本実施の形態では、リンク部材１７に、チルト用プーリ１５に立設されたピン２１が挿入される長穴２２が設けられている。軸部材１６から伝達されたリニア駆動力によってリンク部材１７が直線運動をすると、チルト用プーリ１５が回転する。このとき、チルト用プーリ１５のピン２１は、リンク部材１７の長穴２２の中でスライド可能である。このようにして、リンク部材１７（被駆動部材）に伝達されたリニア駆動力が、回転駆動力に変換されて、チルト用プーリ１５（第２の被駆動部材）に伝達される。したがって、この場合、ピン２１と長穴２２が、本発明の変換部に相当する。
【００２７】
以上のように構成された第１の実施の形態の内視鏡装置１の駆動機構について、図４および図５を参照して、その動作を説明する。
【００２８】
図４および図５に示すように、チルトモータ１４が回転すると、軸部材１６が軸方向（図における左右方向）に直線運動する。そして、この直線運動により得られるリニア駆動力が、軸部材１６からリンク部材１７に伝達され、そのリニア駆動力が回転駆動力に変換されて、チルト用プーリ１５に伝達される。
【００２９】
この回転駆動力によりチルト用プーリ１５が回転して、チルトベルト１２の一方の端部が引っ張られるとともに、チルトベルト１２の他方の端部が押し出されると、カメラヘッド７がチルト軸を中心にしてチルト方向に回転する。この場合、カメラヘッド７は、パンベルト１１の両方の端部によって左右両側から挟むように保持されている。このパンベルト１１の両方の端部は、カメラヘッド７がチルト方向に回転するときの回転軸（チルト軸）上に位置している。したがって、カメラヘッド７がチルト方向に回転するときには、パンベルト１１の両方の端部を軸として回転するともいえる。なお、ここでは、内視鏡カメラ５で撮影された画像をモニタに表示したときのモニタ上の上下方向が「チルト方向」に相当する。
【００３０】
ここでは、図示を省略するが、上記と同様にして、パン用プーリには、パンモータのリニア駆動力が、回転駆動力に変換されて伝達される。
【００３１】
その回転駆動力によりパン用プーリが回転して、パンベルト１１の一方の端部が引っ張られるとともに、パンベルト１１の他方の端部が押し出されると、カメラヘッド７がパン軸を中心にしてパン方向に回転する。この場合、カメラヘッド７は、チルトベルト１２の両方の端部によって上下両側から挟むように保持されている。このチルトベルト１２の両方の端部は、カメラヘッド７がパン方向に回転するときの回転軸（パン軸）上に位置している。したがって、カメラヘッド７がパン方向に回転するときには、チルトベルト１２の両方の端部を軸として回転するともいえる。なお、ここでは、内視鏡カメラ５で撮影された画像をモニタに表示したときのモニタ上の左右方向が「パン方向」に相当する。
【００３２】
このような第１の実施の形態の内視鏡装置１の駆動機構によれば、リニア駆動力を軸部材１６からリンク部材１７へ効率よく伝達することができる。
【００３３】
すなわち、本実施の形態では、チルトモータ１４やパンモータが回転することにより得られるリニア駆動力が、リニア駆動力の方向と反対方向の付勢力により低減されることなく、軸部材１６からリンク部材１７へ伝達され、カメラヘッドがチルト方向やパン方向に回転される。したがって、従来のようにリニア駆動力が反対方向の付勢力により低減される場合に比べて、効率よくリニア駆動力を伝達することができる。
【００３４】
この場合、軸部材１６が第１フレーム部材１８と第２フレーム部材１９によって挟まれる。このように軸部材１６を挟んだ状態で、第１フレーム部材１８と第２フレーム部材１９には、第１フレーム部材１８と第２フレーム部材１９とを互いに引き合う方向の付勢力がかけられる。したがって、第１フレーム部材１８と第２フレーム部材１９は、軸部材１６の直線移動に追従することができる。そして、この直線運動により得られるリニア駆動力が、第１フレーム部材１８を介してリンク部材１７に伝達される。この場合、第１フレーム部材１８と第２フレーム部材１９には、第１フレーム部材１８と第２フレーム部材１９とを互いに引き合う方向の付勢力（ばね弾性力）がかけられるが、この付勢力は、リニア駆動力を低減させるように働かない。したがって、従来のようにリニア駆動力が反対方向の付勢力により低減される場合に比べて、効率よくリニア駆動力を伝達することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、リンク部材１７に伝達されたリニア駆動力が、回転駆動力に変換されて、チルト用プーリ１５やパン用プーリに伝達される。そして、チルト用プーリ１５やパン用プーリに伝達された回転駆動力により、カメラヘッド７をチルト方向やパン方向に回転させることができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の駆動機構および内視鏡装置（カメラ装置）について説明する。ここでは、第２の実施の形態が、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。ここで特に言及しない限り、本実施の形態の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００３７】
本実施の形態でも、リニアアクチュエータで発生したリニア駆動力は、従来のようにリニア駆動力の方向と反対方向の付勢力により低減されることなく、軸部材１６からリンク部材１７へ伝達される。図６に示すように、本実施の形態では、そのための構成として、ベアリング部材３０が用いられる。ベアリング部材３０は、軸部材１６の一方の端部（リンク部材１７の側の端部）を軸受けするように構成されている。また、このベアリング部材３０は、軸部材１６の一方の端部（リンク部材１７の側の端部）を抜け止めするようにも構成されている。例えば、軸部材１６とベアリング部材３０の内輪を接着するなどの方法により、抜け止めされている。また、ベアリング部材３０は、リンク部材１７にも連結されている。
【００３８】
また、本実施の形態では、リンク部材１７は、ベアリング部材３０とチルト用プーリ１５に、それぞれ回動可能に取り付けられており、このようにして、リンク部材１７（被駆動部材）に伝達されたリニア駆動力が、回転駆動力に変換されて、チルト用プーリ１５（第２の被駆動部材）に伝達される。したがって、この場合、リンク部材１７が、本発明の変換部にも相当する。
【００３９】
以上のように構成された第２の実施の形態の内視鏡装置１の駆動機構について、図７および図８を参照して、その動作を説明する。
【００４０】
図７および図８に示すように、チルトモータ１４が回転すると、軸部材１６が軸方向（図における左右方向）に直線運動する。そして、この直線運動により得られるリニア駆動力が、軸部材１６からリンク部材１７に伝達され、そのリニア駆動力が回転駆動力に変換されて、チルト用プーリ１５に伝達される。
【００４１】
なお、本実施の形態では、チルトベルト１２は、カメラヘッド７とチルト用プーリ１５との間で交差している。ここでは、図示を省略するが、チルトベルト１２が交差する位置には、ベルト挿通孔が設けられている。この場合、チルトベルト１２を交差させることによって、チルトベルト１２の端部が所定方向に引っ張られるように構成されている。
【００４２】
このチルトベルト１２の端部が引っ張られる方向は、チルトベルト１２の一方の端部を引っ張ることによりカメラヘッド７のチルト方向の回転角θが最大となるときに、チルト平面上のカメラヘッド７の円の接線方向（この場合、チルトベルト１２の一方の端部における接線方向）に設定されている。ここで、「チルト平面」とは、カメラヘッド７の球中心を通りかつカメラヘッド７のチルト軸に垂直な平面をいい、「チルト平面上のカメラヘッド７の円」とは、チルト平面とカメラヘッド７の球面とが交差することにより形成される円をいう。なお、硬性ケース６の内部には、チルトベルト１２を所定方向（接線方向）にガイドするガイド部３１が設けられてもよい。
【００４３】
このような第２の実施の形態の内視鏡装置１の駆動機構によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果が奏される。
【００４４】
この場合、軸部材１６がベアリング部材３０によって軸受けされる。この場合、ベアリング部材３０によって、軸部材１６の抜け止めも行われる。したがって、ベアリング部材３０は、軸部材１６の直線移動に追従することができる。そして、この直線運動により得られるリニア駆動力が、ベアリング部材３０を介してリンク部材１７に伝達される。このとき、リンク部材１７は、リニア駆動力の方向と反対方向の付勢力を受けない。したがって、従来のようにリニア駆動力が反対方向の付勢力により低減される場合に比べて、効率よくリニア駆動力を伝達することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる駆動機構は、リニア駆動力を駆動部材から被駆動部材へ効率よく伝達することができるという効果を有し、小型のカメラヘッドを回転させるための駆動機構等として有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１  内視鏡装置（カメラ装置）
２  信号処理部
３  光源部
４  本体部
５  内視鏡カメラ
６  硬性ケース
７  カメラヘッド
８  カバー
９  隙間
１０  レンズ
１１  パンベルト
１２  チルトベルト
１３  ボルト
１４  チルトモータ（駆動モータ）
１５  チルト用プーリ
１６  軸部材（駆動部材）
１７  リンク部材（被駆動部材）
１８  第１フレーム部材（第１の部材）
１９  第２フレーム部材（第２の部材）
２０  ばね部材（付勢部材）
２１  ピン
２２  長穴
３０  ベアリング部材
３１  ガイド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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