(57)【要約】【目的】挿入部内に光学部材駆動用の小型精密アクチュエータを有する内視鏡において、簡単な構造でアクチュエータの耐久性を向上させる。【構成】挿入部内に、アクチュエータと減速ギヤ収納部とを同軸上に接合してなるアクチュエータアッセンブリよりも長い円筒状のアクチュエータハウジングを設け、該アクチュエータハウジング内にアクチュエータアッセンブリを収納する。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のアクチュエータと該アクチュエータの減速ギヤ収納部とを同軸上に接合してなるアクチュエータアッセンブリを挿入部内に支持し、該アクチュエータアッセンブリの駆動によって対物光学系を構成する光学部材を光軸方向に移動させる内視鏡において、
挿入部内に、アクチュエータアッセンブリよりも長い円筒状のアクチュエータハウジングを設け、該アクチュエータハウジング内にアクチュエータアッセンブリを収納することを特徴とする内視鏡のアクチュエータ支持構造。
【請求項２】
請求項１記載のアクチュエータ支持構造において、上記アクチュエータに接続するリード線の接合部がアクチュエータハウジング内に位置し、該リード線接合部とアクチュエータハウジング内周面の間に接着剤が充填される内視鏡のアクチュエータ支持構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のアクチュエータ支持構造において、挿入部内に、対物光学系の光軸を中心とする固定筒を備え、アクチュエータハウジングは、該固定筒の軸線に対して偏心する位置に、該軸線と平行に設けられている内視鏡のアクチュエータ支持構造。
【請求項４】
請求項３記載のアクチュエータ支持構造において、アクチュエータアッセンブリによって駆動される光学部材は、対物光学系の一部を構成する可動レンズ群と、対物光学系の結像位置に設けた撮像素子であり、
上記固定筒は、該可動レンズ群の保持枠と撮像素子の保持枠を、光軸方向に移動可能に収納する移動支持筒である内視鏡のアクチュエータ支持構造。
【請求項５】
請求項３記載のアクチュエータ支持構造において、アクチュエータアッセンブリによって駆動される光学部材は、対物光学系の一部を構成する可動レンズ群であり、
上記固定筒は、該可動レンズ群を含む対物光学系の結像位置に固定される撮像素子の保持枠であるアクチュエータ支持構造。
【請求項６】
アクチュエータ、該アクチュエータの減速ギヤ収納部、及びアクチュエータへのリード線接合部を同軸上に有する、全体として円筒状をなすアクチュエータアッセンブリを挿入部内に支持し、該アクチュエータアッセンブリの駆動によって対物光学系を構成する光学部材を光軸方向に移動させる内視鏡において、
挿入部内に、上記アクチュエータアッセンブリと略同心の円筒状をなし、減速ギヤ収納部からリード線接合部までのアクチュエータアッセンブリ全体を収納する長さのアクチュエータハウジングを設けたことを特徴とする内視鏡のアクチュエータ支持構造。
【請求項７】
請求項６記載のアクチュエータ支持構造において、上記リード線接合部とアクチュエータハウジング内周面の間に接着剤が充填される内視鏡のアクチュエータ支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、内視鏡の挿入部先端に設けた、光学部材駆動用のアクチュエータの支持構造に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
挿入部先端に可動の光学部材を備え、この光学部材をモータ（アクチュエータ）によって駆動させることで変倍やフォーカシングを行う内視鏡が提案されている。内視鏡の挿入部の径は様々であるが、その先端部に収納されるモータは、径が数ミリという高価な超小型モータである。特に、このタイプのモータは、モータ本体とギヤヘッド（減速ギヤの収納部）が予め接合されたアッセンブリとして取り扱われており、モータ本体とギヤヘッドの接合部や、モータ本体と給電用リード線の接続部といった箇所の耐久性を確保することが望まれている。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、挿入部内に光学部材駆動用のアクチュエータを有する内視鏡において、簡単な構造でアクチュエータ周りの耐久性を向上させることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、円筒状のアクチュエータと該アクチュエータの減速ギヤ収納部とを同軸上に接合してなるアクチュエータアッセンブリを挿入部内に支持し、該アクチュエータアッセンブリの駆動によって対物光学系を構成する光学部材を光軸方向に移動させる内視鏡において、挿入部内に、アクチュエータアッセンブリよりも長い円筒状のアクチュエータハウジングを設け、このアクチュエータハウジング内にアクチュエータアッセンブリを収納することを特徴としている。
【０００５】
この本発明のアクチュエータ支持構造では、アクチュエータアッセンブリへ給電するリード線の接合部をアクチュエータハウジング内に位置させて、該リード線接合部とアクチュエータハウジング内周面との間に接着剤を充填すると良い。
【０００６】
円筒状のアクチュエータハウジングは、例えば、対物光学系の光軸を中心とする固定筒に、その軸線から偏心させて平行に設けることができる。例えば、アクチュエータによって駆動される光学部材が、対物光学系の一部を構成する可動レンズ群と、対物光学系の結像位置に設けた撮像素子である場合、アクチュエータハウジングを設ける固定筒は、可動レンズ群の保持枠と撮像素子の保持枠を光軸方向に移動可能に収納する移動支持筒とすることができる。また、アクチュエータによって駆動される光学部材が、対物光学系の一部を構成する可動レンズ群のみである場合には、アクチュエータハウジングを設ける固定筒は、可動レンズ群を含む対物光学系の結像位置に固定される撮像素子の保持枠とすることができる。
【０００７】
本発明はまた、アクチュエータ、該アクチュエータの減速ギヤ収納部、及びアクチュエータへのリード線接合部を同軸上に有する、全体として円筒状をなすアクチュエータアッセンブリを挿入部先端に支持し、該アクチュエータアッセンブリの駆動によって対物光学系を構成する光学部材を光軸方向に移動させる内視鏡において、挿入部内に、アクチュエータアッセンブリと略同心の円筒状をなし、減速ギヤ収納部からリード線接合部までのアクチュエータアッセンブリ全体を収納する長さのアクチュエータハウジングを設けたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示す電子内視鏡１０は医療用の内視鏡であり、体腔内に挿入される挿入部１１と、その基部側に接続され術者が把持及び操作する操作部１２を有している。挿入部１１は、先端側から順に先端部１３、湾曲部１４及び可撓管部１５を有している。挿入部１１のうち、可撓管部１５は柔軟で可撓性を有しており、その基端部は折れ止めゴム１６で覆われて、過度変形しないように保護されている。内視鏡使用時には、折れ止めゴム１６は体腔内に挿入されない。湾曲部１４は、操作部１２に設けた湾曲操作ノブ１７の回動操作により湾曲させることができる。また、操作部１２から側方へ向けてユニバーサルチューブ１８が延設されており、該ユニバーサルチューブ１８の末端に設けたコネクタ部１９は、図示しない外部のプロセッサ（画像処理装置）に接続可能である。
【０００９】
図２に示すように、先端部１３を構成する先端硬性部材２０の前端面には配光レンズ２１が固定されており、該配光レンズ２１に対し、ライトガイドファイババンドル２２の光出射端部が対向している。ライトガイドファイババンドル２２は、挿入部１１からユニバーサルチューブ１８を通ってコネクタ部１９まで配設されており、コネクタ部１９をプロセッサに接続した状態で、プロセッサに設けた光源からの照明光を配光レンズ２１まで導くことができる。挿入部１１内において、ライトガイドファイババンドル２２は、その外側のファイバ保護コイル２３によって保護されている。ファイバ保護コイル２３は、ライトガイドファイババンドル２２の外面に固定されている。
【００１０】
また、先端硬性部材２０内には、物体側から順に、固定レンズ枠２５を介して固定された第一レンズ群Ｌ１、第一レンズ群Ｌ１に対して光軸方向に相対移動可能に支持された第二レンズ群Ｌ２及び第三レンズ群Ｌ３からなる対物光学系が設けられている。以下の説明中で、光軸方向とは、対物光学系の光軸方向を指す。
【００１１】
第三レンズ群Ｌ３の後方には、レンズ群Ｌ２、Ｌ３とは別に光軸方向に移動可能な撮像素子ユニット２６が設けられている。撮像素子ユニット２６は、不図示のＣＣＤ（撮像素子）及びバッファ基板を内蔵しており、対物光学系による観察対象の像はＣＣＤの受光面上に結像し、画像信号が生成される。撮像素子ユニット２６の後端には画像信号伝送ケーブル２７が接続している。画像信号伝送ケーブル２７は、バッファ基板から延出した複数のリード線をポリウレタン等のチューブで被覆した構造となっており、挿入部１１からユニバーサルチューブ１８を経由してコネクタ部１９まで配設されている。コネクタ部１９が接続するプロセッサでは、画像信号伝送ケーブル２７を介して送られた画像信号に基づき、電子画像をモニタに表示したり画像記録媒体に記録することができる。撮像素子ユニット２６の前面には、カバーガラス２８が取り付けられている。
【００１２】
電子内視鏡１０は、第二及び第三レンズ群Ｌ２、Ｌ３と撮像素子ユニット２６とを光軸方向に移動させることにより対物光学系の焦点距離を変化させ、その観察視野を、比較的観察範囲が広い通常観察視野と、狭い拡大観察視野とに切り換えることができる。この焦点距離切換（ズーム）機構について説明する。
【００１３】
先端硬性部材２０内には、対物光学系の光軸を中心とした円筒状をなす外筒管（固定筒、移動支持筒）２９が固定されている。外筒管２９の前端部には前述の固定レンズ枠２５が嵌まっており、該固定レンズ枠２５の後部にはレンズ押さえ環３０が固定されている。第一レンズ群Ｌ１は、レンズ押さえ環３０に形成したフランジ部に当接することにより、光軸方向位置が定められる。レンズ押さえ環３０からは外径方向に回動案内ピン３１が突設されており、回動案内ピン３１は、外筒管２９の内側に回動可能に支持されたカム環３２の回動案内溝３３に係合している。回動案内溝３３は、対物光学系の光軸を中心とする周方向へ形成されており、該回動案内溝３３と回動案内ピン３１の関係により、カム環３２は、光軸方向には移動せず、周方向への回動のみ可能に案内される。
【００１４】
カム環３２には、２種類の異なるカム溝３４、３５が形成されている。第一のカム溝３４には、直進枠３６のカムピン３７が係合している。直進枠３６は撮像素子枠３８と一体化されており、撮像素子枠３８は、外筒管２９の内周面に形成した図示しない直進ガイドによって対物光学系の光軸方向に直進案内されている。撮像素子枠３８には雌ねじ３９が形成され、該雌ねじ３９に対して、スクリューシャフト４０の外周面に形成したリードねじ４１が螺合している。スクリューシャフト４０は、モータアッセンブリ（アクチュエータアッセンブリ）４２によって回動される。したがって、モータアッセンブリ４２によってスクリューシャフト４０が正逆に回動すると、リードねじ４１と雌ねじ３９の関係によって撮像素子枠３８が光軸方向に進退し、撮像素子枠３８と一体に直進枠３６も移動する。この撮像素子枠３８と直進枠３６の光軸方向移動により、カムピン３７とカム溝３４を介してカム環３２が回動される。なお、モータの駆動は、操作部１２に設けた操作スイッチ４３によって操作する。
【００１５】
撮像素子枠３８の内側には撮像素子ユニット２６が固定されており、撮像素子ユニット２６は、撮像素子枠３８と一体に光軸方向へ移動する。具体的には、撮像素子ユニット２６の外側をグランド用のシールドパイプ４４が覆い、さらにその外側を絶縁テープ４５で覆い、絶縁テープ４５の外側に撮像素子枠３８が嵌った構造となっている。
【００１６】
カム環３２に形成した第二のカム溝３５には、第二及び第三レンズ群Ｌ２、Ｌ３を保持する可動レンズ群枠５０のカムピン５１が係合している。カムピン５１は、先端部分がカム溝３５に係合し、該先端部分よりも基端側の領域が、直進枠３６に形成した光軸方向の直進案内スロット５２に係合していて、このカムピン５１と直進案内スロット５２の係合関係によって、可動レンズ群枠５０は光軸方向に直進案内されている。カム溝３５は、光軸に対して傾斜するカム溝であり、カム環３２が回動すると、カム溝３５とカムピン５１の関係によって、可動レンズ群枠５０が光軸方向に移動される。つまり、可動レンズ群枠５０に保持された第二及び第三レンズ群Ｌ２、Ｌ３が光軸方向へ移動する。可動レンズ群枠５０の前端面とレンズ押さえ環３０の間には、バックラッシュ除去用の圧縮コイルばね５３が設けられており、可動レンズ群枠５０は光軸方向後方へ付勢されている。
【００１７】
以上の焦点距離切換機構は、次のように動作する。図２は通常観察視野状態を示している。この状態から操作スイッチ４３によって拡大観察視野位置を選択すると、モータアッセンブリ４２によってスクリューシャフト４０が回動し、撮像素子ユニット２６を保持する撮像素子枠３８及び直進枠３６が光軸方向後方へ移動する。この撮像素子枠３８及び直進枠３６の後方への移動によって、カム溝３４とカムピン３７の関係によってカム環３２が回動する。カム環３２が回動すると、カム溝３５とカムピン５１の関係によって、第二及び第三レンズ群Ｌ２、Ｌ３を保持する可動レンズ群枠５０が光軸方向前方へ移動する。つまり、通常観察視野から拡大観察視野へ切り換えると、移動しない第一レンズ群Ｌ１に対して第二及び第三の可動レンズ群Ｌ２、Ｌ３が接近し、撮像素子ユニット２６は後方へ離間する。拡大観察視野から通常観察視野への切換時には、焦点距離切換機構は、以上と逆に動作する。すなわち、操作スイッチ４３を操作するとモータによってスクリューシャフト４０が逆方向に回動して、撮像素子枠３８及び直進枠３６が光軸方向前方へ移動して図２の位置に戻る。同時に、撮像素子枠３８及び直進枠３６の移動に応じて、カム環３２が拡大観察視野への切換時とは反対方向に回動し、可動レンズ群枠５０が光軸方向後方へ移動して図２の位置に戻る。
【００１８】
以上の焦点距離切換機構の駆動源であるモータアッセンブリ４２は、スクリューシャフト４０の基端部が挿入されるギヤヘッド（減速ギヤ収納部）５５と、該ギヤヘッド５５と略同径のモータ本体（アクチュエータ）５６とを同軸上に接合した円筒状体となっており、モータ本体５６の後端部にはさらに、給電用のリード線５８が接続するモータ端子５７（リード線接合部）が突出している。ギヤヘッド５５内には図示しない減速ギヤ列が設けられており、ギヤヘッド５５から突出するスクリューシャフト４０に対し、減速ギヤ列を介してモータの駆動力を伝達する。また、モータ端子５７にはリード線５８が半田付けされている。リード線５８は、モータ駆動ケーブル（アクチュエータ駆動ケーブル）６０内に収納されて図示しない電源回路に接続しており、操作スイッチ４３の操作に応じて、該電源回路からリード線５８を介してモータ本体５６に駆動電力が供給される。
【００１９】
図２に示すように、モータアッセンブリ４２は、該モータアッセンブリ４２と同心の円筒状をなすモータハウジング（アクチュエータハウジング）６１内に収納されている。モータハウジング６１は、図３に単体形状を示すハウジング部材６２に形成されている。ハウジング部材６２は、前述の焦点距離切換機構を収納している外筒管２９の後端部に嵌まる着脱環部６３を有し、モータハウジング６１は、該着脱環部６３の中心から偏心した位置に突設されている。着脱環部６３の中心には、画像信号伝送ケーブル２７を挿通させる円形孔６４が形成されている。ハウジング部材６２は、着脱環部６３に形成したリベット孔６５に固定リベット６６（図２）を係合させて、外筒管２９に固定することができる。外囲筒３５とハウジング部材６２の固定手段としては、ねじ等を用いてもよい。外筒管２９は先端硬性部材２０に固定されているため、外筒管２９と固定することにより、ハウジング部材６２、すわなちモータハウジング６１は、挿入部先端における固定部材となる。
【００２０】
組立の際には、モータアッセンブリ４２は、ギヤヘッド５５側を先頭にしてモータハウジング６１に挿入され、所定量挿入すると、ギヤヘッド５５の端部がモータハウジング６１内に形成した挿入位置決め段部６７に当接する。この挿入位置決め段部６７よりも前方（図２の左手方向）は、モータハウジング６１の内径がモータアッセンブリ４２の外径サイズよりも小さくなっており、モータアッセンブリ４２の挿入が規制される。モータハウジング６１は、モータアッセンブリ４２よりも軸線方向に長く形成されており、この挿入規制時点で、モータアッセンブリ４２は前端側のギヤヘッド５５から後端側のモータ端子５７（リード線５８の接続部）まで、その略全体がモータハウジング６１内に収納される。なお、スクリューシャフト４０は、モータハウジング６１の前端部に形成したシャフト挿通孔６８を通して前方へ突出され、リードねじ４１を雌ねじ３９に螺合させる。続いて、半田付けしたモータ端子５７とリード線５８の周りに接着剤５９を充填し、モータハウジング６１、モータアッセンブリ４２及びモータ駆動ケーブル６０を固定する。このとき、モータハウジング６１がリード線接合部付近を囲んでいるため、接着剤５９が外部に漏出しにくく、接着作業を容易に行うことができる。
【００２１】
以上のモータ支持構造では、モータハウジング６１によってモータアッセンブリ４２の全体を覆って保護するため、高価な精密部品であるモータアッセンブリ４２に負荷がかかって破損するおそれが軽減される。例えば、湾曲部１４を湾曲させたときや、可撓管部１５が撓んだときには、その内部を通るモータ駆動ケーブル６０が押し引きされる。ここで、モータアッセンブリ４２はその全体がモータハウジング６１と一体となるように収納固定されているので、モータ駆動ケーブル６０に作用する押し引きの力は、モータハウジング６１を有するハウジング部材６２へ、そして該ハウジング部材６２が固定された外筒管２９へと、より大きな固定部材が受けることになり、モータアッセンブリ４２には過度な負荷がかからない。よって、ギヤヘッド５５とモータ本体５６の接合部や、モータ駆動ケーブル６０とモータアッセンブリ４２の接続部といった箇所の折れを防ぐことができる。
【００２２】
図４は、本発明によるモータ支持構造の第二の実施形態を示している。図４では、挿入部先端における対物光学系や焦点距離切換機構の要部のみを示し、その他の部材の図示を省略している。この実施形態の内視鏡では、第一レンズ群Ｌ１を支持する固定レンズ枠７０、その内側の接続筒７１と直進案内筒７２、接続筒７１の後端部に嵌まる撮像素子枠（固定筒）７３、撮像素子枠７３と直進案内筒７２の間に位置し第四レンズ群Ｌ４を支持する固定レンズ枠７４が、それぞれ挿入部先端内における固定部材である。
【００２３】
接続筒７１と直進案内筒７２の間には、カム環７５が光軸を中心として回動可能に嵌っており、カム環７５の２つのカム溝７５ａ、７５ｂに対し、第二レンズ群Ｌ２と第三レンズ群Ｌ３をそれぞれ保持する可動レンズ枠７６、７７のカムピン７８、７９が係合している。カムピン７８、７９の基端部側の領域は、直進案内筒７２に形成した光軸方向の直進案内スロットにより光軸方向に案内されている。カム環７５の後端部外周面にはギヤ７５ｃが形成され、該ギヤ７５ｃに対し、後述するモータアッセンブリ８２から延出されたモータシャフトギヤ８３が噛合している。よって、モータ駆動によってカム環７５が回転し、カム環７５が回転すると、カム溝の形状に従って第二レンズ群Ｌ２と第三レンズ群Ｌ３が光軸方向に直進移動し、変倍動作が行われる。
【００２４】
図５に単体形状を示す撮像素子枠７３は、撮像素子ユニット８０を収納する撮像素子収納筒部８１と、モータアッセンブリ８２を収納する大径モータハウジング部（アクチュエータハウジング）８４という２つの円筒状部を平行に結合した形状をなし、さらに、大径モータハウジング部８４内に挿脱可能な、小径モータハウジング部（アクチュエータハウジング）８５を別部材として備えている。
【００２５】
モータアッセンブリ８６は、大径モータハウジング部８４の内径に対応する大径のギヤヘッド（減速ギヤ収納部）８７と、該ギヤヘッド８７の後端部に接合し、小径モータハウジング部８５の内径に対応する小径のモータ本体８８とを有している。大径モータハウジング部８４内には挿入位置決め段部８９が形成されており、該挿入位置決め段部８９にギヤヘッド８７が当接するまでモータアッセンブリ８６を挿入することができる。この挿入規制時点で、モータシャフトギヤ８３がカム環７５のギヤ７５ｃと噛合する。続いて、大径モータハウジング部８４内に小径モータハウジング部８５を挿入すると、モータ本体８８と、その後端側のモータ端子９０とリード線９１の接続部とが、小径モータハウジング部８５によって覆われる。さらに、小径モータハウジング部８５の開口部内側に接着剤９２を充填することにより、リード線９１を内蔵するモータ駆動ケーブル９３と、モータアッセンブリ８６とが、小径モータハウジング部８５に対して固定される。
【００２６】
以上の第二実施形態では、第一と第二のモータハウジング部８４、８５からなる円筒状のモータハウジングに、モータアッセンブリ８６の全体を収納し、固定している。そのため、第一の実施形態と同様に、モータ駆動ケーブル９３が押し引きされた場合等にかかる負荷は、撮像素子枠７３で受けることになり、モータアッセンブリ８６には負荷がかからない。よって、モータアッセンブリ８６におけるギヤヘッド８７とモータ本体８８の接合部分や、モータアッセンブリ８６とモータ駆動ケーブル９３の接合部分の破損を防ぐことができる。
【００２７】
なお、図示実施形態では、ドライブシャフトを回転させるモータの支持構造として説明したが、本発明は、こうしたタイプのモータ以外のアクチュエータの支持構造としても適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明のアクチュエータ支持構造によれば、簡単な構造で、挿入部先端内に設けた小型精密アクチュエータ周りの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクチュエータ支持構造を適用する内視鏡の外観図である。
【図２】図１の内視鏡の挿入部先端付近の断面図である。
【図３】図２の挿入部先端内に設けた、モータハウジングを有するハウジング部材の単体斜視図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る挿入部先端付近の断面図である。
【図５】図４の挿入部先端内に設けた、大径モータハウジング部を有する撮像素子枠と、小径モータハウジング部とを分解した状態で示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　電子内視鏡
１１　挿入部
１２　操作部
１３　先端部
１４　湾曲部
１５　可撓管部
１７　湾曲操作ノブ
２６　撮像素子ユニット
２９　外筒管（固定筒、移動支持筒）
３２　カム環
３６　直進枠
３８　撮像素子枠
４０　スクリューシャフト
４２　モータアッセンブリ（アクチュエータアッセンブリ）
５０　可動レンズ群枠
５５　ギヤヘッド（減速ギヤ収納部）
５６　モータ本体（アクチュエータ）
５７　モータ端子
５８　リード線
６０　モータ駆動ケーブル（アクチュエータ駆動ケーブル）
６１　モータハウジング（アクチュエータハウジング）
６２　ハウジング部材
６３　着脱環部
６７　挿入位置決め段部
７１　接続筒
７２　直進案内筒
７３　撮像素子枠（固定筒）
７５　カム環
８０　撮像素子ユニット
８１　撮像素子収納筒部
８２　モータアッセンブリ（アクチュエータアッセンブリ）
８３　モータシャフトギヤ
８４　大径モータハウジング部（アクチュエータハウジング）
８５　小径モータハウジング部（アクチュエータハウジング）
８７　ギヤヘッド（減速ギヤ収納部）
８８　モータ本体（アクチュエータ）
８９　挿入位置決め段部
９０　モータ端子
９１　リード線
９２　接着剤
９３　モータ駆動ケーブル
Ｌ１　第一レンズ群
Ｌ２　第二レンズ群
Ｌ３　第三レンズ群
Ｌ４　第四レンズ群
【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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