(57)【要約】  立体視撮像装置３０は、固定枠４１と、固定枠４１内で進退自在に配設され、複数の移動レンズ３２，３３を並設して保持する移動枠３５と、複数の移動レンズ３２，３３の撮影光軸Ｏ１，Ｏ２を結ぶ線Ｌに直交した方向における固定枠４１と移動枠３５の間に形成された空間Ａ，Ｂに配設され、移動枠３５を撮影光軸Ｏ１，Ｏ２に沿って駆動するアクチュエータ３８，３９，４２，４３と、を具備する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定枠と、
前記固定枠内で進退自在に配設され、複数の移動レンズを並設して保持する移動枠と、
前記複数の移動レンズの撮影光軸を結ぶ線に直交した方向における前記固定枠と前記移動枠の間に形成された空間に配設され、前記移動枠を前記撮影光軸に沿って駆動するアクチュエータと、
を具備することを特徴とする立体視撮像装置。
【請求項２】
前記移動枠は、前記空間を形成し、前記複数の移動レンズの撮影光軸を結ぶ線に平行な平面部を有していることを特徴とする請求項１に記載の立体視撮像装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、永久磁石とコイルとを有するボイスコイルモータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体視撮像装置。
【請求項４】
前記永久磁石が前記移動枠に配設され、前記コイルが前記固定枠に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の立体視撮像装置。
【請求項５】
前記移動枠を直進ガイドするガイド部を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の立体視撮像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の立体視撮像装置が挿入部の先端部に配設された立体視内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を表示し立体的に観察可能な立体視撮像装置および立体視内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、細長の挿入部を体腔内などに挿入して、直接目視できない被検部位を観察することのできる内視鏡装置が広く用いられている。【０００３】
通常の内視鏡装置では、被検部位を遠近感のない平面としてしか見ることができないため、例えば体腔壁表面の微細な凹凸等を観察することが困難であり、内視鏡観察による診断や各種処置が容易にできない不具合があった。【０００４】
そこで、複数の観察光学系を並列に設け、これらの光学系の撮影光軸がなす輻輳角を設定して視差を持つように観察光学系を配置し、観察部位を立体視することができるようにした立体視内視鏡装置が知られている。【０００５】
このような立体視内視鏡においては、例えば、日本国特開２０１４−１４０５９４号報に開示されるようなものが知られている。この従来の立体視内視鏡では、撮影光軸をミラーで折り曲げ内視鏡の中央側に結像させて、イメージセンサを内視鏡の前後方向に移動させることで内視鏡の視野方向を変えることが出来る技術を備えている。【０００６】
しかしながら、従来の立体視内視鏡は、視野を変更できるものの、左右に振るという限定的なもので、視野全体を拡大縮小するズーム機能が備わっていない。さらに、従来の立体視内視鏡は、通常のレンズを前後させる駆動ではないので、フォーカス機能を備えておらず、被写界深度内でしかシャープな画像を得ることが出来ない。【０００７】
また、ズーム機能またはフォーカス機能を備える撮影装置としては、例えば、立体視できる撮影装置ではないが、例えば、日本国特開２００６−６５１７６号公報に開示されるような技術が知られている。この従来の撮影装置は、一般的なフォーカス用のボイスコイルモータ（以下「ＶＣＭ」と表記する。）が撮影光軸を中心に対物レンズの回りにコイルが巻かれた構成となっている。【０００８】
このような従来の撮影装置では、撮影光軸を中心にコイルが巻かれ、撮影光軸に直交する断面方向に亘ってコイルが配置されている。そのため、立体視内視鏡に従来の撮影装置の技術を適用すると、撮影光軸に直交する方向に２つ分のコイルの厚みが生じてしまい太径化してしまう。【０００９】
さらに、例えば、日本国特開２０１５−１１４６５１号公報に開示される駆動ユニットは、撮影光軸を中心とした周方向に複数のコイルが配設され、これら複数のコイルが撮影光軸に直交する方向回りに巻かれた構成が開示されている。このような従来の駆動ユニットの技術を立体視内視鏡に適用しても、２つの駆動ユニットが必要となり撮影光軸に直交する方向に太径化してしまう。【００１０】
ところで、立体視内視鏡に限らず、一般な内視鏡は、対物光学系が挿入部の先端部に設けられており、対物光学系が撮影光軸に直交する方向に大型化すると、それに応じて先端部も太径化してしまう。【００１１】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影光軸に直交する方向への大型化を防止したズーム機能またはフォーカス機能を有する立体視撮像装置および立体視内視鏡を提供することを目的としている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様における立体視撮像装置は、固定枠と、前記固定枠内で進退自在に配設され、複数の移動レンズを並設して保持する移動枠と、前記複数の移動レンズの撮影光軸を結ぶ線に直交した方向における前記固定枠と前記移動枠の間に形成された空間に配設され、前記移動枠を前記撮影光軸に沿って駆動するアクチュエータと、を具備する。【００１３】
本発明の一態様における立体視内視鏡は、固定枠と、前記固定枠内で進退自在に配設され、複数の移動レンズを並設して保持する移動枠と、前記複数の移動レンズの撮影光軸を結ぶ線に直交した方向における前記固定枠と前記移動枠の間に形成された空間に配設され、前記移動枠を前記撮影光軸に沿って駆動するアクチュエータと、を具備する立体視撮像装置が挿入部の先端部に配設されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】立体内視鏡である内視鏡装置の構成を示す斜視図
【図２】挿入部の先端部分を示す模式図
【図３】固定枠内の移動レンズユニットの構成を示す斜視図
【図４】固定枠内の移動レンズユニットの構成を示す平面図
【図５】移動レンズユニットの構成を示す上面図
【図６】移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の１例を示す斜視図
【図７】移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の２例を示す斜視図
【図８】移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の３例を示す斜視図
【図９】移動枠を直進ガイドする他例を示す平面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１は、立体視内視鏡である内視鏡装置の構成を示す斜視図、図２は挿入部の先端部分を示す模式図、図３は固定枠内の移動レンズユニットの構成を示す斜視図、図４は固定枠内の移動レンズユニットの構成を示す平面図、図５は移動レンズユニットの構成を示す上面図、図６は移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の１例を示す斜視図、図７は移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の２例を示す斜視図、図８は移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の３例を示す斜視図、図９は移動枠を直進ガイドする他例を示す平面図である。【００１６】
なお、以下の説明に用いる各図において、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものもある。また、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。【００１７】
図１に示すように、立体視内視鏡としての内視鏡装置１は、長尺な挿入部２と、この挿入部２の基端と連設された操作部３と、図示しない光源装置に接続するライトガイドコネクタ４と、図示しないビデオシステムセンターに接続するビデオコネクタ５と、を有して主に構成されている。【００１８】
なお、内視鏡装置１は、操作部３とライトガイドコネクタ４とが軟性ケーブル６を介して接続されており、ライトガイドコネクタ４とビデオコネクタ５とが通信ケーブル７を介して接続されている。【００１９】
挿入部２には、主にステンレス、硬質樹脂などの硬性部材から形成された先端部１１、湾曲部１２、及び主にステンレスなど金属管の硬性管１３が先端側から順に連設されている。この挿入部２は、体内に挿入する部分となっており、内部に通信、駆動用の各種ケーブル、及び照明光を伝送する図示しないライトガイドなどが組み込まれている。【００２０】
操作部３には、湾曲部１２を遠隔操作するアングルレバー１４，１５および光源装置、ビデオシステムセンターなどを操作するための各種スイッチ１６が備えられている。アングルレバー１４，１５は、挿入部２の湾曲部１２を上下左右の４方向に操作可能な湾曲操作手段である。なお、本実施の形態の内視鏡装置１は、湾曲部１２以外の大部分の挿入部２が硬質となっている硬性内視鏡装置である。【００２１】
次に、図２に基づいて、挿入部２の先端部１１に配設された立体視撮像装置（以下、撮像装置と略記する）３０について説明する。  
図２に示すように、撮像装置３０は、先端部１１内に配設され、通信、駆動用の各種ケーブルが束ねられた複合ケーブル３１が後方に延設されている。この複合ケーブル３１は、挿入部２内に挿通配置され、操作部３から軟性ケーブル６および通信ケーブル７を介してビデオコネクタ５と電気的に接続されている。【００２２】
撮像装置３０は、図示しない撮像素子が１つまたは２つ配設されており、撮像素子が電気的に接続される図示しない回路基板を有している。なお、撮像素子は、非常に小型な電子部品であり、入射される光に応じた電気信号を所定のタイミングで出力する複数の素子が面状の受光部に配列されたものであり、例えば一般にＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサなどと称される形式、あるいはその他の各種の形式が適用されている。【００２３】
そして、１つまたは２つの撮像素子によって光電変換された撮像信号が回路基板によって映像信号に生成され出力される。即ち、本実施形態では、１つまたは２つの撮像素子により撮像された光学像（内視鏡像）が、映像信号としてビデオコネクタ５に伝送される。【００２４】
なお、本実施の形態の内視鏡装置１は、被検体の像を立体画像とすることができる所謂３Ｄ内視鏡であるが、その立体画像を生成する原理などは周知であるため、その説明を省略する。【００２５】
撮像装置３０には、立体画像を取得するための２眼レンズを構成する複数の対物光学系が配設されている。そして、撮像装置３０は、複数の対物光学系のうち、ここでは２つの移動レンズ３３，３４を保持する移動枠３５を有する移動レンズユニット３２が配設されている。なお、移動枠に保持される移動レンズ３３，３４は、２つに限定されることはない。【００２６】
移動レンズユニット３２は、図３および図４に示すように、撮像装置３０の固定枠４１内において、２つの移動レンズ３３，３４の撮影光軸Ｏ１，Ｏ２に沿った図３中のＺ軸方向に進退自在に配設されている。なお、固定枠４１は、ここでは円管状の部材である。【００２７】
移動レンズユニット３２は、上記したように移動枠３５が対物光学系である２つの移動レンズ３３，３４を並設して保持している。この移動枠３５は、固定枠４１の内部に進退自在となるように配設されている。【００２８】
移動枠３５は、保持する２つの移動レンズ３３，３４のそれぞれの撮影光軸Ｏ１，Ｏ２が通過する中心を結んだ線Ｌと平行となる図４中のＹ軸に沿った２つの平面部３５ａ，３５ｂが上下に形成されている。これら２つの平面部３５ａ，３５ｂのそれぞれには、永久磁石３８，３９が所定の着磁方向によって配設されている。【００２９】
即ち、円管状の固定枠４１内に配設される移動枠３５は、上下に平面部３５ａ，３５ｂが形成されることで、これら平面部３５ａ，３５ｂと固定枠４１の内周面との間に空間Ａ，Ｂ（図４参照）が形成される。そして、固定枠４１は、移動枠３５との間に空間Ａ，Ｂが形成され、これら空間Ａ，Ｂが永久磁石３８，３９を移動枠３５に設置するためのスペースとなっている。【００３０】
また、これら空間Ａ，Ｂの固定枠４１側のそれぞれには、コイル４２，４３が配設されている。これら２つのコイル４２，４３は、２つの移動レンズ３３，３４のそれぞれの撮影光軸Ｏ１，Ｏ２が通過する中心を結んだ線Ｌに直交する図４中のＸ軸に平行な軸回りに巻回されている。【００３１】
なお、各コイル４２，４３は、固定枠４１の上下内面に接着剤などによって固定されており、複合ケーブル３１内の電気ケーブルと電気的に接続され、通電方向が切り替えられることで、発生する磁界方向が切り替わる。【００３２】
ところで、移動枠３５は、図５に示すように、ガイド部としての２つのシャフト３６，３７によって、固定枠４１内で回動することなく進退時に直進ガイドされる。これら２つのシャフト３６，３７は、移動枠３５の対角方向で移動枠３５を直進ガイドしている。【００３３】
移動枠３５には、図６に示すように、図６の紙面上方の平面部３５ａ側にシャフト３６が係入する孔部３５ｃが形成され、図６の紙面下方の平面部３５ｂ側にシャフト３７が係入するＵ字溝３５ｄが形成されている。これら２つのシャフト３６，３７は、図示しないが、移動枠３５に係入された状態で固定枠４１に固定されている。【００３４】
これら２つのシャフト３６，３７には、移動枠３５の進退範囲を規定する図示しないストッパが設けられている。なお、移動枠３５の進退範囲を規定するストッパは、固定枠４１に移動枠３５の前後と当接する突起を単に設けてもよい。【００３５】
ところで、永久磁石３８，３９は、例えば図６に示すように、移動枠３５の平面部３５ａ，３５ｂのそれぞれに２つ設けられる場合、撮影光軸Ｏ１，Ｏ２と直交方向にＳＮ極が着磁され、前後におけるＳＮ極性が逆となって固定される。【００３６】
また、永久磁石３８，３９は、例えば図７に示すように、移動枠３５の平面部３５ａ，３５ｂのそれぞれに１つのみ設けられる場合、撮影光軸Ｏ１，Ｏ２と直交方向にＳＮ極が着磁され、コイル４２，４３の前後の一方に寄せるように、移動枠３５の前後方向の一方側に固定される（図７では移動枠３５の後方側として図示しているが前方側でもよい）。【００３７】
さらに、永久磁石３８，３９は、例えば図８に示すように、移動枠３５の平面部３５ａ，３５ｂのそれぞれに１つのみ設けられる場合、撮影光軸Ｏ１，Ｏ２に沿った方向にＳＮ極が着磁され、コイル４２，４３の前後に均一に跨って移動枠３５に固定される。【００３８】
このように、移動枠３５に固定された永久磁石３８，３９と、これら永久磁石３８，３９に対して引力および斥力を切り替えるコイル４２，４３とによって、ＶＣＭが構成され、移動レンズユニット３２を進退させる駆動源としてのアクチュエータが構成される。【００３９】
なお、本実施の形態では、２つのコイル４２，４３によって、移動レンズユニット３２を進退移動する構成を例示しているが、１つのコイルと、そのコイルに対となる永久磁石を移動枠３５の平面部３５ａ，３５ｂのどちらか一方のみに設けてもよい。【００４０】
また、移動枠３５の進退を直進ガイドするガイド部の構成は、２つのシャフト３６，３７によるものではなく、例えば図９に示すように、固定枠４１の内径に移動枠３５を径嵌合させ、移動枠３５の一部分に身体方向に沿ったキー溝３５ｅを形成し、固定枠４１にキー溝３５ｅに係合する突起部４１ａを形成して、移動枠３５を直進ガイドするガイド部の構成としてもよい。【００４１】
以上に記載の実施の形態では、撮像装置３０の固定枠４１内で移動枠３５を進退する構成を例示したが、照明、処置具チャンネルなどを有していない立体内視鏡の構成であれば、固定枠４１を挿入部２の先端部１１の外装枠としたものでもよい。【００４２】
さらに、本実施の形態では、硬性内視鏡を例示しているが、これに限定されることなく、軟性内視鏡、工業用内視鏡にも適用することができる技術である。【００４３】
以上に記載した本実施の形態の立体視内視鏡である内視鏡装置１は、二眼レンズとして２つの対物光学系である移動レンズ３３，３４の並設方向に対して直交する方向にＶＣＭとしてのアクチュエータを配置している。【００４４】
そして、内視鏡装置１は、２つの移動レンズ３３，３４の撮影光軸Ｏ１，Ｏ２を結んだ線Ｌの直交方向を軸とする方向にＶＣＭのコイル４２，４３を巻回させた構成により、コイル４２，４３の厚みがコイル素線の巻き数と同等となる。【００４５】
これにより、２つの移動レンズ３３，３４の並設方向（線Ｌの延長方向）への大型化が防止でき、撮像装置３０の固定枠４１の外径と２つの移動レンズ３３，３４を保持する移動枠３５の隙間となる空間Ａ，ＢにＶＣＭであるアクチュエータが収まり、撮像装置３０の外径が大きくなることを防止することができる。即ち、撮像装置３０は、撮影光軸Ｏ１，Ｏ２に直交する方向への大型化を防止したズーム機能またはフォーカス機能を備えた構成とすることができる。【００４６】
その結果、内視鏡装置１は、撮像装置３０が配設される挿入部２の先端部１１の外径も大きくならず、大型化も防止することができる。【００４７】
本実施の形態の撮像装置および立体内視鏡の特徴構成と作用効果は、以下を有している。  
本実施の形態の立体視内視鏡は、２眼レンズを備え、前記２眼レンズを撮影光軸に沿って進退自在に保持する移動枠と、前記移動枠の駆動源としてのアクチュエータとを備え、前記アクチュエータが２眼レンズの撮影光軸を結ぶ線に直交する方向に離れて配置されている。【００４８】
これにより、ＶＣＭとしてのアクチュエータが２眼レンズの撮影光軸を結ぶ線の延長方向には配置されないので、２眼レンズの並設方向にはみ出ないので、撮像装置の大型化を防止でき、これに伴い内視鏡装置の挿入部先端部の外径も太径化しない。【００４９】
また、アクチュエータをコイルと磁石を備えるＶＣＭとすることで、回転モータに比べ配置の自由度が高く、動力の伝達ロスが少ない。そのため、撮像装置３０の小型軽量、低消費電力、滑らかな駆動などができる構成とすることができる。【００５０】
撮像装置３０のＶＣＭであるアクチュエータを必要な駆動力と内部の空きスペースを考慮して、１個または数個の数量を決定すればよい。【００５１】
ＶＣＭは、固定側の固定枠にコイルを配置し、可動側の移動枠に永久磁石を配置するムービングマグネット方式として、可動側に配線を必要としないので、組立性が良い構成とすることができる。【００５２】
ＶＣＭのコイルは、二眼レンズの撮影光軸を結んだ線に直交する方向の軸を中心に巻くことで、撮影光軸に沿った軸方向に巻く場合に比して、撮像装置および内視鏡装置の先端部の径を拡大させることなく配置することができる。【００５３】
なお、ＶＣＭは、コイルと永久磁石によるローレンツ力によって移動レンズの進退方向に駆動力を発生させるように設定されるが、永久磁石からの磁界は磁石から離れて磁石に戻る際に円弧を描いているので、必要な磁界方向が得られる移動枠の平面部の位置に配置すればよく、その配置の自由度が高い。【００５４】
２眼レンズを保持する移動枠を撮影光軸方向に進退自在に保持する機構は、２本のシャフトによって直進ガイドすると共に、一方のシャフトで回転中心の位置決めをし、他方のシャフトで回転規制をさせている。【００５５】
このような２本のシャフトによる移動枠の直進ガイドおよび保持する構成では、部品の修正や組立調整も出来るため位置精度が良く、摩擦が少なくグリスを塗ったときも粘性抵抗が少ないために摺動抵抗によるロスが少なく駆動できる。【００５６】
２眼レンズを保持する移動枠を撮影光軸方向に進退自在に保持する機構は、移動する移動枠と移動しない固定枠とを径嵌合して、回転規制のキーである突起およびキー溝を設けている。【００５７】
このような径嵌合は、移動する移動枠に外力がかかっても広い面積に荷重が分散し一部分に強い力が加わることがないので剛性を高くすることができる。【００５８】
以上の実施の形態に記載した発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。【００５９】
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
2018105044.tif 000012
2018105044.tif 000013