JPH0695008A - 内視鏡における光学機構の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、内視鏡の光学系における絞り機構、
シャッタ機構、焦点調節機構、内視変換機構等の光学機
構を機械的に駆動する装置を簡略化することにより、内
視鏡先端部の小形化を図り、内視鏡の挿入性を向上でき
る内視鏡における光学機構の駆動装置を提供することを
目的とする。 【構成】挿入部２の先端構成部６に組み込まれた光学機
構を機械的に駆動してその光学的状態を変更するように
した内視鏡の光学機構の駆動装置において、一対の電極
３５間に配置され、その印加電圧により伸縮する液晶３
４からなる液晶アクチュエータ３０と、この液晶アクチ
ュエータ３０の伸縮運動を前記光学機構に伝達する操作
用ワイヤ２６と、前記電極３５間により発生する電圧を
制御する制御装置３７とを具備したことを特徴とする内
視鏡における光学機構の駆動装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡における光学機
構を機械的に駆動する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡の先端部に設けられる対物光学系
において、絞り機構、視野変換機構、焦点調節機構等を
電気モータや電磁石を用いて駆動することは、既に、提
案されている。しかしながら、駆動源として電気モータ
や電磁石を用いた場合、それを内視鏡の先端部に配置す
るが、その先端部内の構成が複雑となり、しいては先端
部が太径化して、内視鏡の挿入性を悪化させるといった
問題点を招く虞があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
着目してなされたもので、その目的とするところは、内
視鏡の光学系における絞り機構、シャッタ機構、焦点調
節機構、内視変換機構等の光学機構を機械的に駆動する
装置を簡略化することにより、内視鏡先端部の小形化を
図り、内視鏡の挿入性を向上できる内視鏡における光学
機構の駆動装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び作用】前記課題を解決
するために本発明は、挿入部の先端部に組み込まれた光
学機構を機械的に駆動してその光学的状態を変更するよ
うにした内視鏡の光学機構の駆動装置において、一対の
電極と、この電極間に配置されその印加電圧により伸縮
する液晶アクチュエータと、液晶アクチュエータの伸縮
運動を前記光学機構に伝達する駆動力伝達部材と、前記
電極により発生する電圧を制御する制御手段とを具備
し、前記電極により発生する電圧を制御して前記液晶ア
クチュエータを伸縮させる運動を行って、挿入部の先端
部に組み込まれた光学機構を機械的に駆動する。

【０００５】

【実施例】図１ないし図３は、本発明の第１の実施例に
係る内視鏡を示すものである。この内視鏡１は、図１で
示すように挿入部２、操作部３、及びユニバーサルコー
ド４を備えてなる。操作部２には接眼部５が設けられて
いる。挿入部２の先端部分には先端構成部６が設けられ
ている。

【０００６】図２で示すように、先端構成部６における
ハウジング１１は、金属または合成樹脂の硬質な材料に
よって形成されており、このハウジング１１の外表面
は、ゴムや合成樹脂等からなる外皮１２によって被覆さ
れている。そのハウジング１１の内部には、側周壁１
３、前壁１４、後壁１５によって囲まれた空間部１６が
設けられている。

【０００７】前記ハウジング１１の側周壁１３の一部に
は側視用観察窓１７が設けられ、ハウジング１１の前壁
１４の中央部分には直視用観察窓１８が設けられてい
る。また、ハウジング１１の後壁１５には、イメージガ
イドとしての光学繊維束１９の先端部とその光学繊維束
１９の入射端面に像を結ぶための対物レンズ２０とを保
持する筒状の枠２１が固定的に取り付けられている。前
記枠２１の後端には光学繊維束１９を覆う保護チューブ
２２の先端が嵌合して取着されている。

【０００８】前記空間部１６内には視野変換機構が設置
されている。つまり、前記対物レンズ２０の中心軸上で
の前方に位置して反射ミラー２３が設置され、この反射
ミラー２３は、その一端を、側視用観察窓１７と直視用
観察窓１８との間の位置に設けたヒンジピン２４に枢着
してあり、このため、回転自在である。そして、この回
動自在な反射ミラー２３の他の対物レンズ２０、側視用
観察窓１７、及び直視用観察窓１８とともに視野変換式
の対物光学系２５を構成している。

【０００９】また、反射ミラー２３は、図２の実線で示
す位置においては、側視用観察窓１７から入射する視野
光を反射して対物レンズ２０に導き入れる側視の状態
と、この位置から反射ミラー２３を跳ね上げ、直視用観
察窓１８から入射する視野光を通過させて直接に対物レ
ンズ２０に導き入れる直視の状態とを選択する視野変換
用光学機構を構成する。

【００１０】通常、図２の実線で示す位置において反射
ミラー２３を待機するための位置決め用ストッパ（図示
しない。）と、この位置に復帰する向きでの付勢力を反
射ミラー２３に与える付勢手段として、例えばヒンジピ
ン２４の回りに巻装したねじりばね（図示しない。）と
が付設されている。反射ミラー２３の他端たる自由端に
は、操作用ワイヤ２６の一端が接続されている。操作用
ワイヤ２６の他端側は、ガイドローラ２７と前記後壁１
５に形成した通孔２８とを通じて後方へ導かれ、後述す
る液晶アクチュエータ３０に接続されている。

【００１１】液晶アクチュエータ３０のもう一端は固定
部材３２の後端の内壁に固定されている。固定部材３２
は図３の様にコ字状の枠部材からなり、その前端は、通
孔２８が設けられた部分の後壁１５に固定されている。
この前端部には操作用ワイヤ２６と液晶アクチュエータ
３０との接続の妨げとならない様に通孔２８と同じ位置
に貫通孔２９が設けられている。固定部材３２の前端内
壁面と、液晶アクチュエータ３０における操作用ワイヤ
２６の接続端面との間には、バイアスバネ３１が接続さ
れている。操作用ワイヤ２６は、バイアスバネ３１の内
径内に挿通されている。

【００１２】図３において、図２の下の方向から見た液
晶アクチュエータ３０を示す。液晶アクチュエータ３０
は液晶３４を有し、この液晶は、例えば高分子液晶又は
液晶エラストマーなどから四角柱状に形成されている。
四角柱状の液晶３４の前端面と後端面にはそれぞれ伸縮
性の電極３５が密着して取着されている。つまり、２つ
の伸縮性電極３５によって、四角柱状の液晶３４を前後
から挟み込んでいる。前記液晶３４としては、例えば主
鎖にポリシロキサン、ポリブタジエン、ポリエチレン構
造を有し、側鎖に強誘電性のメソゲン基を含む側鎖型高
分子液晶、又はそれらを架橋反応によりエラストマー化
した液晶などを用いることができる。

【００１３】液晶３４の前端には前口金３３が固定さ
れ、また、後端には後口金３６が取着されている。前記
操作ワイヤ２６とバイアスバネ３１の後端は、液晶アク
チュエータ３０の前口金３３に固定されている。液晶ア
クチュエータ３０の後端には後口金３６に固定されてい
る。

【００１４】後口金３６には切欠き部３６ａが形成され
ている。そして、前記各伸縮性電極３５に対して個別的
に接続したリード線４０が、その切欠き部３６ａを通じ
て図１の様に挿入部２からユニバーサルコード４内を通
り、そのユニバーサルコード４が着脱自在に接続されて
いる光源４１の内部に設けられた制御装置３７を介して
電源３８に対して電気的に接続される。また、液晶３
４、口金３３，３６，及び伸縮性電極３５からなる液晶
アクチュエータ３０は、チューブ状の伸縮性絶縁カバー
３９にて覆われている。この伸縮性絶縁カバー３９の両
端はこれに対応する前口金３３と後口金３６に固定され
ている。

【００１５】また、操作部３の上部には切換スイッチ４
２が設けられている。この切換スイッチ４２には、信号
線４３の一端が電気的に接続されている。信号線４３の
他端は、ユニバーサルコード４の内部を通り、光源４１
内に設けた制御装置３７に対して電気的に接続されてい
る。

【００１６】次に、前記構成の内視鏡１の作用を説明す
る。通常時は、切換スイッチ４２はオフの状態にあり、
反射ミラー２３は、図１０及び図２で示す位置にあり、
側視が可能な状態になっている。ここで、切換スイッチ
４２をオン操作すると、その信号が信号線４３を通じて
制御装置３７に送られる。制御装置３７は、電源３８を
作動させ、リード線４０を通じて伸縮性電極３５の間に
直流電圧を印加する。

【００１７】液晶３４にその両端の伸縮性電極３５から
直流電圧が印加されると、直流電圧が印加された液晶３
４は側端のメソゲン基が配向をし、収縮することにな
る。すると、伸縮性電極３５、伸縮性絶縁カバー３９
も、ともに軸方向に収縮する。さらに、操作用ワイヤ２
６も同時に引かれる。この結果、ヒンジピン２４を支点
として反射ミラー２３が図２の矢印方向に持ち上げら
れ、反射ミラー２３は直視用観察窓１８に通じる光路か
ら退避される。この状態は直視用観察窓１８からのみ、
体腔内が観察される直視の状態である。

【００１８】切換スイッチ４２をオフ操作すると、制御
装置３７への信号が切れ、制御装置３７が作動し、電源
３８をオフする。すると、伸縮性電極３５の電圧印加が
停止し、液晶３４への電圧印加も同時に止まる。その結
果、配向していた側鎖のメソゲン基が配向しなくなり、
元の状態に伸長する。

【００１９】このとき、反射ミラー２３は、再び図２で
示す元の待機位置に戻り、側視が可能となる。また、バ
イアスバネ３１により、操作用ワイヤ２６には一定の張
力が加えられているため、操作用ワイヤ２６がゆるむこ
とがなく円滑に作動する。

【００２０】図４〜５は、本発明の第２の実施例を示す
ものである。これは内視鏡の対物光学系における焦点調
節機構に適用した例である。図４で示すように、挿入部
２の先端構成部６には、イメージガイドとしての光学繊
維束１９の先端が配置され、この光学繊維束１９の先端
面には固定レンズ４４が取着されている。この固定レン
ズ４４と観察窓４５との間には、焦点調節用の移動レン
ズ４６が配置され、これらによって直視型の対物光学系
を構成している。移動レンズ４６は円筒状のレンズ枠４
７に組み込まれている。このレンズ枠４７は前記先端構
成部６のハウジング１１の内部に対物光学系の光軸方向
に沿って同軸的に形成したガイド孔４８に嵌挿され、そ
の光軸方向に沿って移動自在に組み込まれている。そし
て、レンズ枠４７とともに移動レンズ４６を光軸方向へ
移動してその位置を選択することにより光学繊維束１９
の先端面に結像させる焦点調節を行うようになってい
る。

【００２１】レンズ枠４７の側壁の一部には、突出片４
９が突設され、この突出片４９はハウジング１１の壁部
に前記光軸方向に沿って長く形成したガイド溝５０を通
じて空洞部５１に導出されている。突出片４９には、屈
曲しないパイプ等の駆動力伝達部材としての連結媒体５
２を介して前述した第１の実施例の場合と同じ構成の液
晶アクチュエータ３０が連結されている。すなわち、こ
の液晶アクチュエータ３０の前口金３３には前記連結媒
体５２の後端が連結固定され、後口金３６はハウジング
１１または挿入部２における固定部材５３に固定的に取
着されている。さらに、液晶アクチュエータ３０の伸縮
する軸方向と連結媒体５２の長手方向が一直線上で同軸
的に一致し、かつ、前記対物光学系の光軸方向と平行に
配置されている。他の構成は前述した第１の実施例のも
のと同様である。

【００２２】しかして、第１の実施例と同様に電圧印加
操作を行うと、液晶アクチュエータ３０が、軸方向に伸
縮し、対物光学系の焦点調節を行う。液晶３４に電圧を
印加し収縮したときの状態を図５の（ａ）に示す。この
時の収縮量分が連結媒体５２を介してレンズ枠４７に伝
達され、移動レンズ４６が光軸方向後方へ移動する。ま
た、電圧印加を止めると、液晶アクチュエータ３０は元
の長さに戻り、移動レンズ４６が前方に移動し、図５の
（ｂ）で示す電圧印加前の形状に液晶アクチュエータ３
０が戻る。

【００２３】なお、この実施例での調節操作用スイッチ
は、電圧印加量を調整することが可能である。例えばそ
のスイッチの釦を回転させて制御装置３７に信号を送
り、電圧印加量を調整する。つまり、その回転量により
信号が異なり、制御装置３７がそれを判断し、印加電圧
を調整する。電圧の印加量により、液晶アクチュエータ
３０の収縮量が異なり、任意の位置で移動レンズ４６を
止めることができるようになる。

【００２４】図６ないし図８は、本発明の第３の実施例
を示す。この実施例は内視鏡１の対物光学系における絞
り機構を駆動して絞り調節を行うものである。図６で示
すように、挿入部２の先端構成部６には、対物光学系５
４に対向して固体撮像素子５６が設けられている。対物
光学系５４は、観察窓５５からの観察視野を固体撮像素
子５６の受光面に結像する。固体撮像素子５６には撮像
信号を伝送する信号ケーブル５７が接続されている。信
号ケーブル５７は、挿入部２、操作部３、及びユニバー
サルコード４を通じて外部の画像装置に導かれる。

【００２５】対物光学系５８には、２つの結像レンズ５
９，５９の間に、絞り装置（機構）６０を介挿してな
り、これによって固体撮像素子５６の受光面に入射する
光量を調節する。すなわち、図７で示すように、絞り装
置６０は、比較的大きな定径の第１の絞り孔６１を中央
に有した絞り板６２と、この絞り板６２の前面に枢着し
た絞り羽根６３とからなり、絞り羽根６３は、ピン６４
を回動中心として回動するようになっている。また、絞
り羽根６３には前記第１の絞り孔６１より小さな定径の
第２の絞り孔６５が形成されている。

【００２６】そして、絞り羽根６３は、図７の（ａ）で
示すように、第１の絞り孔６１から退避する位置と、図
７の（ｂ）で示すように、第１の絞り孔６１を覆い、そ
の第１の絞り孔６１に第２の絞り孔６５を一致させる位
置とを両終端とする回動を行う。また、絞り羽根６３
は、絞り板６２との間に架設した引張りばね６６の引張
り力により、図７の（ａ）で示す退避位置に向けて回動
するように付勢されている。

【００２７】さらに、絞り羽根６３の回動端には、連結
ピン６７が設けられている。この連結ピン６７には、可
撓性の連結ワイヤ６８の一端が接続されている。連結ワ
イヤ６８の他端側は、絞り板６２に形成したガイド孔６
９からハウジング１１の壁部に形成した空洞部５１を通
じて導出されている。

【００２８】そして、連結ワイヤ６８の他端は、前述し
た実施例で示した液晶アクチュエータ３０に連結されて
いる。すなわち、液晶アクチュエータ３０の前口金３３
に連結ワイヤ６８の他端を取着し、液晶アクチュエータ
３０の後口金３６はハウジング１１または挿入部２にお
ける固定部材５３に固定的に取着している。また、連結
ワイヤ６８の他端側を導くガイド孔６９は、第１の絞り
孔６１を中心として前記ピン６４と反対側に位置して配
設されている。したがって、連結ワイヤ６８を引いて、
絞り羽根６３を回動すれば、絞り羽根６３は、図７の
（ｂ）で示すように第１の絞り孔６１を覆う位置にな
る。他の構成は前述した実施例のものと同様である。

【００２９】しかして、第１の実施例と同様に液晶アク
チュエータ３０が軸方向に伸縮し、対物光学系５８の絞
り装置６０を調節することができる。すなわち、第１の
実施例の様に切換スイッチ４２をオン操作すると、液晶
アクチュエータ３０の液晶に電圧が印加される。する
と、液晶アクチュエータ３０は軸方向に収縮し、連結ワ
イヤ６８を引き込む。連結ワイヤ６８の一端には連結ピ
ン６７を介して絞り羽根６３が固定されているので、絞
り羽根６３は図７の（ａ）の位置から図７の（ｂ）の位
置まで回動し、第１の絞り孔６１を覆うとともに、第１
の絞り孔６１に第２の絞り孔６５を一致させる位置とな
る。したがって、絞り量は比較的小さな第２の絞り孔６
５の径で決まる。図８の（ａ）（ｂ）はそれに対応した
各状態を示している。

【００３０】次に、切換スイッチ４２をオフすると、液
晶アクチュエータ３０への電圧印加が停止し、液晶アク
チュエータ３０は、元の長さに戻り軸方向に連結ワイヤ
６８が軸方向に繰り出され、絞り羽根６３は引張りばね
６６の引張り力により図７の（ｂ）の位置から図７の
（ａ）の位置に回動する。このとき、絞り羽根６３は第
１の絞り孔６１を覆うことがなく、絞り量は比較的大き
な第１の絞り孔６１の径で決まる。

【００３１】図９は、本発明の第４の実施例の変形例を
示すものである。すなわち、この絞り装置６０は、固定
リング７１に複数の絞り羽根７２の各基端を枢着すると
ともに、回動リング７３によって、各絞り羽根７２を回
動する、いわゆる虹彩絞り方式としたものである。固定
リング７１にはその回動リング７３が同心的に回動自在
に取り付けられており、固定リング７１と回動リング７
３の各孔７４は、対物光学系５４の光軸Ｃに一致してい
る。また、各孔７４は視野絞りを構成している。

【００３２】また、各絞り羽根７２の基端部にはそれぞ
れカム孔７５が形成され、この各カム孔７５には回動リ
ング７３に対応して突設した操作ピン７６がそれぞれ嵌
め込まれている。さらに、各絞り羽根７２を回動操作す
る回動リング７３には連結ピン６７が設けられ、この連
結ピン６７には、前述したと同様の可撓性の連結ワイヤ
６８の一端が接続されている。連結ワイヤ６８の他端側
は、固定リング７１に形成したガイド孔６９からハウジ
ング１１の壁部に形成した空洞部５１を通じて導出され
ている。そして、この連結ワイヤ６８の他端は、前述し
た第１の実施例と同様の液晶アクチュエータ３０に連結
されている。

【００３３】前記回動リング７３の連結ピン６７には、
連結ワイヤ６８とは逆向きに設けた引張りばね６６の一
端が連結され、引張りばね６６の他端は固定リング７１
に取着されている。そして、引張りばね６６は、絞り羽
根６３を開く向きに操作する回動方向に付勢している。

【００３４】そこで、液晶アクチュエータ３０へ電圧が
印加され、これが軸方向へ収縮した場合、回動リング７
３は引張りばね６６の付勢力に抗して連結ワイヤ６８を
引き、絞り羽根７２を閉じる絞り込み回動する。一方、
電圧の印加が止められた場合は、液晶アクチュエータ３
０が軸方向に伸長し、引張りばね６６の付勢力によって
絞り羽根７２を開く向きに回動する。

【００３５】なお、この実施例においても、第２の実施
例の場合と同様に液晶アクチュエータ３０への電圧の印
加量を調整すれば、その絞り量を任意に変化させること
ができる。

【００３６】なお、前述した液晶アクチュエータ３０を
利用して内視鏡の処置具起上装置７７における起上台７
８の起上操作を行う駆動装置を構成することができる。
図１０はその一例を示し、挿入部２の先端構成部６にお
いて側方へ開口する処置具挿通用のチャンネル７９のチ
ャンネル口８０にはヒンジ８１を介して起上台７８を枢
着してなり、起上台７８の自由端とチャンネル口８０の
側壁との間に、前記液晶アクチュエータ３０を架設す
る。液晶アクチュエータ３０の前口金には連結ワイヤ６
８を介して起上台７８の自由端が連結され、液晶アクチ
ュエータ３０の後口金は先端構成部６のチャンネル口８
０の後方の内部に設けられたアクチュエータ室８２の後
端壁に固定されている。アクチュエータ室８２は箱型を
しており、前方には連結ワイヤ６８を通すため孔８２
ａ、アクチュエータ室８２の後方にはリード線４０を通
すための孔８２ｂが設けられている。これら孔８２ａ，
８２ｂには水密化するシール手段が設けられている。他
の構成は前述した第２の実施例と同様である。そこで、
第２の実施例と同様に液晶アクチュエータ３０に直流電
圧を印加することにより、起上台７８の倒伏が可能であ
る。また、任意の起上角度に変えることも可能である。

【００３７】図１１は前述した処置具起上装置７７の変
形例を示すものである。これは前記起上台７８自体を屈
曲型液晶アクチュエータ８３によって構成したものであ
る。この屈曲型液晶アクチュエータ８３は、第１の実施
例の液晶アクチュエータ３０の一面に弾性板８４を固着
したものである。また、この例では図１１において紙面
上側の面にその弾性板８４を固着している。その他の構
成は前述した第４の実施例と同様である。

【００３８】そこで、第２の実施例と同様に屈曲型液晶
アクチュエータ８３に電圧を印加すると、屈曲型液晶ア
クチュエータ８３の液晶が軸方向に収縮する。このと
き、固着された弾性板８４が存在するため、その面の収
縮が規制される。結果的に図面の下側部分が多く収縮す
ることになり、屈曲型液晶アクチュエータ８３は図１１
の（ｂ）で示すように下方向に曲がる。電圧の印加を休
止すると、図１１の（ａ）で示すように直線的な状態に
戻る。また、印加する伝圧を調節すれば、その湾曲量が
選択できる。この動作を利用して処置具を任意方向に向
けることが可能となる。なお、この構成によれば、起上
台７８と屈曲型液晶アクチュエータ８３を兼用できるの
で、先の例に比べ、その構成部品が少ないため、構成の
簡略小形化とその製造コストを安くできる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電圧を印
加することにより収縮する液晶アクチュエータを光学系
の機械的な駆動に用いたことにより、その駆動装置の簡
略化が図れ、内視鏡の先端部の細径化でき、その結果、
内視鏡の挿入性が向上する。また、挿入部が長尺となっ
ても、アクチュエータが先端部に配置されているので、
動作の遅れが生じることがない。一般的に、その構成部
品が減るので、内視鏡の製造コストの低減化が図れる。
また、挿入部の長尺化、あるいは挿入部が曲げられた時
においても、挿入部の先端部にアクチュエータが設けて
あるので、手元側から遠隔的に操作するものに比べてそ
の応答性が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る内視鏡の概略的な
構成を示す説明図。

【図２】同じくその第１の実施例に係る内視鏡の先端部
の断面図。

【図３】同じくその第１の実施例に係る内視鏡における
液晶アクチュエータ３０の断面図。

【図４】本発明の第２の実施例に係る内視鏡の先端部の
断面図。

【図５】同じくその第２の実施例に係る内視鏡における
液晶アクチュエータの伸縮動作状態の説明図。

【図６】本発明の第３の実施例に係る内視鏡の先端部の
断面図。

【図７】同じくその第３の実施例に係る内視鏡における
絞り機構を全面から見て示すその開閉動作状態の説明
図。

【図８】同じくその第３の実施例に係る内視鏡における
液晶アクチュエータの伸縮動作状態の説明図。

【図９】（ａ）は本発明の第４の実施例に係る内視鏡に
おける絞り装置の正面図、（ｂ）は（ｂ）中Ａ−Ａ線に
沿う断面図。

【図１０】液晶アクチュエータを利用して内視鏡の処置
具起上装置における起上台の起上操作を行う駆動装置の
説明図。

【図１１】前記処置具起上装置の変形例を示す説明図。

【符号の説明】 １…内視鏡、２…挿入部、３…操作部、６…先端構成
部、２３…反射ミラー、２６…操作用ワイヤ、３０…液
晶アクチュエータ、３４…液晶、３５…電極、３７…制
御装置、３８…電源。

フロントページの続き (72)発明者 松井 頼夫 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 挿入部の先端部に組み込まれた光学機構
   を機械的に駆動してその光学的状態を変更するようにし
   た内視鏡の光学機構の駆動装置において、 一対の電極間に液晶を配置し前記電極への印加電圧によ
   り前記液晶が伸縮する液晶アクチュエータと、この液晶
   アクチュエータの伸縮運動を前記光学機構に伝達する駆
   動力伝達部材と、前記電極により発生する電圧を制御す
   る制御手段とを具備したことを特徴とする内視鏡におけ
   る光学機構の駆動装置。