JP5144281B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、内視鏡先端などに設けられる撮像装置に関し、特にズーム機能動作時におけるレンズの摺動をスムーズに行うことができる駆動機構を有した撮像装置に関するものである。

従来から、内視鏡では、装置先端に撮像装置を設け、この撮像装置における観察では、観察深度や倍率を変えるために、レンズを駆動するアクチュエータが設けられていた。このようなアクチュエータとしては、たとえば特許文献１に記載されているように、レンズ枠内部に移動用レンズ保持枠を挟むようにリング状の形状記憶合金（ＳＭＡ：Shape Memory Alloys）で形成されたＳＭＡ伸縮部材とバネとを内在させ、ＳＭＡ伸縮部材を加熱することによってこのＳＭＡ伸縮部材を伸長させ、移動用レンズ保持枠を摺動させてレンズを駆動するものがある。

また、他のアクチュエータとしては、たとえば特許文献２に記載されているように、密閉されたチャンバー内にレンズを保持するレンズ枠を設け、チャンバーの外側からレンズ枠を磁石で動かすようにしたものがある。

特開２００４−１８４７７５号公報 特許第３０８５４１０号明細書

しかしながら、上述した特許文献１に記載されたアクチュエータでは、ＳＭＡ伸縮部材がリング状に形成されているため、熱容量が大きく、加熱および冷却に時間がかかり、結果として伸長および短縮に時間がかかり、レンズ駆動の応答性が悪いという問題点があった。

また、上述した特許文献２に記載されたアクチュエータでも、レンズに対する気密性が高いものの、レンズ駆動は、チャンバー内の磁石によるのみであり、大きな磁石を用いないと応答性が良くなく、小型化を促進することができないという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レンズに対する気密性を維持しつつ、応答性の高いレンズ駆動を行うことができる小型の撮像装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる撮像装置は、形状記憶合金で形成される形状記憶合金ワイヤと前記形状記憶合金ワイヤの収縮方向とは逆方向に力が働くように設置されたバネを含む弾性体とからなるアクチュエータを用いて、レンズを光軸方向に摺動させる駆動機構を有した撮像装置であって、前記形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向とは反対方向に前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ用磁石を、前記移動調整レンズ枠の摺動方向に対峙して設けたことを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像装置は、形状記憶合金で形成される形状記憶合金ワイヤと前記形状記憶合金ワイヤの収縮方向とは逆方向に力が働くように設置されたバネを含む弾性体とからなるアクチュエータを用いて、レンズを光軸方向に摺動させる駆動機構を有した撮像装置であって、前記形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向とは反対方向に前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ用磁石を、前記磁石の摺動方向に対峙して設けたことを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記速度アップ用磁石に近接配置され、前記移動レンズ枠の摺動方向に対峙して設けられた磁性体を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記速度アップ用磁石は、前記移動調整レンズ枠の摺動範囲の端部側に設けられたことを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記弾性体は、前記移動調整レンズ枠の光軸方向に沿う先端側あるいは後端側に設けられたことを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記摺動レンズ枠の外部に設けられ、前記移動調整レンズ枠を磁力によって引き付け、前記移動調整レンズ枠の摺動範囲において該移動調整レンズ枠を光軸方向の所望位置に保持する固定磁石を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記移動調整レンズ枠と接触する当接リングの向かい合う面が互いにテーパ形状もしくは、テーパ形状と突起部とを有した形状よりなり、前記移動調整レンズ枠を回転させることにより、前記移動調整レンズ枠と前記当接リングとの接触位置が変わり、前記移動調整レンズ枠の摺動範囲が変えられることを特徴とする。

この発明にかかる撮像装置は、形状記憶合金で形成される形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向の反対方向への前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ部材を設けるようにしたので、形状記憶合金ワイヤを伸長させて移動調整レンズ枠を駆動させる場合であっても、簡易な構成で、高い応答性を得ることができるとともに、レンズに対する気密性を維持することができる小型の撮像装置を実現できる。

以下、図面を参照して、この発明にかかる撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかる撮像装置が搭載される内視鏡装置の概要構成を示す図である。図１において、この内視鏡装置は、体腔内の画像を撮像する機能を備えた内視鏡１０１と、この画像を撮像するための照明光を内視鏡１０１に入射する光源装置１０５と、内視鏡１０１から伝送された画像信号に対して所定の画像処理を行い、この画像信号に対応する観察画像を構築するビデオプロセッサ１０６と、ビデオプロセッサ１０６によって構築された観察画像を表示するモニタ１０７とを有する。

内視鏡１０１は、湾曲操作や管路系の制御を行う操作部１０２と、その基端側が操作部１０２に接続されて体腔内に挿入される挿入部１０３と、操作部１０２から延出されて先端にコネクタ部１０４を有するユニバーサルコード１０３ａとを有する。コネクタ部１０４は、光源装置１０５とビデオプロセッサ１０６とに所定のコネクタを介して接続されるようになっている。ビデオプロセッサ１０６は、モニタ１０７に接続されている。挿入部１０３は、可撓性を有するチューブ１０８と、そのチューブ１０８の先端側に設けられた湾曲部１０９と、その湾曲部１０９の先端側に設けられた先端部１とが設けられている。先端部１には、体腔内の部位を撮像するための後述する撮像素子１０が内蔵されている。

先端部１内に設けられた撮像素子１０によって撮像された体腔内の部位の画像信号は、ユニバーサルコード１０３ａを介してビデオプロセッサ１０６へ伝送される。ビデオプロセッサ１０６は、伝送された画像信号を処理する図示しない信号処理回路を有しており、処理した信号に基づいてビデオプロセッサ１０６に接続された表示手段であるモニタ１０７の表示画面１０７ａ上に、撮像された部位の観察画像を表示する。

操作部１０２には、湾曲部１０９を遠隔的に湾曲させるための操作ノブが配設されている。その操作ノブを操作することによって、挿入部１０３内に挿通された図示しない操作ワイヤの引っ張り作用および弛緩作用が生じ、その結果、湾曲部１０９は４方向に湾曲可能となっている。

図２は、円筒形状の先端部１の断面図である。先端部１の先端側には、観察用の撮像素子やレンズが収納される観察チューブ３６と、先端側を照明する照明手段が収納される照明チューブ３２ａ，３２ｂと、処置具等開口である処置具チャンネル２と、送気送水チューブ３１と、湾曲部１０９を所望の方向に湾曲させるためのアングルワイヤ３３とが配設される。観察チューブ３６内には、摺動レンズ枠３４内に、移動レンズ７を保持する磁性体の移動調整レンズ枠６が配置され、この移動調整レンズ枠６が、カバー２５内で摺動レンズ枠３４の外部で移動する駆動磁石１８の移動に伴って摺動レンズ枠３４内を移動する。

図３は、Ａ−Ａ線に沿った先端部１の断面図である。また、図４は、図３におけるＢ−Ｂ線に沿った一部断面図である。図３に示すように、観察チューブ３６の先端開口部分は、先端ホルダ４によって覆われる。観察チューブ３６内には、先端開口側から、第１レンズ群３、移動レンズ７、後段レンズ群１５、撮像素子１０、撮像処理を行う撮像処理部１１、撮像処理部１１とビデオプロセッサ１０６とを接続するケーブル１２とが順次配設される。

第１レンズ群４は、レンズ枠５によって保持され、移動レンズ７は、移動調整レンズ枠６によって保持される。レンズ枠５と後段レンズ群１０との間には、摺動レンズ枠３４が設けられ、この摺動レンズ枠３４内を移動調整レンズ枠６が光軸方向に沿って摺動することによって、移動レンズ７が光軸方向に沿って移動し、これによって観察深度や倍率を変えることができるようにしている。

移動調整レンズ枠６とレンズ枠５との間には、収納バネ９が設けられ、この収納バネ９の先端側端部は、レンズ枠５に固定された収納磁石８に接続されるとともに、収納バネ９の後端側端部は、移動調整レンズ枠６に接続される。

リング状の移動調整レンズ枠６の後端側は、移動調整レンズ枠６の摺動に伴って、この移動調整レンズ枠６の摺動範囲の後端には後段レンズ群１５が設けてあり、後段レンズ群１５の先端側部分には、移動調整レンズ枠６のリングに向かい合う面に当接リング１６が設けられる。そして、移動調整レンズ枠６の後端側は、テーパ状に形成されており、当接リング１６の先端側は、テーパ状に形成されている。この移動調整レンズ枠６と当接リング１６との突き当たる位置を変えることによって、移動調整レンズ枠６の後端側の摺動範囲を微調整することができる。この微調整は、先端部１の製造時に、摺動レンズ枠３４の外部から、収納磁石１８に比して大きな磁力を有する図示しない磁石を近づけて移動調整レンズ枠６を光軸まわりに回転させることによって行われ、微調整後は、この図示しない磁石が外され、収納磁石１８の磁力によって、移動調整レンズ枠６が微調整された回転位置に保持される。なお、この微調整は、図示しない磁石でなく、移動調整レンズ枠６の組立時に、移動調整レンズ枠６に、移動調整レンズ枠６を周方向に回転するための孔を設け、この孔に差し込む突起を有した治具を用いて移動調整レンズ枠６を回転させて行うようにしてもよい。

図３および図４に示すように、収納磁石１８は、摺動レンズ枠３４の外側表面に設けられ、駆動用ＳＭＡワイヤ１４の先端が固定接続される。駆動用ＳＭＡワイヤ１４は、加熱されると収縮し、冷却されると膨張する形状記憶合金であり、直径数十ミクロンのワイヤである。駆動用ＳＭＡワイヤ１４は、観察チューブ３６の軸方向に沿って設けられる。駆動用ＳＭＡワイヤ１４の一端は、収納磁石１８に設けられた溝を通り、収納磁石１８の先端側に設けられた絶縁ボール１３に固定され、絶縁ボール１３は、収納磁石１８のアンカーとして機能する。駆動用ＳＭＡワイヤ１４の後端側の他端は、管状の導電体であるカシメ１９によってカシメられて固定され、このカシメ１９に後端側の駆動用ケーブル２０が半田によって接続される。なお、カシメ１９の周囲は、接着剤によって絶縁チューブ１７の後端側に補強接続される。また、絶縁チューブ１７の先端側に周縁に嵌められた固定パイプ３０は、パイプ内に駆動用ＳＭＡワイヤ１４を収めつつ、収納磁石１８の位置近傍まで設けられる。

一方、収納磁石１８の先端側では、駆動用ＳＭＡワイヤ１４の先端側にグランド用ＳＭＡワイヤ２１が、余長をもって、後端側に折り返される。このグランド用ＳＭＡワイヤ２１は、絶縁チューブ２２を通って後端側に導かれ、カシメ２３によって固定されて導通接続され、カシメ２３と後端側に配設されたグランド用ケーブル２６とが半田によって導通接続される。なお、カシメ１９の取付位置は、湾曲部１０９の位置より操作部１０２側に設けられる。また、カバー２５の先端側は、絶縁キャップ２４に覆われる。さらに、カシメ２３近傍およびカシメ１９近傍は、それぞれ熱収縮チューブ２７，２８によって周囲の絶縁性が確保される。

ここで、図５を参照して、移動調整レンズ枠６の駆動について説明する。図５（ａ）は、収納バネ９が自然長より縮んで移動調整レンズ枠６の摺動範囲の先端側端部に位置した状態を示し、図５（ｂ）は、収納バネ９が自然長より伸びて移動調整レンズ枠６の摺動範囲の後端側端部に位置した状態を示している。なお、図５（ａ）では、駆動用ＳＭＡワイヤ１４が膨張して伸長した状態であり、図５（ｂ）では、駆動用ＳＭＡワイヤ１４が収縮して縮んだ状態である。

駆動用ケーブル２０に電流が流れると、カシメ１９→駆動用ＳＭＡワイヤ１４→グランド用ＳＭＡワイヤ２１→カシメ２３→グランド用ケーブル２６の順序で導通し、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１が発熱して収縮する。これによって、駆動磁石１８が後端側に移動し、磁性体の移動調整レンズ枠６がこの駆動磁石１８に引かれて、移動調整レンズ枠６の後端側の位置Ｐ１ａは、後端側の位置Ｐ１ｂまで移動する。なお、駆動磁石１８と移動調整レンズ枠６との間の磁力は、収納磁石８と移動調整レンズ枠６との間の磁力および収納バネ９のバネ力よりも大きく設定されている。

その後、駆動用ケーブル２０への通電を止めると、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１は、収縮を止め、伸長状態の収納バネ９の収縮するバネ力により、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１は伸ばされるとともに、移動調整レンズ枠６は、位置Ｐ１ｂから先端方向に移動する。そして、移動調整レンズ枠６が、位置Ｐ１ｂと位置Ｐ１ａとの中間付近に近づくと、収納バネ９は自然長状態となり、バネ力が弱くなるが、この中間付近から位置Ｐ１ａへの移動の際、収納磁石８の磁力によって、移動調整レンズ枠６が位置Ｐ１ａに近づくのをアシストする。一般に、磁力は、距離の二乗に反比例して強くなり、中間付近から位置Ｐ１ａでは、収納磁力８の磁力は、収納バネ９が伸長しようとするバネ力に比して大きくなるように設定されている。

これによって、移動レンズ７を保持した移動調整レンズ枠６は、摺動範囲で一定の速さで移動させることができる。従来、バネ力あるいは磁力単独で、移動調整レンズ枠６を一定の速さで移動させようとする場合、バネ力あるいは磁力を極端に大きくする必要があり、先端部１が大型化していたが、この実施の形態１では、駆動磁石１８による移動用レンズ枠６の移動に対して、収納バネ９および収納磁石８がアシストするようにしている。特に、駆動用ＳＭＡワイヤ１４に対する通電を止めて、移動調整レンズ枠６を先端側に移動させる際、収納バネ９および収納磁石８が移動調整レンズ枠６の移動をアシストしているので、大型の駆動用ＳＭＡ部材を必要とせずに、移動調整レンズ枠６を一定の速度で移動させることができ、しかも、大きなバネ力および磁力を必要としないので、収納バネ９および収納磁石８も小型で実現できる。すなわち、小型で応答速度の速いアクチュエータを実現できる。また、移動調整レンズ枠６の移動は、摺動レンズ枠３４の外部から磁力によって間接的に駆動制御するようにしているので、高い気密性を保持できる。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、後端側の位置Ｐ１ｂから中間付近までは収納バネ９のバネ力で移動調整レンズ枠６の移動をアシストし、中間付近から先端側の位置Ｐ１ａまでは収納磁石８の磁力で移動調整レンズ枠６の移動をアシストするようにしていたが、実施の形態２では、移動調整レンズ枠６に対応する移動調整レンズ枠４３が後端側から先端側に移動する際、収納バネ９のバネ力が常に先端側に引くように働かせ、かつ駆動磁石１８も先端側に引かれるようにして、移動調整レンズ枠４３が高速で移動できるようにしている。

図６は、図３に対応し、この発明の実施の形態２である撮像装置の構成を示す断面図である。図６において、この先端部は、駆動磁石１８の先端側に、駆動磁石１８の駆動方向に収納磁石４１を設け、収納磁石４１と駆動磁石１８とが磁極が異なって向き合うように配置され、それぞれが引き合うようになっている。また、収納磁石８に対応する位置に配置された収納リング４２は、収納磁石８と同一形状であるが、磁石ではなく磁性体で形成されている。なお、収納磁石４１は、収納リング４２の先端側位置近傍に配置される。さらに、実施の形態１の収納バネ９は、摺動範囲の中間付近で自然長となるように設定されていたが、この実施の形態２の収納バネ９は、常に摺動範囲で先端側に引かれるように設定されている。また、実施の形態１では、移動調整レンズ枠６の後端側がテーパ状になっていたが、この実施の形態２では、移動調整レンズ枠６に対応し、後端側が平坦である移動調整レンズ枠４３が設けられ、この移動調整レンズ枠４３の後端側に、後端側に向けて突起した調整ピン４４が設けられている。また、摺動レンズ枠３４の内周に、移動レンズ枠４３が先端側に移動した際に移動調整レンズ枠４３の先端側への移動を止めて摺動範囲を規制するストッパー３５が設けられている。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

ここで、図７を参照して、移動調整レンズ枠４３の駆動について説明する。まず、実施の形態１と同様に、駆動用ケーブル２０に電流が流れると、カシメ１９→駆動用ＳＭＡワイヤ１４→グランド用ＳＭＡワイヤ２１→カシメ２３→グランド用ケーブル２６の順序で導通し、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１が発熱して収縮する。これによって、駆動磁石１８が後端側に移動し、磁性体の移動調整レンズ枠４３がこの駆動磁石１８に引かれて、移動調整レンズ枠４３に設けられた調整ピン４４の後端側の位置Ｐ２ａは、後端側の位置Ｐ２ｂまで移動する。

その後、駆動用ケーブル２０への通電を止めると、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１は、収縮を止め、伸長状態の収納バネ９の収縮するバネ力により、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１は、伸ばされるとともに、移動調整レンズ枠４３（調整ピン４４）は、位置Ｐ２ｂから先端方向に移動する。収納バネ９のバネ力は、移動調整レンズ枠４３が先端側に移動するに従って弱くなるが、駆動磁石１８は収納磁石４１に近づくため、駆動磁石１８と収納磁石４１との間の磁力が強まり、移動調整レンズ枠４３の先端側への移動がアシストされ、さらに収納磁石４１によって磁化された収納リング４２と移動調整レンズ枠４３との間の磁力も発生して、移動調整レンズ枠４３の移動がアシストされる。

この実施の形態２では、実施の形態１と同様な作用効果を奏するとともに、収納バネ９のバネ力の増大と、駆動磁石１８と収納磁石４１との間の磁力および収納リング４２と移動調整レンズ枠４３との間の磁力とによって、実施の形態１に比してさらに移動調整レンズ枠４３の移動速度を高めることができる。また、調整ピン４４と、ストッパー３５および当接リング１６とによって摺動範囲の端点を正確に規制することができる。

（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、収納バネ９を収納磁石８と移動調整レンズ枠６との間に設けたが、この実施の形態３では、収納バネ９に替えて押圧バネ４６を移動調整レンズ枠６に対応する移動調整レンズ枠４３と後段レンズ群１５との間に設けて、移動調整レンズ枠４３を先端方向に押し出すように配設している。

図８は、図３に対応し、この発明の実施の形態３である撮像装置の構成を示す断面図である。図８において、後段レンズ群１５の先端側に固定リング５１が設けられ、この固定リング５１と移動調整レンズ枠４３との間に、押圧バネ４６が設けられる。また、摺動レンズ枠３４の周囲に、円筒状の固定磁石４５が設けられる。その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

ここで、図９を参照して、移動調整レンズ枠４３の駆動について説明する。まず、実施の形態１と同様に、駆動用ケーブル２０に電流が流れると、カシメ１９→駆動用ＳＭＡワイヤ１４→グランド用ＳＭＡワイヤ２１→カシメ２３→グランド用ケーブル２６の順序で導通し、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１が発熱して収縮する。これによって、駆動磁石１８が後端側に移動し、磁性体の移動調整レンズ枠４３がこの駆動磁石１８に引かれて、移動調整レンズ枠４３の後端側の位置Ｐ３ａは、後端側の位置Ｐ３ｂまで移動する。この場合、押圧バネ４６は、常に移動調整レンズ枠４３を押圧しているが、移動調整レンズ枠４３が後端側の位置Ｐ３ｂ側に移動する際、駆動用ＳＭＡワイヤ１４の収縮する力は、押圧バネ４６の押圧力に比して大きく設定されている。

その後、駆動用ケーブル２０への通電を止めると、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１は、収縮を止め、圧縮状態の押圧バネ４６の復元しようとするバネ力により、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１は、伸ばされるとともに、移動調整レンズ枠４３は、先端方向に移動する。押圧バネ４６のバネ力は、移動調整レンズ枠４３が先端側に移動するに従って弱くなるが、移動調整レンズ枠４３は、収納磁石８に近づくため、この収納磁石８の磁力が加わって、移動調整レンズ枠４３の先端側への移動がアシストされる。

ここで、摺動レンズ枠３４の外周に設けられた固定磁石４５の磁力によって、移動調整レンズ枠４３は、摺動レンズ枠３４の方向である外周に引かれ、移動調整レンズ枠４３と摺動レンズ枠３４との摩擦力が増大し、この摩擦力によって、移動調整レンズ枠４３がその場に保持され易くなる。なお、固定磁石４５は、円筒状でなくてもよく、たとえば、駆動磁石１８側のみに設けるようにしてもよい。この場合であっても、移動調整レンズ枠４３のふらつきをなくすことができる。また、押圧バネ４６の押圧力が強く設定できる場合には、収納磁石８を削除した構成としてもよい。この場合、収納磁石８に対応する位置には、リング状の非磁性体が設けられることになる。

この実施の形態３では、実施の形態１と同様な作用効果を奏するとともに、固定磁石４５の磁力によって、移動調整レンズ枠４３を任意の位置に止める際に、ふらつきをなくし、移動レンズ７の位置の制御を安定して行うことができる。

（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態２では、駆動磁石１８が移動する方向であって駆動磁石１８に向かい合う位置に収納磁石４１を設け、駆動磁石１８の先端方向への移動をアシストするようにしていたが、この実施の形態４では、固定された絶縁チューブ１７と駆動磁石１８との間に押圧バネ４９を設け、押圧バネ４９が、駆動用ＳＭＡワイヤ１４の伸長する方向に押圧して移動用調整レンズ枠４３の先端側への移動をアシストするようにしている。

図１０は、この発明の実施の形態４である撮像装置における移動用調整レンズ枠４３の駆動を説明する断面図である。図１０において、この先端部は、収納バネ９の替わりに押圧バネ４９が、絶縁チューブ１７が取り付けられたガイドパイプ５２内に挿入され、駆動磁石１８を先端側に押圧するように、自然長から縮められて配置されている。なお、ガイドパイプ５２は、絶縁チューブ１７と駆動磁石１８との間に設けられ、駆動磁石１８の動きを邪魔しないように先端側に切り欠き５３が形成されている。また、移動用調整レンズ枠４３は、実施の形態２と同様に磁性体で形成され、収納磁石８に対応する位置に設けられた前固定端４７と、当接リング１６に対応する位置に設けられた後固定端４８とは、非磁性体で形成されている。その他の構成は、実施の形態２と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

駆動用ケーブル２０に電流が流れると、カシメ１９→駆動用ＳＭＡワイヤ１４→グランド用ＳＭＡワイヤ２１→カシメ２３→グランド用ケーブル２６の順序で導通し、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１が発熱して収縮する。これによって、押圧バネ４９の押圧力に抗して、駆動磁石１８が位置Ｐ５ａから後端側の位置Ｐ５ｂに移動し、磁性体の移動調整レンズ枠４３がこの駆動磁石１８に引かれて、移動調整レンズ枠４３の後端側の位置Ｐ４ａは、後端側の位置Ｐ４ｂｃまで移動する。さらに、駆動用ＳＭＡワイヤ１４が収縮すると、駆動磁石１８は、さらに切り欠き５３を通って後端側の位置Ｐ５ｃまで移動するが、移動調整レンズ枠４３は後固定端４８に当接しており、位置Ｐ４ｂｃから動かず、この位置を維持する。

その後、駆動用ケーブル２０への通電を止めると、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１は、収縮を止め、圧縮状態の押圧バネ４９の復元しようとするバネ力により、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１は、伸ばされるとともに、駆動磁石１８が先端方向に移動し、駆動磁石１８の磁力に引かれて移動調整レンズ枠４３も先端方向に移動する。

この実施の形態４では、実施の形態２と同様な作用効果を奏するとともに、駆動磁石１８が、移動調整レンズ枠４３の後端を超えて後端側に移動し、移動調整レンズ枠４３が後固定端４８に押圧されるため、移動調整レンズ枠４３の後端位置を精度良く制御することができる。

（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態４では、押圧バネ４９が駆動磁石１８の後端側に設けられたガイドパイプ５２内に配置されていたが、この実施の形態５では、押圧バネ４９の替わりに、摺動レンズ枠３４の外周に枠バネ５０を設けて、駆動用ＳＭＡワイヤ１４の伸長をアシストし、結果的に移動調整レンズ枠４３の先端側への移動をアシストするようにしている。この枠バネ５０は、駆動磁石１８の後端側に設けられる。

駆動用ケーブル２０に電流が流れると、カシメ１９→駆動用ＳＭＡワイヤ１４→グランド用ＳＭＡワイヤ２１→カシメ２３→グランド用ケーブル２６の順序で導通し、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１が発熱して収縮する。これによって、枠バネ５０の押圧力に抗して、駆動磁石１８が位置Ｐ７ａから後端側の位置Ｐ７ｂに移動し、磁性体の移動調整レンズ枠４３がこの駆動磁石１８に引かれて、移動調整レンズ枠４３の後端側の位置Ｐ６ａは、後端側の位置Ｐ６ｂｃまで移動する。さらに、駆動用ＳＭＡワイヤ１４が収縮すると、駆動磁石１８は、さらに後端側の位置Ｐ７ｃまで移動するが、移動調整レンズ枠４３は後固定端４８に当接しており、位置Ｐ６ｂｃから動かず、この位置を維持する。

その後、駆動用ケーブル２０への通電を止めると、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１は、収縮を止め、圧縮状態の枠バネ５０の復元しようとするバネ力により、駆動用ＳＭＡワイヤ１４およびグランド用ＳＭＡワイヤ２１が伸ばされるとともに、駆動磁石１８が先端方向に移動し、駆動磁石１８の磁力に引かれて移動調整レンズ枠４３も先端方向に移動する。

この実施の形態５では、実施の形態４と同様な作用効果を奏するとともに、枠バネ５０が摺動レンズ枠３４の外周に設けられて、空きスペース５４が生じ、カバー５５をこの空きスペース５４の位置に設けることができるので、先端部の小型を促進することができる。

（実施の形態６）
つぎに、この発明の実施の形態６について説明する。この実施の形態６では、実施の形態５における駆動用ＳＭＡワイヤ１４に替えて電磁コイル６４を設け、この電磁コイル６４によって磁石によって形成された移動調整レンズ枠６６を移動するようにしている。

図１２は、この発明の実施の形態６である撮像装置の移動調整レンズ枠６６の駆動を説明する断面図である。図１２において、実施の形態５の後固定端４８に対応した位置に、磁性体で形成されたリング状の磁性体リング６５が配置される。この磁性体リング６５の外周であって摺動レンズ枠３４の外周に、電磁コイル６４が設けられる。この電磁コイル６４は、ケーブル群６１内の駆動用ケーブル６２およびグランド用ケーブル６３に接続され、電磁コイル６４への通電が可能となっている。また、上述したように、移動調整レンズ枠６６は、磁石によって形成されている。また、実施の形態５の前固定端４７に対応した位置に、非磁性体のリング６７が設けられる。

駆動用ケーブル６２およびグランド用ケーブル６３に電流を流すと、電磁コイル６４に磁界が発生する。この磁界によって磁性体リング６５が磁化されて、磁性体リング６５と移動調整レンズ枠６６との向かい合う磁極が逆になり、磁性体リング６５が移動調整レンズ枠６６を後端側に引き寄せ、移動調整レンズ枠６６が、先端側の位置Ｐ８ａから後端側の位置Ｐ８ｂに移動する。

その後、駆動用ケーブル６２およびグランド用ケーブル６３に流れる電流の向きを逆にすると、電磁コイル６４に逆の磁界が発生する。この磁界によって磁性体リング６５が磁化されて、磁性体リング６５と移動調整レンズ枠６６との向かい合う磁極が同じなり、磁性体リング６５と移動調整レンズ枠６６とが反発し、移動調整レンズ枠６６が、後端側の位置Ｐ８ｂから先端側の位置Ｐ８ａに移動する。

この実施の形態６では、簡易な構成で、気密性を保持できるとともに、強力な磁石を用いないでの、先端部の小型化が可能になる。

（実施の形態７）
つぎに、この発明の実施の形態７について説明する。この実施の形態７は、上述した実施の形態６における電磁コイル６４を、実施の形態６における磁性体リング６５の位置に設け、磁性体リング６５を削除し、電磁コイル６４が発生する磁界によって直接、磁石によって形成された移動調整レンズ枠６６を移動させるようにしている。その他の構成は、実施の形態６と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

この実施の形態７では、簡易な構成で、先端部の小型化を一層促進することができる。

なお、上述した実施の形態１〜５では、収納バネ９、押圧バネ４６，４９などのバネを用いていたが、これに限らず、ほぼ円筒状の弾性体であればよい。

この発明の実施の形態１にかかる撮像装置を有した内視鏡装置の概要構成を示す図である。 図１に示した先端部の断面図である。 図２に示した先端部のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３に示した先端部のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 この発明の実施の形態１にかかる撮像装置の駆動を説明する断面図である。 この発明の実施の形態２にかかる撮像装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態２にかかる撮像装置の駆動を説明する断面図である。 この発明の実施の形態３にかかる撮像装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態３にかかる撮像装置の駆動を説明する断面図である。 この発明の実施の形態４にかかる撮像装置の駆動を説明する断面図である。 この発明の実施の形態５にかかる撮像装置の駆動を説明する断面図である。 この発明の実施の形態６にかかる撮像装置の駆動を説明する断面図である。 この発明の実施の形態７にかかる撮像装置の駆動を説明する断面図である。

符号の説明

１ 先端部
２ 処置具チャンネル
３ 第１レンズ群
４ 先端ホルダ
５ レンズ枠
６，４３，６６ 移動調整レンズ枠
７ 移動レンズ
８，４１ 収納磁石
９ 収納バネ
１０ 撮像素子
１１ 撮像処理部
１２ ケーブル
１３ 絶縁ボール
１４ 駆動用ＳＭＡワイヤ
１５ 後端レンズ群
１６ 当接リング
１７，２２ 絶縁チューブ
１８ 駆動磁石
１９，２３ カシメ
２０，６２ 駆動用ケーブル
２１ グランド用ＳＭＡワイヤ
２４ 絶縁キャップ
２５，５５ カバー
２６，６３ グランド用ケーブル
２７，２８ 熱収縮チューブ
２９ アンカー
３０ 固定パイプ
３１ 送気送水チューブ
３２ａ，３２ｂ 照明チューブ
３３ アングルワイヤ
３４ 摺動レンズ枠
３５ ストッパー
３６ 観察チューブ
４２ 収納リング
４４ 調節ピン
４５ 固定磁石
４６，４９ 押圧バネ
５０ 枠バネ
５１ 固定リング
５２ ガイドパイプ
５３ 切り欠き
５４ 空きスペース
６１ ケーブル群
６４ 電磁コイル
６５ 磁性体リング
６７ リング
１０１ 内視鏡
１０２ 操作部
１０３ 挿入部
１０３ａ ユニバーサルコード
１０４ コネクタ部
１０５ 光源装置
１０６ ビデオプロセッサ
１０７ モニタ
１０７ａ 表示画面
１０８ チューブ
１０９ 湾曲部

Claims (7)

1. 形状記憶合金で形成される形状記憶合金ワイヤと前記形状記憶合金ワイヤの収縮方向とは逆方向に力が働くように設置されたバネを含む弾性体とからなるアクチュエータを用いて、レンズを光軸方向に摺動させる駆動機構を有した撮像装置であって、
   前記形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向とは反対方向に前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ用磁石を、前記移動調整レンズ枠の摺動方向に対峙して設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 形状記憶合金で形成される形状記憶合金ワイヤと前記形状記憶合金ワイヤの収縮方向とは逆方向に力が働くように設置されたバネを含む弾性体とからなるアクチュエータを用いて、レンズを光軸方向に摺動させる駆動機構を有した撮像装置であって、
   前記形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向とは反対方向に前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ用磁石を、前記磁石の摺動方向に対峙して設けたことを特徴とする撮像装置。
3. 前記速度アップ用磁石に近接配置され、前記移動レンズ枠の摺動方向に対峙して設けられた磁性体を備えたことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記速度アップ用磁石は、前記移動調整レンズ枠の摺動範囲の端部側に設けられたことを特徴とする請求項１〜３に記載の撮像装置。
5. 前記弾性体は、前記移動調整レンズ枠の光軸方向に沿う先端側あるいは後端側に設けられたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の撮像装置。
6. 前記摺動レンズ枠の外部に設けられ、前記移動調整レンズ枠を磁力によって引き付け、前記移動調整レンズ枠の摺動範囲において該移動調整レンズ枠を光軸方向の所望位置に保持する固定磁石を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮像装置。
7. 前記移動調整レンズ枠と接触する当接リングの向かい合う面が互いにテーパ形状もしくは、テーパ形状と突起部とを有した形状よりなり、前記移動調整レンズ枠を回転させることにより、前記移動調整レンズ枠と前記当接リングとの接触位置が変わり、
   前記移動調整レンズ枠の摺動範囲が変えられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の撮像装置。

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