JP2006346153A

JP2006346153A - 電子内視鏡用光源装置及び電子内視鏡装置

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Publication number: JP2006346153A
Application number: JP2005176098A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Ito; 俊一伊藤
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: DE102006027831A1; DE102006027831B4; US7651255B2; US20060287581A1; JP4694280B2

Abstract

【課題】遊星歯車機構の入力ギヤと位相差モータの出力ギヤの間のバックラッシュ、及び位相差モータとその出力ギヤの間のバックラッシュを従来より少なくした電子内視鏡用光源装置及び電子内視鏡装置を提供する。
【解決手段】第一遊星ギヤ機構の第一内歯ギヤ５１を固定して、第一太陽ギヤ５３を一方の開口角制御回転板４２と一緒にモータＭ１で回転駆動し、第二太陽ギヤ６６と他方の開口角制御回転板４１とを一緒に回転させ、第二内歯ギヤ６８の外周面に形成した入力用歯部７２と、位相差モータの駆動軸７５に直接固着した出力ギヤ７３とに、弾性材料からなる環状の無端タイミングベルトＢを緊張状態で掛け回し、該タイミングベルトの内周面に形成した噛合部Ｂ１を該入力用歯部及び出力ギヤに噛合する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の開口角制御回転板を用いた電子内視鏡用光源装置及び電子内視鏡装置に関する。

従来の電子内視鏡においては、適切な調光を行うために、例えば特開昭６２−６９２２２号公報に開示された内視鏡記録装置が提案されていた。この装置は、内視鏡用光源の照射光軸との軸間距離を変更可能な回転軸を備えるロータリシャッタを有している。このロータリシャッタは、回転したときに半径方向各部位において周速差を生じるような、または開口率が変化するような形状となっており、軸間距離を変更することにより、この周速差を利用して調光を行うものである。

上述の特開昭６２−６９２２２号公報記載の装置では、調光は可能であるものの、ロータリシャッタの構成が複雑であり、ロータリシャッタと内視鏡用光源の照射光軸との軸間距離を変更する機構が必要であって、製造にコスト及び手間がかかる。さらに、この構成を実現するにはロータリシャッタの外径を入射光の光束の数倍にしなければならず、ロータリシャッタが大型化せざるを得ない。また、ロータリシャッタの各部において開口率を変化させるためにその回転軸に関して非対称な形状とすると、回転中心と重心が不一致となって回転中のバランスが崩れてしまい、照明光の出射が所望のものとならないとともに、ロータリシャッタ及びその周辺に配置された部材の破損を招くおそれがある。

以上の問題意識に基づき、本出願人は、光源と、回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光するまたはライトガイドへ向けて出射する開口角制御回転板と、を備え、前記開口角制御回転板は、一体化して回転可能であって、それぞれが回転方向に遮光部と開口部を交互に備えた一対の同軸の開口角制御回転板を有し、前記一対の開口角制御回転板を互いに相対回転させて前記ロータリシャッタ全体としての開口部の開口角を変更することにより、出射光量を調整する電子内視鏡用光源装置を提案した（特願２００５−２６５６８号）。

この特願２００５−２６５６８号の発明は一対の遊星歯車機構を具備しており、各遊星歯車機構をチョッパモータとチョッパモータとは別個の位相差モータとで回転駆動させ、さらに、各遊星歯車機構と一対の開口角制御回転板とをそれぞれ連係させている。従って、チョッパモータのみを回転させると、一対の開口角制御回転板が同じ回転速度で回転し開口部の開口角が一定状態に保たれる。一方、チョッパモータと位相差モータを共に回転させると、一対の開口角制御回転板の間の回転速度に差が生じ、一対の開口角制御回転板が開口部の開口角を変化させながら回転する。
特開昭６２−６９２２２号公報特公平７−８５１３２号公報

特願２００５−２６５６８号の発明では、位相差モータの出力ギヤと、位相差モータに対応する遊星歯車機構の入力ギヤとが噛合しているため、この出力ギヤと入力ギヤの間にバックラッシュが生じてしまう。このようにバックラッシュが生じると、一対の開口角制御回転板の回転制御を正確に行えなくなってしまう。
また、このような問題は、位相差モータと上記出力ギヤの間に複数のギヤからなるギヤ機構を介在させ、位相差モータの回転力を減速または増速させながら伝達する場合にも同様に生じる。

本発明は、遊星歯車機構を利用して一対の開口角制御回転板の回転制御を行う電子内視鏡用光源装置において、遊星歯車機構の入力ギヤと位相差モータの出力ギヤの間のバックラッシュ、及び位相差モータとその出力ギヤの間のバックラッシュを従来より少なくすることにより、一対の開口角制御回転板の回転制御の正確性を高めた電子内視鏡用光源装置及び電子内視鏡装置を得ることを目的とする。

本発明の電子内視鏡用光源装置は、光源と、回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光しまたはライトガイドへ向けて出射するロータリシャッタと、を備え、前記ロータリシャッタは、相対回転と一体回転が選択して可能でそれぞれが回転方向に遮光部と開口部を交互に備えた一対の同軸の開口角制御回転板を有し、前記一対の開口角制御回転板を相対回転させて前記ロータリシャッタ全体としての開口部の開口角を変更させ一体化して回転させることにより出射光量を調整する電子内視鏡用光源装置であって、ロータリシャッタの回転軸と同軸の固定ギヤである第一内歯ギヤ、この第一内歯ギヤと同軸でありモータにより一方の開口角制御回転板と一緒に回転させられる第一太陽ギヤ、及びこの第一内歯ギヤと第一太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤ、を有する第一遊星ギヤ機構と；ロータリシャッタの回転軸と同軸で第一内歯ギヤと同一仕様の第二内歯ギヤ、この第二内歯ギヤと同軸で第一太陽ギヤと同一仕様であり他方の開口角制御回転板とを一緒に回転する第二太陽ギヤ、及びこの第二内歯ギヤと第二太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤと同一仕様の第二遊星ギヤを有する第二遊星ギヤ機構と；第一と第二の遊星ギヤを、第一と第二の内歯ギヤに対して同一位相位置に保持しかつ該第一と第二の遊星ギヤの相対回転を自由にして支持する、ロータリシャッタの回転軸を中心に回動自由なキャリアと；を有し、上記モータとは別個の位相差モータの駆動軸に固着した出力ギヤと、第二内歯ギヤの外周面に形成した入力用歯部とに、弾性材料からなる無端タイミングベルトを掛け回し、該タイミングベルトの内周面に形成した噛合部を該入力用歯部及び出力ギヤに噛合したことを特徴としている。

別の態様によれば、本発明の電子内視鏡用光源装置は、光源と、回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光しまたはライトガイドへ向けて出射するロータリシャッタと、を備え、前記ロータリシャッタは、相対回転と一体回転が選択して可能でそれぞれが回転方向に遮光部と開口部を交互に備えた一対の同軸の開口角制御回転板を有し、前記一対の開口角制御回転板を相対回転させて前記ロータリシャッタ全体としての開口部の開口角を変更させ一体化して回転させることにより出射光量を調整する電子内視鏡用光源装置であって、ロータリシャッタの回転軸と同軸の第一内歯ギヤ、この第一内歯ギヤと同軸でありモータにより一方の開口角制御回転板と一緒に原動駆動される第一太陽ギヤ、及びこの第一内歯ギヤと第一太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤを有する第一遊星ギヤ機構と；ロータリシャッタの回転軸と同軸で第一内歯ギヤと同一仕様の固定ギヤである第二内歯ギヤ、この第二内歯ギヤと同軸で第一太陽ギヤと同一仕様であり他方の開口角制御回転板と一緒に回転する第二太陽ギヤ、及びこの第二内歯ギヤと第二太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤと同一仕様の第二遊星ギヤを有する第二遊星ギヤ機構と；第一と第二の遊星ギヤを、第一と第二の内歯ギヤに対して同一位相位置に保持しかつ該第一と第二の遊星ギヤの相対回転を自由にして支持する、ロータリシャッタの回転軸を中心に回動自由なキャリアと；を有し、上記モータとは別個の位相差モータの駆動軸に固着した出力ギヤと、第一内歯ギヤの外周面に形成した入力用歯部とに、弾性材料からなる無端タイミングベルトを掛け回し、該タイミングベルトの内周面に形成した噛合部を該入力用歯部及び出力ギヤに噛合したことを特徴としている。
この態様では、ギヤ軸受によって第一内歯ギヤを回転自在に支持するのが好ましい。

いずれの態様でも、光源装置の他に、操作部と、該操作部から延び、観察対象内部に挿入される挿入部と、前記操作部及び前記挿入部に内挿され、その先端が前記挿入部先端まで延びるライトガイドと、前記ライトガイドに照明光を与える前記光源装置と、を備えることにより電子内視鏡装置が得られる。

本発明によると、遊星歯車機構の入力ギヤと位相差モータの出力ギヤの間のバックラッシュが従来より少なくなり、さらに位相差モータの駆動軸と出力ギヤの間にはバックラッシュが存在しないので、一対の開口角制御回転板の回転制御を従来より正確に行うことが可能になる。

以下、本発明の第一の実施形態を、図１〜図５を参照しつつ詳しく説明する。
図１に示すように、本実施形態の電子内視鏡１は、操作者が把持する操作部１１と、この操作部１１から延出する細長で可撓性を有する挿入部１２と、操作部１１から延出するユニバーサルチューブ１３と、ユニバーサルチューブ１３の端部に接続されたコネクタ部１４と、を備えている。操作部１１、挿入部１２、ユニバーサルチューブ１３、及びコネクタ部１４の内部にはライトガイド（導光ファイバ）２０が配設されており、ライトガイド２０の先端は挿入部１２の先端に設けられた照明光学系（図示略）に接続されており、照明光学系は電子内視鏡１外部に向けて照明光を発する。
電子内視鏡１のコネクタ部１４は光源装置（ビデオプロセッサ）３０に接続されている。光源装置３０のケース３３内にはランプ（光源）３１が配置されており、このランプ３１が出射した照明光は、ライトガイド２０の入射端面２０ａからライトガイド２０に入り、ライトガイド２０を通って挿入部１２先端の上記照明光学系から電子内視鏡１の外部へ出射される。観察部位によって反射された照明光（反射光）は、挿入部１２先端にも受けられた対物光学系１５から挿入部１２内に入射して、挿入部１２の先端部に内蔵されたＣＣＤ（固体撮像素子）１６（図２参照）に電荷として蓄積される。ＣＣＤ１６の全画素データは画像処理装置１８に送られ、この画素データは画像処理装置１８で処理され、画素データに基づく画像が表示装置（ディスプレイ）１９に表示される。

光源装置３０は、ランプ３１のほか、ランプ３１から出射した照明光（３１ａは光軸である）の調光及び遮光が可能な調光装置としてのロータリシャッタ４０と、ランプ３１から出射した光を集光してライトガイド２０の入射端面２０ａに導く集光レンズ３４と、ロータリシャッタ４０を駆動するための駆動機構ＤＭ１とを備えている。

図３に示すように、ロータリシャッタ４０は略同一外形形状を備える第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２とを有する。
図３（ａ）に示す第一開口角制御回転板４１は、光軸３１ａに対して直交するアルミニウム製の平板状部材であり、円形の円盤部４１ａと、これに連続する一対の遮光部４１ｅと遮光部４１ｆとを備える。円盤部４１ａの中心部には、円形の中心孔４１ｂが穿設されている。遮光部４１ｅと遮光部４１ｆは、円盤部４１ａの中心４１ｈに関して対称であり、それぞれ中心４１ｈを中心とする中心角９０°の略扇形をなしており、遮光部４１ｅと遮光部４１ｆの間には、中心４１ｈを中心とする中心角９０°の開口部４１ｃ、４１ｄが形成されている。図３（ａ）に示すように、中心４１ｈから遮光部４１ｅ及び遮光部４１ｆの外周縁までの直線距離（＝第一開口角制御回転板４１の半径）はＲ４１である。

一方、図３（ｂ）に示す第二開口角制御回転板４２は、光軸３１ａに対して直交するアルミニウム製の平板状部材であり、中央の円盤部４２ａと一対の遮光部４２ｅと遮光部４２ｆとを備えている。遮光部４２ｅと遮光部４２ｆは、円盤部４２ａの中心４２ｈに関して対称であり、それぞれ中心４２ｈを中心とする中心角９０°の略扇形をなしており、遮光部４２ｅと遮光部４２ｆの間には、中心４２ｈを中心とする中心角９０°の開口部４２ｃ、開口部４２ｄが形成されている。図３（ｂ）に示すように、中心４２ｈから遮光部４２ｅ及び遮光部４２ｆの外周縁までの直線距離（＝第二開口角制御回転板４２の半径）はＲ４２（＜Ｒ４１）である。
ここで半径Ｒ４１及び半径Ｒ４２は、ランプ３１からロータリシャッタ４０に入射する照明光の光束の直径と同じ又はそれ以上として設定する。この条件を満たせばＲ４１＝Ｒ４２であってもよいし、Ｒ４１＜Ｒ４２であってもよい。また、図示した第一開口角制御回転板４１及び第二開口角制御回転板４２では、中心４１ｈと中心４２ｈを中心として中心角９０°の開口部及び遮光部を構成したが、９０°以外の中心角を備える円弧とすることもできるし、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２の形状が異なっていてもよい。

図３（ｃ）に示すように、第一開口角制御回転板４１の中心４１ｈと第二開口角制御回転板４２の中心４２ｈを一致（重合）させ、Ｘ軸（水平方向）とＹ軸（鉛直方向）からなる座標平面において、第一開口角制御回転板４１を、その遮光部４１ｅと遮光部４１ｆが第一象限と第３象限内にそれぞれ収まるように配置し、かつ、第二開口角制御回転板４２を、その遮光部４２ｅと遮光部４２ｆが遮光部４１ｅと遮光部４１ｆに対してそれぞれ反時計回り（回転方向は、集光レンズ３４からランプ３１側を見たときの方向を基準としている。図１及び図４の矢印Ａ参照。以下、第二の実施形態でも同様。図６の矢印Ａ参照）に角度α（度）だけずれるように配置すると、開口部４１ｃ及び開口部４１ｄの一部が遮光部４２ｅ及び遮光部４２ｆによって遮蔽される。これによって、ロータリシャッタ４０が構成する開口部４０ｃ、４０ｄは、中心４１ｈ、中心４２ｈに関して対称であって、中心角（開口角）θが（９０−α）度の略扇形状となる。図示は省略してあるが、この開口角θは、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２を相対回転させることにより０〜９０度（０度が最小開口角、９０度が最大開口角）の範囲で変化させることができる。

次に、図４及び図５を参照しながら駆動機構ＤＭ１について説明する。
第一開口角制御回転板４１及び第二開口角制御回転板４２に対して直交する（光軸３１ａと平行な）駆動軸（回転軸）５０は、第一開口角制御回転板４１の中心に穿設された中心孔４１ｂを相対回転可能に貫通しており（駆動軸５０上と駆動軸５０の延長線上に上記中心４１ｈと中心４２ｈがそれぞれ位置する）、その一端が第二開口角制御回転板４２の中心４２ｈに固着されている。駆動軸５０の他端には、光源装置３０のケース３３に固定されたパルスモータからなるチョッパモータ（モータ）Ｍ１の駆動軸が同心的に固着され（矢印Ａ方向に見たときに同心をなす。以下、同心という場合は矢印Ａ方向に見たときをいう）、チョッパモータＭ１が駆動すると駆動軸５０がその軸心回りに回転する。駆動軸５０の周囲には、駆動軸５０と同心をなす円環状をなし、かつ、光源装置３０のケース３３に固定された内歯ギヤ（第一内歯ギヤ）５１が位置している（内歯ギヤ５１が固定部材であることを示すために、図４では内歯ギヤ５１にハッチングを付している）。この内歯ギヤ５１は、その内周面全体に等ピッチの６０枚の内周歯５２を具備している（内周歯５２の具体的な形状の図示は便宜上省略している。後述する他のギヤ部材の歯についても同様である）。駆動軸５０は、内歯ギヤ５１より小径で、かつ内歯ギヤ５１と同一平面上に位置する円形の第一太陽ギヤ５３の中心部を貫通しており、第一太陽ギヤ５３は駆動軸５０に同軸的に固着されている。この第一太陽ギヤ５３の外周面全体には等ピッチ間隔で２４枚の外周歯５４が形成されている。さらに内歯ギヤ５１と第一太陽ギヤ５３の間には、第一太陽ギヤ５３と同径で、かつ、等ピッチ間隔で１８枚の外周歯５６を具備する２つの第一遊星ギヤ５５が、第一太陽ギヤ５３に関して対称な位置に位置しており、両第一遊星ギヤ５５の外周歯５６は、内歯ギヤ５１の内周歯５２と第一太陽ギヤ５３の外周歯５４にそれぞれ噛合している。２つの第一遊星ギヤ５５の中心部には円形の取付孔５５ａがそれぞれ穿設されており、各取付孔５５ａには、駆動軸５０と平行な従動軸５７のチョッパモータＭ１側の端部近傍が嵌合固定されている。内歯ギヤ５１、第一太陽ギヤ５３、及び第一遊星ギヤ５５とチョッパモータＭ１の間には、内歯ギヤ５１の径方向を向く第一キャリア（キャリア）５８が位置しており、第一キャリア５８の中心部（回転中心）に穿設された円形の中心孔５９を駆動軸５０が相対回転可能に貫通している。第一キャリア５８の両端部には、両従動軸５７のチョッパモータＭ１側の端部が相対回転可能に嵌合する係合孔６０が穿設されている。
そして、内歯ギヤ５１、第一太陽ギヤ５３、及び第一遊星ギヤ５５によって第一遊星ギヤ機構ＧＭ１が構成されている。

両従動軸５７の第一開口角制御回転板４１側の端部は、第一キャリア５８と略同形状の第二キャリア（キャリア）６１の両端部に形成された係合孔６２に相対回転可能に嵌合している。第二キャリア６１の中心部（回転中心）には円形の取付孔（回転中心孔）６３が穿設されている。駆動軸５０の第一開口角制御回転板４１側の端部の周囲には、駆動軸５０に対して相対回転可能な回転筒６４が、駆動軸５０に対して同心的に配設されており、この回転筒６４は取付孔６３を相対回転可能に貫通している。回転筒６４のチョッパモータＭ１側の端面には、第一太陽ギヤ５３と同径で、かつ、第一太陽ギヤ５３と同一仕様の外周歯６５を備える、第一太陽ギヤ５３と同心の第二太陽ギヤ６６の中心部が同心的に固着されている。そして、第二太陽ギヤ６６の中心部に穿設された中心孔６７を駆動軸５０が貫通している。さらに、回転筒６４の第二開口角制御回転板４２側の端部は、第一開口角制御回転板４１の中心孔４１ｂに嵌合固定されており、回転筒６４の内部空間と中心孔４１ｂが連通している。第二太陽ギヤ６６の外周側には、第二太陽ギヤ６６と同心をなし、かつ、第二太陽ギヤ６６と同一平面上に位置する内外両歯ギヤ（第二内歯ギヤ）６８が駆動軸５０回りに回転可能として配設されており、内外両歯ギヤ６８の内周面には、内歯ギヤ５１と同一仕様の内周歯６９が形成されている。さらに、第二太陽ギヤ６６と内外両歯ギヤ６８の間には、第一遊星ギヤ５５と同径で、かつ第一遊星ギヤ５５と同一仕様の外周歯７１を具備する２つの第二遊星ギヤ７０が、第二太陽ギヤ６６に関して対称な位置に位置している。第二遊星ギヤ７０の中心孔７０ａには、従動軸５７が回転可能に嵌合しており、両第二遊星ギヤ７０の外周歯７１は、内外両歯ギヤ６８の内周歯６９と第二太陽ギヤ６６の外周歯６５にそれぞれ噛合している。さらに、内外両歯ギヤ６８の外周面全体には等ピッチ間隔で多数の外周歯（入力用歯部）７２が形成されている。

内外両歯ギヤ６８の近傍には光源装置３０のケース３３に固定されたパルスモータからなる位相差モータＭ２が位置しており、位相差モータＭ２に突設された駆動軸５０と平行な駆動軸（出力軸）７５には、内外両歯ギヤ６８と同一平面上に位置する駆動ギヤ（出力ギヤ）７３の中心部が直接固着されている。この駆動ギヤ７３の外周面全体には等ピッチ間隔の外周歯７４が形成されている。さらに、内外両歯ギヤ６８の外周歯７２と駆動ギヤ７３の外周歯７４とには、ゴム等の弾性材料からなる環状の無端タイミングベルトＢが緊張状態で掛け回されており、その内周面全体に等ピッチ間隔（外周歯７２及び外周歯７４とピッチが等しい）で形成された内周歯（噛合部）Ｂ１が外周歯７２と外周歯７４とに噛合している。このように駆動ギヤ７３（外周歯７４）と内外両歯ギヤ６８（外周歯７２）は無端タイミングベルトＢによって連係されている。
そして、第二太陽ギヤ６６、内外両歯ギヤ６８、及び第二遊星ギヤ７０によって第二遊星ギヤ機構ＧＭ２が構成されている。

図２に示すように、チョッパモータＭ１の本体及び位相差モータＭ２の本体からはハーネス（配線）Ｍ１ａ、Ｍ２ａが延びており、ハーネスＭ１ａ、Ｍ２ａが、光源装置３０に内蔵されたＣＰＵ（中央演算処理装置）等によって構成されるコントローラ（制御手段）３５に電気的に接続されている。このコントローラ３５は、チョッパモータＭ１及び位相差モータＭ２を制御し、かつ、ＣＣＤ１６からの輝度信号に基づいて、被写体の輝度値を演算するものである。さらに、光源装置３０には自動調光スイッチＳ１とチョッパモータ制御ボタンＳ２と位相差モータ制御ボタンＳ３とが設けられており、これらはすべてコントローラ３５に電気的に接続されている。

次に、駆動機構ＤＭ１及びロータリシャッタ４０の動作について、主に図４及び図５を用いながら説明する。
駆動機構ＤＭ１の各構成要素には、チョッパモータＭ１及び位相差モータＭ２の駆動力が伝達されるが、駆動機構ＤＭ１の動作を理解し易くするために、まずはチョッパモータＭ１の駆動力のみを考える。
チョッパモータＭ１にパルス信号を送ってチョッパモータＭ１を時計方向に回転させると、駆動軸５０と第一太陽ギヤ５３が時計方向に速度ＳＰ１で回転する。すると、２つの第一遊星ギヤ５５が従動軸５７回りに反時計方向に自転し、かつ、駆動軸５０を中心に時計方向に公転する。さらに、従動軸５７によって第一キャリア５８との同期がとられている（内歯ギヤ５１と内外両歯ギヤ６８に対して常に同一位相位置に位置する）第二キャリア６１が時計方向に回転し、２つの第二遊星ギヤ７０が、従動軸５７回りに反時計方向に自転すると共に駆動軸５０回りに時計方向に公転する。このときの第二遊星ギヤ７０の自転速度及び公転速度は第一遊星ギヤ５５と同じである。従って、第二太陽ギヤ６６は時計方向に速度ＳＰ１で回転する。

このように第二太陽ギヤ６６は、チョッパモータＭ１から第一太陽ギヤ５３と同じ回転速度ＳＰ１を得るが、第二太陽ギヤ６６には位相差モータＭ２の駆動力も伝達されるので、実際には第二太陽ギヤ６６はＳＰ１とは異なる速度で回転する。
即ち、位相差モータＭ２にパルス信号を送って位相差モータＭ２をチョッパモータＭ１と同方向に回転させると、この回転力が内周歯Ｂ１を介して外周歯７２に伝わり、内外両歯ギヤ６８が時計方向に回転する。すると、内外両歯ギヤ６８の回転力が第二遊星ギヤ７０に伝達され、第二遊星ギヤ７０の反時計方向の自転速度及び時計方向の公転速度が、チョッパモータＭ１からの駆動力だけで回転する場合に比べて速くなる。従って、第二遊星ギヤ７０と噛合している第二太陽ギヤ６６は、第一太陽ギヤ５３の回転速度ＳＰ１より速い回転速度ＳＰ２で時計方向に回転する。
一方、位相差モータＭ２をチョッパモータＭ１と逆方向に回転させると、内外両歯ギヤ６８が反時計方向に回転し、第二遊星ギヤ７０の反時計方向の自転速度及び時計方向の公転速度がチョッパモータＭ１の駆動力のみを受ける場合より遅くなるので、第二太陽ギヤ６６の時計方向の自転速度は、上記ＳＰ１より遅いＳＰ３となる。

このように第二太陽ギヤ６６の回転速度ＳＰ２（ＳＰ３）と第一太陽ギヤ５３の回転速度ＳＰ１の間に差が生じると、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２の回転速度に差が生じるので、開口部４０ｃと開口部４０ｄの開口角θが０°〜９０°の範囲内で徐々に変化する。

本実施形態の光源装置３０は、このような動作を行う駆動機構ＤＭ１を利用した自動調光及び手動調光が可能である。自動調光及び手動調光は、電子内視鏡１の挿入部１２を観察対象たる患者体内へ挿入し、ランプ３１で生じた照明光を照明光学系から観察部位に照射して、コントローラ３５がＣＣＤ１６からの輝度信号に基づいて観察部位の輝度を常に検知した状態で行う。
自動調光スイッチＳ１をＯＮにすると、自動調光スイッチＳ１から指令を受けたコントローラ３５が、ＣＣＤ１６からの輝度信号に基づいてチョッパモータＭ１及び位相差モータＭ２にパルス信号を自動送信し、チョッパモータＭ１及び位相差モータＭ２の回転速度及び回転方向を自動制御する。すると、開口部４０ｃと開口部４０ｄの開口角θが０°〜９０°の間で変化するので、ロータリシャッタ４０を通過する照明光量が変化して、観察部位の輝度値が常に所望値となる。

手動調光は、自動調光スイッチをＯＦＦにした上で、チョッパモータ制御ボタンＳ２と位相差モータ制御ボタンＳ３を手動操作し、コントローラ３５からチョッパモータＭ１及び位相差モータＭ２にパルス信号を送ることにより行う。
この場合はまず、チョッパモータ制御ボタンＳ２と位相差モータ制御ボタンＳ３を手動操作して、チョッパモータＭ１及び位相差モータＭ２を回転させる。そして、開口部４０ｃと開口部４０ｄの開口角θが所望値となったら、位相差モータ制御ボタンＳ３により位相差モータＭ２を停止させ、開口部４０ｃと開口部４０ｄの開口角θを該所望値に保持する。このように位相差モータＭ２から第二太陽ギヤ６６への駆動力を遮断し、チョッパモータＭ１だけで第二太陽ギヤ６６を回転させると、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２は所望の開口角θを保ったまま同じ方向に同じ速度で回転する。さらに、チョッパモータ制御ボタンＳ２と位相差モータ制御ボタンＳ３を操作することにより、チョッパモータＭ１と位相差モータＭ２の回転速度を調整できるので、術者はライトガイド２０に送る照明光の光量を手動により自由に調整できる。

以上説明した本実施形態によれば、駆動ギヤ７３の外周歯７４と内外両歯ギヤ６８の外周歯７２とに弾性材料からなる無端タイミングベルトＢの内周歯Ｂ１を噛合し、この無端タイミングベルトＢによって駆動ギヤ７３の回転力を内外両歯ギヤ６８に伝達しているので、駆動ギヤ７３（外周歯７４）と内外両歯ギヤ６８（外周歯７２）の間にはバックラッシュは殆ど存在しない。従って、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２の回転制御を従来より正確に行うことが可能である。
さらにステップ角の小さいパルスモータ（例えばステップ角１．８°）を位相差モータＭ２として利用すれば、位相差モータＭ２と駆動ギヤ７３の間にギヤ機構（減速機構）を介在させなくても、位相差モータＭ２の回転力を低い回転速度として内外両歯ギヤ６８（外周歯７２）に伝達できる。ギヤ機構（減速機構）を利用する場合は、ギヤ機構を構成するギヤ同士のバックラッシュ、及びギヤ機構の出力ギヤと駆動ギヤ７３の間のバックラッシュによって、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２の回転制御の正確性が低下してしまう。しかし、ステップ角の小さいパルスモータを利用すれば、駆動ギヤ７３の低速回転を可能にしつつパルスモータ（位相差モータＭ２）の駆動軸７５に駆動ギヤ７３を直接固着できるので、位相差モータＭ２と駆動ギヤ７３の間にバックラッシュが存在しなくなるというメリットが得られる。
さらに、駆動機構ＤＭ１のチョッパモータＭ１と位相差モータＭ２の本体は回転せず、それぞれのハーネス（配線）Ｍ１ａ、Ｍ２ａがチョッパモータＭ１及び位相差モータＭ２の回転に伴って捻れたり曲折したりしないので、ハーネスＭ１ａ、Ｍ２ａに対して特別な処理を行う必要がなくなる。

次に、本発明の第二の実施形態について主に図６から図８を参照しながら説明する。なお、第一の実施形態と異なるのは駆動機構ＤＭ２のみなので、第一の実施形態と同じ部材には同じ符合を付すに止めて、その詳細な説明は省略する。
駆動軸５０及びチョッパモータＭ１の駆動軸の周囲には、光源装置３０のケース３３に固定された固定軸受（ギヤ軸受）ＡＳが位置している。固定軸受ＡＳは、駆動軸５０及びチョッパモータＭ１の駆動軸と同心をなし両端が開口する円筒形状の部材である。内外両歯ギヤ（第一内歯ギヤ）８０は略円筒形状であり、そのチョッパモータＭ１側の壁面の中心部には、駆動軸５０と同心をなす円筒状嵌合部８０ａが一体的に形成されている。そして、この円筒状嵌合部８０ａが固定軸受ＡＳに、駆動軸５０回りに相対回転可能として嵌合している（円筒状嵌合部８０ａの内径と固定軸受ＡＳの外径は同一である）。内外両歯ギヤ８０は内歯ギヤ５１と同径であり、その第一開口角制御回転板４１側の端面には、駆動軸５０と同心をなす円形開口が形成されている。そして、この円形開口全周には内周歯５２と同一仕様の内周歯８１が形成されており、第一開口角制御回転板４１側の端部の外周面全体には、外周歯７２と同一仕様の外周歯８２が形成されている。

内外両歯ギヤ８０の近傍には光源装置３０のケース３３に固定された、パルスモータからなる第一の実施形態と同様の位相差モータＭ２が位置している（位相差モータＭ２は、駆動軸７５と駆動ギヤ７３を具備している）。この駆動ギヤ７３の外周面全体に等ピッチ間隔で形成された外周歯７４と内外両歯ギヤ８０の外周歯８２とには無端タイミングベルトＢが緊張状態で掛け回されており、無端タイミングベルトＢの内周歯Ｂ１が外周歯８２と外周歯７４とに噛合している（内周歯Ｂ１のピッチは外周歯８２及び外周歯７４のピッチと同一）。このように駆動ギヤ７３（外周歯７４）と内外両歯ギヤ８０（外周歯８２）は無端タイミングベルトＢによって連係されている。

内歯ギヤ（第二内歯ギヤ）８３は内外両歯ギヤ６８と同径で、その内周面全体には内周歯６９と同一仕様の内周歯８４が形成されており、第二太陽ギヤ６６と同心をなしている。この内歯ギヤ８３は光源装置３０のケース３３に固定されており回転不能である（内歯ギヤ８３が固定部材であることを示すために、図６では内歯ギヤ８３にハッチングを付している）。
本実施形態では、内外両歯ギヤ８０、第一太陽ギヤ５３、及び第一遊星ギヤ５５によって第一遊星ギヤ機構ＧＭ１が構成されており、第二太陽ギヤ６６、内外両歯ギヤ８３、及び第二遊星ギヤ７０によって第二遊星ギヤ機構ＧＭ２が構成されている。

次に、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２の回転動作について説明する。
まず、自動調光スイッチＳ１をＯＮにした場合について説明する。
コントローラ３５がＣＣＤ１６からの輝度信号に基づいてチョッパモータＭ１を回転させると、チョッパモータＭ１の回転力は、第一の実施形態と同じ経路で第二太陽ギヤ６６に伝わるので、第一太陽ギヤ５３、第二太陽ギヤ６６、及び第二開口角制御回転板４２が全てＳＰ１の速度で回転する。コントローラ３５がＣＣＤ１６からの輝度信号に基づいて、位相差モータＭ２をチョッパモータＭ１と同方向に回転させると、内外両歯ギヤ８０が第一遊星ギヤ５５の自転方向とは逆向きに回転し、第一遊星ギヤ５５の自転速度及び公転速度が増速されるので、第一太陽ギヤ５３及び駆動軸５０の回転速度は第二太陽ギヤ６６の自転速度ＳＰ１より速いＳＰ２となる。すると、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２の間に回転速度差が生じ、開口部４０ｃと開口部４０ｄの開口角θが０°〜９０°の範囲で変化するので、ロータリシャッタ４０を透過する照明光量が自動的に変化し、観察部位が常に所望の輝度値となる。
一方、コントローラ３５がＣＣＤ１６からの輝度信号に基づいて位相差モータＭ２をチョッパモータＭ１と逆方向に回転させると、内外両歯ギヤ８０の回転方向と第一遊星ギヤ５５の自転方向が同じになり、第一遊星ギヤ５５の自転速度及び公転速度は位相差モータＭ２が停止している場合より遅くなり、第一太陽ギヤ５３及び駆動軸５０の回転速度ＳＰ３はＳＰ１より遅くなる。すると、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２の間に回転速度差が生じ、開口部４０ｃと開口部４０ｄの開口角θが０°〜９０°の範囲で変化するので、ロータリシャッタ４０を透過する照明光量が自動的に変化し、観察部位が常に所望の輝度値となる。

一方、自動調光スイッチをＯＦＦにした上で、チョッパモータ制御ボタンＳ２と位相差モータ制御ボタンＳ３を操作すれば、本実施形態でも手動調光を行える。
チョッパモータ制御ボタンＳ２と位相差モータ制御ボタンＳ３を手動操作して、チョッパモータＭ１及び位相差モータＭ２を回転させ、開口部４０ｃと開口部４０ｄの開口角θが所望値となったら、位相差モータ制御ボタンＳ３を操作して位相差モータＭ２を停止させ、その後はチョッパモータＭ１のみによって第一太陽ギヤ５３を回転させる。このように位相差モータＭ２が停止して内外両歯ギヤ８０を固定し、チョッパモータＭ１の駆動力のみによって駆動機構ＤＭ２を動作させると、上述のように第一太陽ギヤ５３と第二太陽ギヤ６６が同じ方向に同じ速度ＳＰ１で回転し、第一開口角制御回転板４１と第二開口角制御回転板４２が所望の開口角θを保ったまま同方向に回転する。従って、術者はライトガイド２０に送る照明光の光量を手動により自由に調整できる。

このような本実施形態によれば、固定軸受ＡＳが内外両歯ギヤ８０の円筒状嵌合部８０ａの軸受けとして機能しているので、内外両歯ギヤ８０の重量は駆動軸５０には伝わらない。従って、内外両歯ギヤ６８の重量が第二遊星ギヤ７０を介して駆動軸５０に伝わる第一の実施形態の駆動機構ＤＭ１に比べて、駆動軸５０やチョッパモータＭ１に掛かる負荷を軽減できる。

以上、本発明について上記各実施形態及び各変形例を参照しつつ説明したが、本発明は第一及び第二の実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
例えば、第一の実施形態において、内外両歯ギヤ６８を第二の実施形態の内外両歯ギヤ８０と同様に略円筒形状とし、その円筒状嵌合部を、回転筒６４で回転自在に支持してもよい。このようにすれば、内外両歯ギヤ６８の重量が第二遊星ギヤ７０を介して駆動軸５０に伝わらなくなるので、駆動軸５０やチョッパモータＭ１に掛かる負荷を軽減できる。

本発明の第一の実施形態に係る電子内視鏡の内部構成を示す概略図である。電子内視鏡の構成を示すブロック図である。（ａ）は第一開口角制御回転板の正面図、（ｂ）は第二開口角制御回転板の正面図、（ｃ）はロータリシャッタの正面図である。駆動機構を概念的に示した分解斜視図である。駆動機構及びその周辺部材の模式図である。第二の実施形態の駆動機構の分解斜視図である。図６のVII−VII矢線に沿う断面図である。駆動機構及びその周辺部材の模式図である。

符号の説明

１電子内視鏡
１５対物光学系（撮像手段）
１６ＣＣＤ（撮像手段）
１８画像処理装置
１９表示装置
２０ライトガイド
２２２３環状段部（回転中心突部）
２５環状突部
２６中心孔
２７環状凹部
２８円弧状接触部材（円弧状支持部材）
２９円弧状溝
３０光源装置
３１ランプ（光源）
３１ａ光軸
３３ケース
３５コントローラ（制御手段）
３６固定軸受
３７回転軸受
３８回転軸受
４０ロータリシャッタ
４１第一開口角制御回転板
４１ａ円盤部
４１ｂ中心孔
４１ｃ４１ｄ開口部
４１ｅ４１ｆ遮光部
４１ｈ中心
４２第二開口角制御回転板
４２ａ円盤部
４２ｂ中心孔
４２ｃ４２ｄ開口部
４２ｅ４２ｆ遮光部
４２ｈ中心
５０駆動軸（回転軸）
５１内歯ギヤ（第一内歯ギヤ）
５２内周歯
５３第一太陽ギヤ
５４外周歯
５５第一遊星ギヤ
５５ａ取付孔
５６外周歯
５７従動軸
５８第一キャリア（キャリア）
５９中心孔
６０係合孔
６１第二キャリア（キャリア）
６２係合孔
６３取付孔
６４回転筒（キャリア軸受）
６４ａ中心孔
６５外周歯
６６第二太陽ギヤ
６６ａ取付孔
６７中心孔
６８内外両歯ギヤ（第二内歯ギヤ）
６９内周歯
７０第二遊星ギヤ
７０ａ中心孔
７１外周歯
７２外周歯（入力用歯部）
７３駆動ギヤ（出力ギヤ）
７４外周歯
７５駆動軸
８０内外両歯ギヤ（第一内歯ギヤ）
８０ａ円筒状嵌合部
８１内周歯
８２外周歯
８３内歯ギヤ（第二内歯ギヤ）
８４内周歯
ＡＳ固定軸受（ギヤ軸受）
Ｂ無端タイミングベルト
Ｂ１内周歯（噛合部）
ＤＭ１ＤＭ２駆動機構
ＧＭ１第一遊星ギヤ機構
ＧＭ２第二遊星ギヤ機構
Ｍ１チョッパモータ（モータ）
Ｍ２位相差モータ
Ｓ１自動調光スイッチ
Ｓ２チョッパモータ制御ボタン
Ｓ３位相差モータ制御ボタン

Claims

光源と、回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光しまたはライトガイドへ向けて出射するロータリシャッタと、を備え、前記ロータリシャッタは、相対回転と一体回転が選択して可能でそれぞれが回転方向に遮光部と開口部を交互に備えた一対の同軸の開口角制御回転板を有し、前記一対の開口角制御回転板を相対回転させて前記ロータリシャッタ全体としての開口部の開口角を変更させ一体化して回転させることにより出射光量を調整する電子内視鏡用光源装置であって、
ロータリシャッタの回転軸と同軸の固定ギヤである第一内歯ギヤ、この第一内歯ギヤと同軸でありモータにより一方の開口角制御回転板と一緒に回転させられる第一太陽ギヤ、及びこの第一内歯ギヤと第一太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤ、を有する第一遊星ギヤ機構と；
ロータリシャッタの回転軸と同軸で第一内歯ギヤと同一仕様の第二内歯ギヤ、この第二内歯ギヤと同軸で第一太陽ギヤと同一仕様であり他方の開口角制御回転板とを一緒に回転する第二太陽ギヤ、及びこの第二内歯ギヤと第二太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤと同一仕様の第二遊星ギヤを有する第二遊星ギヤ機構と；
第一と第二の遊星ギヤを、第一と第二の内歯ギヤに対して同一位相位置に保持しかつ該第一と第二の遊星ギヤの相対回転を自由にして支持する、ロータリシャッタの回転軸を中心に回動自由なキャリアと；
を有し、
上記モータとは別個の位相差モータの駆動軸に固着した出力ギヤと、第二内歯ギヤの外周面に形成した入力用歯部とに、弾性材料からなる無端タイミングベルトを掛け回し、該タイミングベルトの内周面に形成した噛合部を該入力用歯部及び出力ギヤに噛合したことを特徴とする電子内視鏡用光源装置。
光源と、回転軸が前記光源の光軸と平行に配置され、前記光源から入射した照明光を遮光しまたはライトガイドへ向けて出射するロータリシャッタと、を備え、前記ロータリシャッタは、相対回転と一体回転が選択して可能でそれぞれが回転方向に遮光部と開口部を交互に備えた一対の同軸の開口角制御回転板を有し、前記一対の開口角制御回転板を相対回転させて前記ロータリシャッタ全体としての開口部の開口角を変更させ一体化して回転させることにより出射光量を調整する電子内視鏡用光源装置であって、
ロータリシャッタの回転軸と同軸の第一内歯ギヤ、この第一内歯ギヤと同軸でありモータにより一方の開口角制御回転板と一緒に原動駆動される第一太陽ギヤ、及びこの第一内歯ギヤと第一太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤを有する第一遊星ギヤ機構と；
ロータリシャッタの回転軸と同軸で第一内歯ギヤと同一仕様の固定ギヤである第二内歯ギヤ、この第二内歯ギヤと同軸で第一太陽ギヤと同一仕様であり他方の開口角制御回転板と一緒に回転する第二太陽ギヤ、及びこの第二内歯ギヤと第二太陽ギヤに同時に噛み合う第一遊星ギヤと同一仕様の第二遊星ギヤを有する第二遊星ギヤ機構と；
第一と第二の遊星ギヤを、第一と第二の内歯ギヤに対して同一位相位置に保持しかつ該第一と第二の遊星ギヤの相対回転を自由にして支持する、ロータリシャッタの回転軸を中心に回動自由なキャリアと；
を有し、
上記モータとは別個の位相差モータの駆動軸に固着した出力ギヤと、第一内歯ギヤの外周面に形成した入力用歯部とに、弾性材料からなる無端タイミングベルトを掛け回し、該タイミングベルトの内周面に形成した噛合部を該入力用歯部及び出力ギヤに噛合したことを特徴とする電子内視鏡用光源装置。
請求項２記載の電子内視鏡用光源装置において、
ギヤ軸受によって第一内歯ギヤを回転自在に支持した電子内視鏡用光源装置。
請求項１から３のいずれか１項記載の電子内視鏡用光源装置を備える電子内視鏡装置であって、
操作部と、
該操作部から延び、観察対象内部に挿入される挿入部と、
前記操作部及び前記挿入部に内挿され、その先端が前記挿入部先端まで延びるライトガイドと、
前記ライトガイドに照明光を与える前記光源装置と、を備えることを特徴とする電子内視鏡装置。