(57)【要約】【課題】大きさを小型にし、かつ動作効率を維持しながら、共焦点光学系と走査型光ファイバとが一体化されたファイバ走査型内視鏡を得る。【解決手段】固定側ユニット２２０は、内視鏡の遠位端に固定されるケーシング２２１と、ケーシング２２１内部に格納される移動部材２２２と、移動部材２２２を付勢する弾性部材であるバネ２２３と、振動部材を成す移動用アクチュエータ２２４と、移動用アクチュエータ２２４と係合する第１の係合部材２２５とを備える。第１の係合部材２２５は、移動部材２２２と中心軸Ｘに対して同軸となるように設けられる。移動部材２２２とケーシング２２１との間に、バネ２２３が設けられる。バネ２２３は、移動頭部２３１を第１の係合部材２２５に向けて付勢する。これにより移動頭部２３１が第１の係合頭部２２８と常に係合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に設けられ、環状の内側面に雌ねじが切られた振動部材と、
前記振動部材の内側面と係合する雄ねじを有し、前記振動部材の中心軸上に貫通する第１の管状部を有する係合部材と、
前記係合部材の軸方向において前記係合部材と係合する移動部材と、
前記移動部材を前記係合部材に押しつけるように弾性力を加える弾性部材とを備え、
前記移動部材は、前記係合部材と係合したときに前記第１の管状部と同軸となるように前記移動部材を貫通する第２の管状部を備え、
前記振動部材が生じる振動によって前記係合部材が回転しながら軸方向に進退するファイバ走査型内視鏡。
【請求項２】
前記第１の管状部及び前記第２の管状部の内部を貫通して設けられる光ファイバをさらに備える請求項１に記載のファイバ走査型内視鏡。
【請求項３】
前記移動部材に接続される光学ユニットを更に備え、前記光ファイバは前記光学ユニットの光軸上に設けられる請求項２に記載のファイバ走査型内視鏡。
【請求項４】
前記係合部材は、振動部材と係合する係合軸部と、前記係合軸部の外径よりも大きい外径を有する円柱であって前記係合軸部と同軸に設けられる係合頭部とを有し、
前記係合頭部が前記移動部材と係合し、前記係合頭部に開口する前記第１の管状部の開口端は第１の曲率半径で丸められ、
前記係合頭部において前記移動部材と係合する面の外周は、前記第１の曲率半径よりも大きい第２の曲率半径で丸められる請求項１に記載のファイバ走査型内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の光軸上に光ファイバが設けられるファイバ走査型内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
断層画像を得ることを目的とした共焦点光学系を有する共焦点内視鏡が知られている。共焦点光学系は、観察対象物からの反射光を内視鏡プロセッサに導く光ファイバと、光ファイバの光軸上に設けられて反射光を光ファイバの先端に集光するレンズとを主に備える。温度変化により長さが変わる形状記憶合金が共焦点光学系に接続され、形状記憶合金を加熱することにより共焦点光学系が光軸上で進退して共焦点効果を生じ、これにより観察対象物を観察する（特許文献１）。
【０００３】
他方、内視鏡の遠位端部に格納される走査型光ファイバを備えるファイバ走査型内視鏡が知られている。走査型光ファイバは、照明光を内視鏡プロセッサから観察対象物に導く光ファイバと、光ファイバの光軸上に設けられて照明光を観察対象物に集光するレンズとを主に備える（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２１７９２号公報
【特許文献２】特開２００８−４３７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
共焦点光学系を効率よく駆動するためには、駆動力を生じる部材を光軸上に配し、光軸上から駆動力を加えることが望ましい。他方、走査型光ファイバでは、光軸上に光ファイバを設けなければならない。しかし、共焦点光学系と走査型光ファイバとを一体化して１つのユニットにする場合、駆動力を生じる部材及び光ファイバ双方を光軸上に設けることができない。駆動力を生じる部材を光軸上から外すと、駆動効率が低下すると共に、内視鏡の径が大きくなる。また、光ファイバを光軸上から外すと、駆動力を生じる部材が光ファイバを躱さなければならないため、ユニットの長さが長くなる。
【０００６】
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、大きさを小型にし、かつ動作効率を維持しながら、共焦点光学系と走査型光ファイバとが一体化されたファイバ走査型内視鏡を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明によるファイバ走査型内視鏡は、環状に設けられ、環状の内側面に雌ねじが切られた振動部材と、振動部材の内側面と係合する雄ねじを有し、振動部材の中心軸上に貫通する第１の管状部を有する係合部材と、係合部材の軸方向において係合部材と係合する移動部材と、移動部材を係合部材に押しつけるように弾性力を加える弾性部材とを備え、移動部材は、係合部材と係合したときに第１の管状部と同軸となるように移動部材を貫通する第２の管状部を備え、振動部材が生じる振動によって係合部材が回転しながら軸方向に進退することを特徴とする。
【０００８】
第１の管状部及び第２の管状部の内部を貫通して設けられる光ファイバをさらに備えることが好ましい。光ファイバを直線状に設けることができる。
【０００９】
移動部材に接続される光学ユニットを更に備え、光ファイバは光学ユニットの光軸上に設けられることが好ましい。
【００１０】
係合部材は、振動部材と係合する係合軸部と、係合軸部の外径よりも大きい外径を有する円柱であって係合軸部と同軸に設けられる係合頭部とを有し、係合頭部が移動部材と係合し、係合頭部に開口する第１の管状部の開口端は第１の曲率半径で丸められ、係合頭部において移動部材と係合する面の外周は、第１の曲率半径よりも大きい第２の曲率半径で丸められることが好ましい。係合部材が回転したときに移動部材が回転してしまうことを防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大きさを小型にし、かつ動作効率を維持しながら、共焦点光学系と走査型光ファイバとが一体化されたファイバ走査型内視鏡を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本願発明によるファイバ走査型内視鏡を示す図である。
【図２】ファイバ走査型内視鏡の遠位端の一部断面図である。
【図３】ファイバ走査型内視鏡の遠位端の一部断面図である。
【図４】ファイバ走査型内視鏡の遠位端の一部断面図である。
【図５】第２の実施形態によるファイバ走査型内視鏡の遠位端の一部断面図である。
【図６】第３の実施形態によるファイバ走査型内視鏡の遠位端の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の第１の実施形態による内視鏡装置１００について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１を用いて内視鏡装置１００の概略について説明する。
【００１５】
内視鏡装置１００は、図示しない内視鏡プロセッサに接続して使用されるものであって、被験者の体内に挿入される可撓部１１０と、術者が保持する操作部１２０と、内視鏡装置１００と内視鏡プロセッサとを接続するコネクタ１３０とを主に備える。
【００１６】
可撓部１１０の遠位端１１１は被験者の体内に挿入され、近位端１１２は操作部１２０に接続される。可撓部１１０の遠位端１１１には図示しない撮像素子及び共焦点ユニット２００が格納される。共焦点ユニット２００は、共焦点画像を得るために用いられるレーザ光を光ファイバ２１３に出射すると共に、光ファイバ２１３の先端部を所定の方向に動かして、観察対象物に向けてレーザ光を走査する。光ファイバ２１３は、光ファイバの遠位端１１１側端部で被写体からの反射光を受光して共焦点ユニット２００まで伝送する。撮像素子は、白色光を用いて観察対象物を撮像して、得られた画像を内視鏡プロセッサに送信する。内視鏡プロセッサは受信した画像をモニタに表示する。
【００１７】
図２を用いて共焦点ユニット２００の構成について説明する。
【００１８】
共焦点ユニット２００は、共焦点ユニット２００の先端に設けられる移動側ユニット２１０と、移動側ユニット２１０を内部に格納する固定側ユニット２２０とを備える。
【００１９】
固定側ユニット２２０は、内視鏡の遠位端１１１に固定されるケーシング２２１と、ケーシング２２１内部に格納される移動部材２２２と、移動部材２２２を付勢する弾性部材であるバネ２２３と、振動部材を成す移動用アクチュエータ２２４と、移動用アクチュエータ２２４と係合する第１の係合部材２２５とを備える。
【００２０】
ケーシング２２１は、円筒形状を有する第１の格納部２７１及び第２の格納部２３６を同軸に接続して成る。第１の格納部２７１の外周と第２の格納部２３６の外周は同じ直径を有する。第１の格納部２７１の側壁の厚さは第２の格納部２３６の厚さよりも薄い。第２の格納部２３６の両端には円形壁が設けられ、円形壁の一部は、軸方向に開口する。第１の格納部２７１に対向する円形壁に第１の開口２３３が開口し、他方の円形壁に第２の開口２３４が開口する。第１の格納部２７１は、第１の開口２３３を介して第２の格納部２３６と繋がる。第１の格納部２７１において、遠位端１１１側の端部には円形壁が設けられ、円形壁の一部は、軸方向に開口して第３の開口２１５を成す。第３の開口２１５には、カバーガラス２１６が嵌め込まれる。第１の格納部２７１は、内部に第１の固定側ケーシングを格納する。
【００２１】
第１の開口２３３は円筒状の内側面を有し、一定の直径を保ちながらケーシング２２１の軸方向に所定の長さまで延びる。第２の開口２３４は円筒状の内側面を有し、一定の直径を保ちながらケーシング２２１の軸方向に所定の長さまで延びる。ケーシング２２１の軸方向に第１の開口２３３が伸びる長さは、第２の開口２３４が伸びる長さよりも短い。そして、第１の開口２３３と第２の開口２３４との間には、第１の開口及び第２の開口２３４の直径よりも長い直径を有する第２の格納部２３６が設けられる。
【００２２】
移動用アクチュエータ２２４は圧電素子から成る。第２の開口２３４の内側面に、複数の移動用アクチュエータ２２４が周方向に並べられ、ねじり変位型圧電アクチュエータを構成する。移動用アクチュエータ２２４の内周面２２６には雌ねじが切られる。移動用アクチュエータ２２４の近位端１１２側端部にハーネス２３７が接続される。ハーネス２３７は可撓部１１０を経て内視鏡プロセッサから電力を移動用アクチュエータ２２４に供給する。ケーシング２２１の外側面は可撓部１１０の内部に固定される。
【００２３】
第１の係合部材２２５は、雄ねじが切られた外周面を持つ円柱形状の係合軸部２２７と、係合軸部２２７よりも長い径を有する略円柱形状である第１の係合頭部２２８とを有する。係合軸部２２７と第１の係合頭部２２８は、第１の係合部材２２５の中心軸Ｘと同軸となるように接合される。係合軸部２２７に設けられた雄ねじが、移動用アクチュエータ２２４の内周面２２６に設けられた雌ねじと係合する。これにより、第１の係合部材２２５は中心軸Ｘに沿って回転する。第１の係合頭部２２８において、係合軸部２２７とは反対側の円形平面の周囲は、所定の曲率半径で丸められる。第１の係合部材２２５の中心軸Ｘ上に、第１の管状部２２９が設けられる。第１の管状部２２９は円筒形状であって、光ファイバ２１３の直径よりも大きな内径を有する。
【００２４】
移動部材２２２は、円柱形状の移動軸部２３０と、移動軸部２３０よりも長い径を有する円柱形状である移動頭部２３１とを有する。移動軸部２３０と移動頭部２３１は、移動部材２２２の中心軸Ｘと同軸となるように接合される。移動部材２２２の中心軸Ｘ上に、第２の管状部２３２が設けられる。第２の管状部２３２は円筒形状であって、光ファイバ２１３の直径よりも大きな内径を有する。
【００２５】
移動軸部２３０は、第１の開口２３３の内周と係合し、中心軸Ｘに沿って進退可能である。移動部材２２２は、第１の係合部材２２５と同軸となるように、かつ移動頭部２３１と第１の係合頭部２２８とが係合するように配置される。移動部材２２２と第１の係合部材２２５とが同軸であるため、第１の管状部２２９と第２の管状部２３２とが一直線上に並べられる。
【００２６】
移動頭部２３１とケーシング２２１との間に、バネ２２３が設けられる。バネ２２３は、移動頭部２３１を第１の係合部材２２５に向けて付勢する。これにより移動頭部２３１が第１の係合頭部２２８と常に係合する。
【００２７】
移動軸部２３０の先端には、円筒形状の接合軸２３５が移動軸部２３０と同軸となるように設けられる。接合軸２３５の内周は、円筒形状であって、光ファイバ２１３の直径よりも大きな内径を有する。また、接合軸２３５の外周は、円筒形状であって、移動軸部２３０の直径よりも小さな直径を有する。接合軸２３５は、移動側ユニット２１０に接続される。
【００２８】
第１の管状部２２９の内周に光ファイバ２１３が遊びを持って挿通され、第２の管状部及び接合軸２３５の内周に光ファイバ２１３が固定される。これにより、第１の係合部材２２５、移動部材２２２の中心軸Ｘと光ファイバ２１３の光軸とが一致する。
【００２９】
移動側ユニット２１０は、移動側ユニット２１０の先端に設けられる光学レンズ２１１と、光学レンズ２１１の後端に設けられ、光ファイバ２１３の先端を動かす走査用アクチュエータ２１２とを備える。
【００３０】
走査用アクチュエータ２１２は、圧電素子から成り、光ファイバ２１３の周囲に設けられる。光学レンズ２１１は複数のレンズから成り、その光軸が光ファイバ２１３の光軸と一致するように設けられる。光ファイバ２１３の先端から出射した光は、光学レンズ２１１を介して被写体に照射される。
【００３１】
次に、図３及び４を用いて共焦点ユニット２００の動作について説明する。図３は、移動側ユニット２１０が遠位端１１１に向けて移動したときの状態を示す。
【００３２】
移動用アクチュエータ２２４が所定のパターンで振動すると、振動によって第１の係合部材２２５が回転し、遠位端１１１に向けて突出する。このとき、第１の管状部２２９の内周に光ファイバ２１３は遊びを持って挿通されているため、光ファイバ２１３は回転しない。遠位端１１１に向けて突出した第１の係合頭部２２８が移動頭部２３１を押すと、バネ２２３の付勢力に抗して、移動部材２２２が遠位端１１１に向けて移動する。すると、移動部材２２２に接続された接合軸及び移動側ユニット２１０が遠位端１１１に向けて移動する。これにより、遠位端１１１から離れた位置に焦点面Ｘが移動する。
【００３３】
図４は、移動側ユニット２１０が近位端部に向けて移動したときの状態を示す。
【００３４】
移動用アクチュエータ２２４が所定のパターンで振動すると、振動によって第１の係合部材２２５が回転し、遠位端１１１から離れていく。第１の係合頭部２２８が遠位端１１１にから離れると、第１の係合頭部２２８と係合する移動頭部２３１は、バネ２２３によって付勢されて、第１の係合頭部２２８と共に遠位端１１１から離れる。すると、移動部材２２２に接続された接合軸及び移動側ユニット２１０が遠位端１１１から離れる。これにより、遠位端１１１に近接した位置に焦点面Ｘが移動する。
【００３５】
これにより、移動側ユニット２１０は、遠位端１１１から焦点面Ｘまでの距離を調節して、観察対象物に対しピントを合わせることができる。また、移動体側ユニットに設けられた走査用アクチュエータ２１２が光ファイバ２１３の先端を駆動して、ファイバ走査型内視鏡の機能を実現する。
【００３６】
本実施形態によれば、移動用アクチュエータ及び走査用アクチュエータ２１２を光ファイバ２１３の軸上に同時に設けるとともに、光ファイバ２１３を曲げることなく設けることができる。このため、内視鏡装置１００の大きさを小型にし、かつ光ファイバ２１３の伝送効率を維持しながら、共焦点光学系と走査型光ファイバとを一体化することができる。
【００３７】
移動用アクチュエータ２２４は、固定側ユニット２２０に固定されているため可撓部１１０に対して移動しない。そのため、移動用アクチュエータ２２４に接続されたハーネスに、移動による破損を防止するための構成を設ける必要がない。
【００３８】
さらに、走査用アクチュエータ２２４を移動側ユニット２１０の中心軸上、すなわち重心軸上に設けることが可能となる。移動側ユニット２１０を移動させるとき、可撓部１１０の傾きの影響を受けて、移動側ユニット２１０の移動にムラが生じることがある。しかし、走査用アクチュエータ２２４を移動側ユニット２１０の重心軸上に設けることにより、移動のムラを減少させることができる。
【００３９】
次に、第２の実施形態による内視鏡装置１００について図５を用いて説明する。本実施形態による内視鏡装置１００は、第２の係合部材４２５の形状のみが第１の係合部材２２５と異なる。以下、第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、第２の係合部材４２５について説明する。
【００４０】
第２の係合部材４２５は、雄ねじが切られた外周面を持つ円柱形状の係合軸部２２７と、係合軸部２２７よりも長い径を有する略円柱形状である第２の係合頭部４２８とを有する。第２の係合頭部４２８において、係合軸部２２７とは反対側の円形平面の周囲は、第２の曲率半径で丸められる。第２の係合部材４２５の中心軸Ｘ上に、第３の管状部４２９が設けられる。第３の管状部４２９は円筒形状であって、光ファイバ２１３の直径よりも大きな内径を有する。第３の管状部４２９において、移動部材２２２と係合する円形平面の開口端は、第１の曲率半径で丸められる。第２の曲率半径は、第１の曲率半径よりも大きい。
【００４１】
これにより、第２の係合頭部４２８と移動頭部２３１との接合面積が小さくなり、第２の係合頭部４２８と移動頭部２３１との間に生じる摩擦力が減少する。摩擦力が減少すると、第２の係合頭部４２８が回転したときに生じる回転力が移動頭部２３１に伝わりにくくなる。これにより、移動部材２２２が回転することを防止できる。
【００４２】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、第２の係合部材４２５の回転につられて移動部材２２２が回転してしまうことを防止できる。
【００４３】
次に、第３の実施形態による内視鏡装置１００について図６を用いて説明する。本実施形態による内視鏡装置１００は、第３の係合部材５２５の形状のみが第１の係合部材２２５と異なる。以下、第３の係合部材５２５について説明し、第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００４４】
第３の係合部材５２５は、全長に渡って同じ径を有する円柱形状であって、雄ねじが切られた外周面を有する。これにより、第３の係合部材５２５と移動頭部２３１との接合面積が小さくなり、第３の係合部材５２５と移動頭部２３１との間に生じる摩擦力が減少する。摩擦力が減少すると、第３の係合部材５２５が回転したときに生じる回転力が移動頭部２３１に伝わりにくくなる。これにより、移動部材２２２が第３の係合部材５２５と共回りすることを防止できるため、移動部材２２２が回転しない。
【００４５】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、第３の係合部材５２５の回転につられて移動部材２２２が回転してしまうことを防止できる。
【００４６】
なお、いずれの実施形態においても、移動頭部２３１、移動軸部２３０、第１の格納部２７１、及び第２の格納部２３６は円筒形状でなくても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１００  内視鏡装置
１１０  可撓部
１１１  遠位端
１１２  近位端
１２０  操作部
１３０  コネクタ
２００  共焦点ユニット
２１０  移動側ユニット
２１１  光学レンズ
２１２  走査用アクチュエータ
２１３  光ファイバ
２１６  カバーガラス
２２０  固定側ユニット
２２１  ケーシング
２２２  移動部材
２２３  バネ
２２４  移動用アクチュエータ
２２５  第１の係合部材
２２６  内周面
２２７  係合軸部
２２８  第１の係合頭部
２２９  第１の管状部
２３０  移動軸部
２３１  移動頭部
２３２  第２の管状部
２３３  第１の開口
２３４  第２の開口
２３５  接合軸
２３６  第２の格納部
２３７  ハーネス
２７１  第１の格納部
４２５  第２の係合部材
４２８  第２の係合頭部
４２９  第３の管状部
Ｘ  中心軸
【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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