内視鏡用カメラモジュール
【課題】内視鏡用カメラモジュールを小型化する。
【解決手段】カメラモジュール３０は、対物光学系３２、レンズ移動機構３６を備えている。対物光学系３２は、第２レンズ４０、プリズム４４を備えている。第２レンズ４０は、変倍用の可動レンズであり、モータ５０を有するレンズ移動機構３６により移動される。プリズム４４は、第２レンズ４０の光軸に対して４５°傾けられた反射面４４ｂを有している。モータ５０は、駆動軸５６を挿入部１３の長手方向と平行にした状態で、プリズム４４の背後に配置されている。
【解決手段】カメラモジュール３０は、対物光学系３２、レンズ移動機構３６を備えている。対物光学系３２は、第２レンズ４０、プリズム４４を備えている。第２レンズ４０は、変倍用の可動レンズであり、モータ５０を有するレンズ移動機構３６により移動される。プリズム４４は、第２レンズ４０の光軸に対して４５°傾けられた反射面４４ｂを有している。モータ５０は、駆動軸５６を挿入部１３の長手方向と平行にした状態で、プリズム４４の背後に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の挿入部の先端部に搭載される内視鏡用カメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、検査孔内に挿入される挿入部の先端部にカメラモジュールが内蔵されている。カメラモジュールは、可動レンズや可動レンズを移動させるレンズ移動機構、及び、撮像素子や撮像素子を駆動する駆動回路を有する回路基板などがユニット化されたものであり、検査孔内を撮影する。カメラモジュールは検査孔外のモニタに接続され、カメラモジュールにより撮影された画像はこのモニタに表示される。
【０００３】
カメラモジュールは、患者の負担を和らげるために小型化が要求される。しかし、回路基板を撮影レンズの光軸に対して垂直に配置すると、カメラモジュールの幅が広くなってしまうといった問題がある。このため、下記特許文献１では、回路基板を撮影レンズの光軸とは略平行に配置し、撮影レンズの背後に配置したプリズムによって被写体光を屈曲させ回路基板上の撮像素子に入射させている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
また、下記特許文献１では、撮影倍率を変更するために移動される可動レンズと、可動レンズを移動させるためのモータとを備え、モータの駆動軸と直結された回転軸を回転させることによって可動レンズを移動させている。さらに、下記特許文献１では、挿入部の先端側でアングルリングの先端部側第１リングの円筒面に切り込みを入れ、この切り込み部を変形させ、モータを支持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１２１９５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１記載の装置では、撮像素子の影響で挿入部の幅が広くなってしまう問題は防止できるものの、モータの駆動軸を回転軸と直結する構造としているので、プリズムの背後に部材の配置されないデットスペースが生じてしまい、細径化の妨げとなっていた。しかも、モータの駆動軸を回転軸と直結することで、撮影レンズの光軸方向（挿入部の長手方向）の長さが長くなってしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、内視鏡用カメラモジュールの小型化を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡用カメラモジュールは、光軸方向に移動自在の可動レンズを有する撮影レンズと、前記撮影レンズから入射した被写体光を前記光軸方向とは略直行する方向に反射させるプリズムと、前記撮影レンズ及びプリズムを介して結像される光学画像を光電変換する撮像素子を有する回路基板と、前記光軸方向に長く形成されて前記撮影レンズの側方に配置される回転軸を有し、前記回転軸の回転により前記可動レンズを前記光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、回転自在の駆動軸を有し、外部から電力の供給を受けて前記駆動軸を回転させるモータと、前記駆動軸の回転力を前記回転軸に伝達する回転力伝達機構と、を備えるとともに、前記モータを、前記駆動軸を前記光軸方向と平行にした状態で、前記プリズムの背後に配置したことを特徴としている。
【０００９】
前記回転軸は、複数の回転体からなり、各回転体は、前記駆動軸の設けられた背面側から前記可動レンズの設けられた前面側へ向けて前記光軸方向に配列されて共通の軸周りに回転するとともに、所定量の回転遊びを有するように隣り合う軸体同士が連結されており、前記駆動軸の回転力が、背面側の回転体から前面側の回転体に順次伝達されるものでもよい。
【００１０】
前記回転体は少なくとも３つ設けられ、隣り合う回転体間に設定された回転遊びの角度が、それぞれ異なっているものでもよい。
【００１１】
背面側から前面側へ向かうほど、前記回転遊びの角度が大きく設定されているものでもよい。
【００１２】
前記回転体として、棒状回転体と筒状回転体との２種類の回転体を用い、これらを交互に配置するとともに、前記棒状回転体は、前記筒状回転体側の端部外周に沿って等間隔で配置された外周突起を備え、前記筒状回転体は、前記外周突起を含む前記棒状回転体の外周よりも内径が大きく形成され、前記外周突起ごと前記棒状回転体を取り囲むように配置されるとともに、前記外周突起の移動経路に挿入される内周突起が内壁に立設され、前記内周突起が前記外周突起により押圧されることで前記棒状回転体と一体になって回転するものでもよい。
【００１３】
前記レンズ移動機構は、前記レンズの移動後に、前記レンズを移動させない範囲で前記モータを反転または前記モータの反転と正転とを繰り返し、前記駆動軸をいずれの方向に回転させても前記駆動軸の回転開始から全ての回転体が一体となって回転するまでの回転量がほぼ同量となる中立位置まで各回転体を移動させた後、前記モータを停止するものでもよい。
【００１４】
前記撮影レンズと前記レンズ移動機構と前記回転軸とを保持する本体ケースと、前記モータと前記回転力伝達機構とを保持するとともに、前記本体ケースの背面側に固定されて前記本体ケースと一体化されるモータケースとを設けてもよい。
【００１５】
前記レンズ移動機構と前記回転軸と前記回転力伝達機構と前記駆動軸とは、前記本体ケースと前記モータケースとの少なくとも一方によって覆われており、外部から遮蔽されているものでもよい。
【００１６】
前記モータは、熱伝導性を有する接着剤によって前記モータケースに接着されているものでもよい。
【００１７】
前記回転軸を取り巻くように配置され、前記回転軸周りの回転が規制された筒体を有し、前記レンズ移動機構は、前記筒体を前記回転軸の長手方向に沿って移動させることで前記可動レンズを移動するとともに、前記筒体は、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のカム溝と係合する突起、または、前記回転軸の外周に形成された突起と係合する螺旋状のカム溝が内壁に設けられており、前記回転軸の回転に伴って、前記回転軸の長手方向にスライドするものでもよい。
【００１８】
前記回転軸を取り巻くように配置され、前記回転軸周りの回転が規制された筒体を有し、前記レンズ移動機構は、前記筒体を前記回転軸の長手方向に沿って移動させることで前記可動レンズを移動するとともに、前記筒体は、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のネジ溝と係合する螺旋状のネジ山、または、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のネジ山と係合する螺旋状のネジ溝が内壁に設けられており、前記回転軸の回転に伴って、前記回転軸の長手方向にスライドするものでもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、可動レンズを移動させるためのモータをプリズムの背後に配置したので、プリズムの背後の空間を有効利用してカメラモジュールの小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。
【図２】電子内視鏡の先端部の端面を示す平面図である。
【図３】カメラモジュールの平面図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は背面図である。
【図４】カメラモジュールを側方から観察した断面図である。
【図５】回転軸の分解図である。
【図６】第１棒状回転体の回転力が第１筒状回転体に伝達される様子を示す説明図である。
【図７】第２棒状回転体の回転力が第２筒状回転体に伝達される様子を示す説明図である。
【図８】電子内視鏡の動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】カメラモジュールの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０と、プロセッサ装置１１と、モニタ１２とからなる。電子内視鏡１０は、検査孔内に挿入される可撓性の挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４と、プロセッサ装置１１に接続されるユニバーサルコード１６とを有する。
【００２２】
操作部１４には、挿入部１３の先端部１７が上下左右を向くように挿入部１３を湾曲させるためのアングルノブや、送気・送水ノズル２０（図２参照）からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタンの他、観察画像を静止画記録するためのレリーズボタンや観察画像の撮影倍率を変倍するための変倍ボタン２１などの操作部材が設けられている。また、操作部１４の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口が設けられている。鉗子口は、挿入部１３内の鉗子チャンネルを通して、先端部１７に設けられた鉗子出口２２（図２参照）に連通している。
【００２３】
プロセッサ装置１１は、ユニバーサルコード１６や挿入部１３内に挿通された伝送ケーブル６８（図４参照）を介し、先端部１７に搭載されたカメラモジュール３０（図２〜図４参照）への給電や駆動制御を行う。また、プロセッサ装置１１は、伝送ケーブル６８を介してカメラモジュール３０から出力された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種処理を施して画像データを生成する。そして、生成した画像データを、プロセッサ装置１１にケーブル接続されたモニタ１２に観察画像として表示する。
【００２４】
図２に示すように、先端部１７の端面１７ａには、送気・送水ノズル２０、鉗子出口２２の他、照明光が出射される照明窓２４や、観察窓２６が設けられている。観察窓２６は、端面１７ａに形成された開口からなり、観察窓２６の背後にはカメラモジュール３０が配置されている。そして、観察窓２６には、カメラモジュール３０の対物光学系３２（図４参照）を構成する第１レンズ３８が嵌合されている。
【００２５】
図３（Ａ）、同図（Ｂ）、並びに、図４に示すように、カメラモジュール３０は、対物光学系３２、回路基板３４、レンズ移動機構３６を備えている。対物光学系３２は、撮影レンズと、プリズム４４とから構成される。撮影レンズは、第１、第２、第３レンズ３８、４０、４２からなり、これらが、挿入部１３の長手方向と平行な光軸に沿って並べて配置されている。
【００２６】
第１、第３レンズ３８、４２は、固定レンズである。そして、第１レンズ３８は、前端部が観察窓２６に嵌合され、後端部が円筒状の鏡筒４６の前端部に嵌合されて固定されている。また、第３レンズ４２は、鏡筒４６の後端部に固定されている。他方、第２レンズ４０は、撮影倍率変倍用の変倍レンズ（可動レンズ）である。そして、第２レンズ４０は、鏡筒４６にスライド自在に支持されており、レンズ移動機構３６により移動される。
【００２７】
プリズム４４は、入射面４４ａ、反射面４４ｂ、出射面４４ｃを備えており、入射面４４ａの外縁部が鏡筒４６の後端に接着されて固定される。入射面４４ａには、第１〜第３レンズ３８〜４２を介して被写体光が入射される。反射面４４ｂは、入射面４４ａに対して４５°傾けられ、入射面４４ａから入射した被写体光の光路を９０°屈折させる。出射面４４ｃは、入射面４４ａに対して９０°傾けられ、反射面４４ｂで反射された被写体光を出射する。
【００２８】
回路基板３４は、伝送ケーブル６８を介してプロセッサ装置１１と電気的に接続されている。回路基板３４には、ＣＣＤ３５、及び、ＣＣＤ３５を駆動するための駆動回路などが設けられている。ＣＣＤ３５は、複数の光電変換素子が配列された撮像面３５ａを備え、回路基板３４は、この撮像面３５ａをプリズム４４の出射面４４ｃに対面させた状態で、出射面４４ｃに接着されて固定される。ＣＣＤ３５は、出射面４４ｃから出射して撮像面３５ａに入射した被写体光を光電変換し、撮像信号を生成する。このように、撮像面３５ａが挿入部１３の長手方向とは平行となるように回路基板３４を配置することで、先端部１７を細径化できる。
【００２９】
レンズ移動機構３６は、モータ５０、回転力伝達機構５２、回転軸５４を備えている。モータ５０としては、例えば、直流モータが用いられる。モータ５０は、駆動軸５６を有する本体５８と、本体５８の背面に設けられた駆動ケーブル６０、６２とからなり、駆動ケーブル６０、６２に流された電流の向きに応じた方向に駆動軸５６を回転させる。駆動ケーブル６０、６２は、回路基板３４の上面に固定されたサブ回路基板６６を介して伝送ケーブル６８に接続されている。
【００３０】
また、モータ５０は、プリズム４４の背後に配置され、駆動軸５６を挿入部１３の長手方向と平行にした状態で、左右２分割式のモータケース７０に取り付けられて支持されている。モータケース７０の後端部には、本体５８の外周を取り巻く筒状のホルダ７２が設けられている。ホルダ７２は、アルミなど放熱性の高い材料から形成されており、モータ５０は、ホルダ７２の内周に、熱伝導率の高い接着剤７４により接着されている。
【００３１】
このように、モータ５０をプリズムの背後に配置することで、プリズムの背後のスペースを有効活用でき、カメラモジュール３０を小型化できる。さらに、モータ５０をプリズムの背後に配置することで、例えば、後述する回転軸に駆動軸を直結させるようにモータを配置する場合と比較して、カメラモジュールを大型化することなくより大径のモータ、すなわち、回転トルクの大きなモータを搭載できる。また、モータ５０を、熱伝導性の高い接着剤７４により放熱性の高いホルダ７２に取り付けたので、モータ５０から効率よく排熱でき、モータ５０の発熱を抑えることができる。
【００３２】
回転力伝達機構５２は、第１、第２、第３歯車７６、７８、８０から構成される。これら第１〜第３歯車７６〜８０は、モータケース７０内に配置され、駆動軸５６と平行な軸周りに回転自在に設けられている。第１歯車７６は、駆動軸５６の先端に固定されて駆動軸５６と一体に回転する。第２歯車７８は、第１歯車７６と歯合されて第１歯車７６の回転に伴って回転する。また、第２歯車７８は、第３歯車８０とも歯合されており、第３歯車８０は、第２歯車７８の回転に伴って回転する。これら第１〜第３歯車７６〜８０は、モータケース７０によって覆われてモータケース７０の外部と遮断されており、回転に伴って生じる塵や埃などが外部に飛散しないようになっている。
【００３３】
第３歯車８０の先端には、回転軸５４が接続されている。回転軸５４は、筒状の本体ケース８２内に納められ、対物光学系３２の側方に配置される。回転軸５４は、本体ケース８２によって回転自在に支持されるとともに、本体ケース８２によって覆われて外部と遮断されており、回転に伴って生じる塵や埃などが外部に飛散しないようになっている。
【００３４】
回転軸５４は、第１棒状回転体８４、第１筒状回転体８６、第２棒状回転体８８、第２筒状回転体９０、第３棒状回転体９２からなり、これらが第３歯車８０から端面１７ａへ向けてこの順番で配置されている。また、これらは全て駆動軸と平行な共通の軸周りに回転自在に設けられている。
【００３５】
図５に示すように、第１棒状回転体８４は、後端が第３歯車８０の先端に固定され、第３歯車８０と一体に回転する。第１棒状回転体８４には、係止リング８４ａと、突起８４ｂとが形成されている。係止リング８４ａは、第１棒状回転体８４の長手方向中央部に設けられている。第１棒状回転体８４は、この係止リング８４ａが本体ケース８２の後壁と第１筒状回転体８６との間に挟まれて、前後への移動が規制されている（図４参照）。突起８４ｂは、第１棒状回転体８４の先端部外周に沿って９０°の回転位置間隔で４つ設けられている（図６参照）。
【００３６】
第１筒状回転体８６は、第１棒状回転体８４の先端部よりも一回り大きく形成されており、後端部で第１棒状回転体８４の先端部を覆うように設けられている。第１筒状回転体８６の内周には、突起８６ａが設けられている。突起８６ａは、第１筒状回転体８６の内周に沿って９０°の回転位置間隔で４つ設けられ、これら各突起８６ａが、第１棒状回転体８４の突起８４ｂの移動経路に挿入されている（図６参照）。
【００３７】
第２棒状回転体８８は、後端部が第１筒状回転体８６の先端部の内側に配置される。第２棒状回転体８８の後端部には、外周に沿って９０°の回転位置間隔で４つの突起８８ａが設けられており、各突起８８ａが第１筒状回転体８６の突起８６ａの移動経路に挿入されている（図６参照）。また、第２棒状回転体８８の長手方向中央部には、第２棒状回転体８８の前後への移動を規制するための係止リング８８ｂが設けけられている。さらに、第２棒状回転体８８の先端部には、外周に沿って１８０°の回転位置間隔で２つの突起８８ｃが設けられている（図７参照）。
【００３８】
第２筒状回転体９０は、後端部で第２棒状回転体８８の先端部を覆うように設けられている。第２筒状回転体９０には、内周に沿って１８０°回転位置間隔で２つの突起９０ａが設けられており、これら各突起９０ａが、第２棒状回転体８８の突起８８ｃの移動経路に挿入されている（図７参照）。
【００３９】
第３棒状回転体９２は、後端部が第２筒状回転体９０の先端部の内側に配置される。第３棒状回転体９２の後端部には、外周に沿って１８０°の回転位置間隔で２つの突起９２ａが設けられており、各突起９２ａが第２筒状回転体９０の突起９０ａの移動経路に挿入されている（図７参照）。また、第３棒状回転体９２には、突起９２ａの前方に第３棒状回転体９２の前後への移動を記載するための係止リング９２ｂが設けられている。さらに、第３棒状回転体９２には、係止リング９２ｂよりも前端側に、外周に沿って螺旋状のカム溝９２ｃが形成されている。
【００４０】
第３棒状回転体９２の前端側は、筒体９４に挿入されている。筒体９４は、内周に第３棒状回転体９２のカム溝９２ｃと係合する突起９４ａが形成されている。また、筒体９４は、アーム９６を介して第２レンズ４０と一体化されており、第３棒状回転体９２周りの回転が規制されている。
【００４１】
以下、モータ５０の回転力が第２レンズに伝達されて第２レンズが移動するまでの回転力伝達機構５２及び回転軸５４の動作について説明する。モータ５０が回転すると、この回転力が第１〜第３歯車７６〜８０を介して第１棒状回転体８４に伝達され、第１棒状回転体８４が回転する。
【００４２】
図６（Ａ）に示すように、第１棒状回転体８４は、モータ５０が回転する前の初期状態では、突起８４ｂが、第１筒状回転体８６の突起８６ａの中間に位置する中立位置にセットされている。そして、第１棒状回転体８４が中立位置から約２０°回転すると、同図（Ｂ）に示すように突起８４ｂが第１筒状回転体８６の突起８６ａに当接する。この後、さらに第１棒状回転体８４が同じ方向に回転すると、第１棒状回転体８４と一体に第１筒状回転体８６が回転を開始する。
【００４３】
第１筒状回転体８６は、初期状態では、突起８６ａが第２棒状回転体８８の突起８８ａの中間に位置する中立位置にセットされている。そして、第１筒状回転体８６が約２０°回転すると、突起８６ａが第２棒状回転体８８の突起８８ａに当接し、この後、さらに第１筒状回転体８６が同じ方向に回転すると、第１筒状回転体８６と一体となり第２棒状回転体８８が回転を開始する。
【００４４】
図７（Ａ）に示すように、第２棒状回転体８８は、初期状態では、突起８８ｃが第２筒状回転体９０の突起９０ａの中間に位置する中間位置にセットされている。そして、第２棒状回転体８８が約８０°回転すると、同図（Ｂ）に示すように、突起８８ｃが第２筒状回転体９０の突起９０ａに当接し、この後、さらに第２棒状回転体８８が同じ方向に回転すると、第２棒状回転体８８と一体となり第２筒状回転体９０が回転を開始する。
【００４５】
第２筒状回転体９０は、初期状態では、突起９０ａが第３棒状回転体９２の突起９２ａの中間に位置する中間位置にセットされている。そして、第２筒状回転体９０が約８０°回転すると、突起９０ａが第３棒状回転体９２の突起９２ａに当接し、この後、さらに第２筒状回転体９０が同じ方向に回転すると、第２筒状回転体９０と一体となり第３棒状回転体９２が回転を開始する。第３棒状回転体９２が回転すると、カム溝９２ｃにより筒体９４の突起９４ａが押圧され、第３棒状回転体９２の長手方向に沿って筒体９４が移動する。そして、この筒体９４と一体に第２レンズ４０が移動する。
【００４６】
このように、回転軸５４を複数の部材に分割し、各部材を所定の回転遊びを有する連結機構によって連結したので、初めに回転する第１棒状回転体８４から、最後に回転する第３棒状回転体９２まで、一体に回転させる部材の数が段階的に増える（すなわち、徐々に回転慣性力が高まる）。これにより、回転軸を１つの部材から構成する場合と比較して、モータへの負担を軽減でき、モータの駆動力が小さい場合であっても確実に回転軸を回転できる。また、モータの回転開始からレンズの移動開始までに所定のタイムラグができるので、レンズがモータの動きに過敏に反応してしまうといったこともない。さらに、回転軸を１つの部材から構成する場合、レンズの移動開始時に回転させる部材の重量が重く、モータを大きなトルクで回転させる必要がある。このため、レンズが大きく動いてしまい、レンズの位置を細かく調整し難いといった問題があるが、本実施形態ではこのような問題もない。
【００４７】
また、一体に回転させる部材の数が増えるに従ってモータの負担が大きくなるが、本実施形態では、一体に回転させる部材の数が増えるに従い回転遊びの量も大きくした（本実施形態では、第１棒状回転体８４、第１筒状回転体８６、第２棒状回転体８８の間の回転遊びが最大で約４０°であるのに対して、第２棒状回転体８８、第２筒状回転体９０、第３棒状回転体９２の間の回転遊びは最大で約１６０°とした）。このため、一体に回転させる部材の数が増えるほど、より勢いがついた状態（回転慣性力が増した状態）で、次の部材を回転させることができるので、各部材間の回転遊びの量を等しくした場合と比較して、よりモータの負担を軽減できる。
【００４８】
以下、プロセッサ装置１１がモータ５０を制御して、撮影画像の変倍を行う流れについて説明する。図８に示すように、プロセッサ装置１１の電源がオンされると、プロセッサ装置１１は、カメラモジュール３０への給電を開始するとともに、ＣＣＤ３４を制御して検査孔内の画像の撮影を開始する。そして、撮影された画像をモニタ１２に表示する。
【００４９】
また、プロセッサ装置１１は、変倍ボタン２１が押下される毎に、モータ５０を制御して、第１レンズ３８側の縮小位置（ワイド位置）と第３レンズ４２側の拡大位置（テレ位置）との間で第２レンズ４０を切り替え移動させる。さらに、プロセッサ装置１１は、第２レンズ４０の位置が切り替えられる毎（変倍毎）に、モータ５０を制御して回転軸５４の各部材を中立位置に戻す。
【００５０】
具体的には、変倍が完了して第２レンズ４０が停止されると、第２レンズ４０の停止直前のモータ５０の回転方向（以下、正転方向）とは反対の方向（以下、逆転方向）にモータ５０を回転させ、第２筒状回転体９０を約８０°回転させて中立位置に移動させる。続いて、モータ５０を正転方向に回転させ、第２棒状回転体８８を約８０°回転させて中立位置に移動させる。さらに、この後、モータ５０を逆転方向に回転させ、第１筒状回転体８６を約２０°回転させて中立位置に移動させる。そして、最後に、モータ５０を正転方向に回転させ、第１棒状回転体８４を約２０°回転させて中立位置に移動させる。
【００５１】
なお、本発明は、モータをプリズムの背後に配置してカメラモジュールを小型化できればよいので、細部の構成は上記実施形態に限定されず適宜変更できる。例えば、上記実施形態では、回転体を複数の部材から構成する例で説明をしたが、回転体を１つの部材から構成してもよい。また、回転体を複数の部材から構成する場合も、部材数は上記実施形態のように５つの部材に限定されず、４つ以下であってもよいし、６つ以上であってもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、モータとして直流モータを用いる例で説明をしたが、モータとして、供給された駆動パルスの個数に応じた量だけ回転するステッピングモータを用いてもよい。ステッピングモータを用いた場合、回転体（回転体を構成する各部材）の回転量やレンズの移動量をより細かく制御できる。
【００５３】
また、上記実施形態では、可動レンズの停止後に、回転体を構成する複数の部材を中立位置へ戻す例で説明をしたが、これを廃止して可動レンズの停止後にモータを停止してもよい。また、回転体を構成する全ての部材を中立位置に戻さずに、回転体を構成する一部の部材のみを中立位置に戻すようにしてもよい。
【００５４】
さらに、可動レンズの移動方向を反転させる際にモータが空転する量の半分だけモータを逆転方向に回転してもよい。具体的には、上記実施形態のように、レンズの移動方向を反転させる際に、第１棒状回転体８４を約４００°逆転させる必要がある場合（第１棒状回転体８４を約４０°逆転させて第１筒状回転体８６の逆転を開始させ、次に、第１筒状回転体８６を約４０°逆転させて第２棒状回転体８８の逆転を開始させ、続いて、第２棒状回転体８８を約１６０°逆転させて第２筒状回転体９０の逆転を開始させ、最後に、第２筒状回転体を約１６０°逆転させることによって第３棒状回転体９２の回転が開始する場合）、可動レンズの停止後に第１棒状回転体８４を約２００°だけ逆転させるようにモータ５０を逆転方向に回転させればよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、回転軸を構成する各部材間の回転遊びの量を２段階で切り替え、より後に回転する部材間の回転遊びの量を大きく設定する例で説明をしたが、全ての部材間の回転遊びの量を等しく設定してもよい。また、例えば、第１棒状回転体と第１筒状回転体との間の回転遊びの量を最大２０°とし、第１筒状回転体と第２棒状回転体との間の回転遊びの量を最大４０°とし、第２棒状回転体と第２筒状回転体との間の回転遊びの量を最大８０°とし、第２筒状回転体と第３棒状回転体との間の回転遊びの量を最大１６０°とするといったように、回転遊びの量を３段階以上に切り替えてもよい。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、レンズと連結され回転軸周りの回転が規制された筒体と、筒体に挿入される回転軸とを有し、筒体の内周に形成された突起を、回転軸の外周に形成されたカム溝に係合させることによって、回転軸の回転に伴って筒体とともにレンズが移動する構成で説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、筒体の内周にカム溝を設け、回転軸の外周に突起を設けてもよい。また、カム溝と突起とによらず、筒体の内周に形成されたネジ溝と回転軸の外周に形成されたネジ山とを係合させる構成によってレンズを移動させてもよい。もちろん、筒体の内周にネジ山を設け、回転軸の外周にネジ溝を設けてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、変倍用の可動レンズをワイド位置とテレ位置との２つの位置へ移動させる例、すなわち、２段階で変倍が行われる例で説明をしたが、３段階以上で変倍を行ってもよい。もちろん、無段階で変倍を行ってもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、プリズムの背後に配置したモータによって変倍用の可動レンズを移動させる例で説明をしたが、同様の機構によって、ピント調節用の可動レンズを移動させてもよい。もちろん、プリズムの背後に２つのモータを配置して、変倍用の可動レンズとピント調節用の可動レンズとの両方を移動させてもよい。
【００５９】
さらに、上記実施形態では、レンズ移動機構を、対物光学系を挟んでＣＣＤの反対側に配置した例（図３参照）で説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、回路基板３４と対物光学系とを結ぶ線に対して傾いた位置にレンズ移動機構３６を配置してもよい。
【００６０】
なお、上記実施形態では、撮像素子としてＣＣＤを用いる例で説明をしたが、撮像素子として、ＣＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。さらに、上記実施形態では、レンズ鏡筒と本体ケースとを別体に設けた例で説明をしたが、これらを一体に設けてもよい。さらに、上記実施形態では、本発明を医療用の内視鏡に適用する例で説明をしたが、本発明を工業用の内視鏡に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
２ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ プロセッサ装置
１２ モニタ
１３ 挿入部
１７ 先端部
２６ 観察窓
３０ カメラモジュール
３２ 対物光学系
３４ 回路基板
３５ ＣＣＤ（撮像素子）
３６ レンズ移動機構
３８ 第１レンズ
４０ 第２レンズ
４２ 第３レンズ
４４ プリズム
５０ モータ
５２ 回転力伝達機構
５４ 回転軸
５６ 駆動軸
８４ 第１棒状回転体
８６ 第１筒状回転体
８８ 第２棒状回転体
９０ 第２筒状回転体
９２ 第３棒状回転体
８４ｂ、８６ａ、８８ａ、８８ｃ、９０ａ、９２ａ 突起
９２ｃ カム溝
９４ 筒体
９４ａ 突起
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の挿入部の先端部に搭載される内視鏡用カメラモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、検査孔内に挿入される挿入部の先端部にカメラモジュールが内蔵されている。カメラモジュールは、可動レンズや可動レンズを移動させるレンズ移動機構、及び、撮像素子や撮像素子を駆動する駆動回路を有する回路基板などがユニット化されたものであり、検査孔内を撮影する。カメラモジュールは検査孔外のモニタに接続され、カメラモジュールにより撮影された画像はこのモニタに表示される。
【０００３】
カメラモジュールは、患者の負担を和らげるために小型化が要求される。しかし、回路基板を撮影レンズの光軸に対して垂直に配置すると、カメラモジュールの幅が広くなってしまうといった問題がある。このため、下記特許文献１では、回路基板を撮影レンズの光軸とは略平行に配置し、撮影レンズの背後に配置したプリズムによって被写体光を屈曲させ回路基板上の撮像素子に入射させている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
また、下記特許文献１では、撮影倍率を変更するために移動される可動レンズと、可動レンズを移動させるためのモータとを備え、モータの駆動軸と直結された回転軸を回転させることによって可動レンズを移動させている。さらに、下記特許文献１では、挿入部の先端側でアングルリングの先端部側第１リングの円筒面に切り込みを入れ、この切り込み部を変形させ、モータを支持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１２１９５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１記載の装置では、撮像素子の影響で挿入部の幅が広くなってしまう問題は防止できるものの、モータの駆動軸を回転軸と直結する構造としているので、プリズムの背後に部材の配置されないデットスペースが生じてしまい、細径化の妨げとなっていた。しかも、モータの駆動軸を回転軸と直結することで、撮影レンズの光軸方向（挿入部の長手方向）の長さが長くなってしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、内視鏡用カメラモジュールの小型化を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の内視鏡用カメラモジュールは、光軸方向に移動自在の可動レンズを有する撮影レンズと、前記撮影レンズから入射した被写体光を前記光軸方向とは略直行する方向に反射させるプリズムと、前記撮影レンズ及びプリズムを介して結像される光学画像を光電変換する撮像素子を有する回路基板と、前記光軸方向に長く形成されて前記撮影レンズの側方に配置される回転軸を有し、前記回転軸の回転により前記可動レンズを前記光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、回転自在の駆動軸を有し、外部から電力の供給を受けて前記駆動軸を回転させるモータと、前記駆動軸の回転力を前記回転軸に伝達する回転力伝達機構と、を備えるとともに、前記モータを、前記駆動軸を前記光軸方向と平行にした状態で、前記プリズムの背後に配置したことを特徴としている。
【０００９】
前記回転軸は、複数の回転体からなり、各回転体は、前記駆動軸の設けられた背面側から前記可動レンズの設けられた前面側へ向けて前記光軸方向に配列されて共通の軸周りに回転するとともに、所定量の回転遊びを有するように隣り合う軸体同士が連結されており、前記駆動軸の回転力が、背面側の回転体から前面側の回転体に順次伝達されるものでもよい。
【００１０】
前記回転体は少なくとも３つ設けられ、隣り合う回転体間に設定された回転遊びの角度が、それぞれ異なっているものでもよい。
【００１１】
背面側から前面側へ向かうほど、前記回転遊びの角度が大きく設定されているものでもよい。
【００１２】
前記回転体として、棒状回転体と筒状回転体との２種類の回転体を用い、これらを交互に配置するとともに、前記棒状回転体は、前記筒状回転体側の端部外周に沿って等間隔で配置された外周突起を備え、前記筒状回転体は、前記外周突起を含む前記棒状回転体の外周よりも内径が大きく形成され、前記外周突起ごと前記棒状回転体を取り囲むように配置されるとともに、前記外周突起の移動経路に挿入される内周突起が内壁に立設され、前記内周突起が前記外周突起により押圧されることで前記棒状回転体と一体になって回転するものでもよい。
【００１３】
前記レンズ移動機構は、前記レンズの移動後に、前記レンズを移動させない範囲で前記モータを反転または前記モータの反転と正転とを繰り返し、前記駆動軸をいずれの方向に回転させても前記駆動軸の回転開始から全ての回転体が一体となって回転するまでの回転量がほぼ同量となる中立位置まで各回転体を移動させた後、前記モータを停止するものでもよい。
【００１４】
前記撮影レンズと前記レンズ移動機構と前記回転軸とを保持する本体ケースと、前記モータと前記回転力伝達機構とを保持するとともに、前記本体ケースの背面側に固定されて前記本体ケースと一体化されるモータケースとを設けてもよい。
【００１５】
前記レンズ移動機構と前記回転軸と前記回転力伝達機構と前記駆動軸とは、前記本体ケースと前記モータケースとの少なくとも一方によって覆われており、外部から遮蔽されているものでもよい。
【００１６】
前記モータは、熱伝導性を有する接着剤によって前記モータケースに接着されているものでもよい。
【００１７】
前記回転軸を取り巻くように配置され、前記回転軸周りの回転が規制された筒体を有し、前記レンズ移動機構は、前記筒体を前記回転軸の長手方向に沿って移動させることで前記可動レンズを移動するとともに、前記筒体は、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のカム溝と係合する突起、または、前記回転軸の外周に形成された突起と係合する螺旋状のカム溝が内壁に設けられており、前記回転軸の回転に伴って、前記回転軸の長手方向にスライドするものでもよい。
【００１８】
前記回転軸を取り巻くように配置され、前記回転軸周りの回転が規制された筒体を有し、前記レンズ移動機構は、前記筒体を前記回転軸の長手方向に沿って移動させることで前記可動レンズを移動するとともに、前記筒体は、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のネジ溝と係合する螺旋状のネジ山、または、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のネジ山と係合する螺旋状のネジ溝が内壁に設けられており、前記回転軸の回転に伴って、前記回転軸の長手方向にスライドするものでもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、可動レンズを移動させるためのモータをプリズムの背後に配置したので、プリズムの背後の空間を有効利用してカメラモジュールの小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。
【図２】電子内視鏡の先端部の端面を示す平面図である。
【図３】カメラモジュールの平面図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は背面図である。
【図４】カメラモジュールを側方から観察した断面図である。
【図５】回転軸の分解図である。
【図６】第１棒状回転体の回転力が第１筒状回転体に伝達される様子を示す説明図である。
【図７】第２棒状回転体の回転力が第２筒状回転体に伝達される様子を示す説明図である。
【図８】電子内視鏡の動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】カメラモジュールの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、電子内視鏡システム２は、電子内視鏡１０と、プロセッサ装置１１と、モニタ１２とからなる。電子内視鏡１０は、検査孔内に挿入される可撓性の挿入部１３と、挿入部１３の基端部分に連設された操作部１４と、プロセッサ装置１１に接続されるユニバーサルコード１６とを有する。
【００２２】
操作部１４には、挿入部１３の先端部１７が上下左右を向くように挿入部１３を湾曲させるためのアングルノブや、送気・送水ノズル２０（図２参照）からエアー、水を噴出させるための送気・送水ボタンの他、観察画像を静止画記録するためのレリーズボタンや観察画像の撮影倍率を変倍するための変倍ボタン２１などの操作部材が設けられている。また、操作部１４の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口が設けられている。鉗子口は、挿入部１３内の鉗子チャンネルを通して、先端部１７に設けられた鉗子出口２２（図２参照）に連通している。
【００２３】
プロセッサ装置１１は、ユニバーサルコード１６や挿入部１３内に挿通された伝送ケーブル６８（図４参照）を介し、先端部１７に搭載されたカメラモジュール３０（図２〜図４参照）への給電や駆動制御を行う。また、プロセッサ装置１１は、伝送ケーブル６８を介してカメラモジュール３０から出力された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種処理を施して画像データを生成する。そして、生成した画像データを、プロセッサ装置１１にケーブル接続されたモニタ１２に観察画像として表示する。
【００２４】
図２に示すように、先端部１７の端面１７ａには、送気・送水ノズル２０、鉗子出口２２の他、照明光が出射される照明窓２４や、観察窓２６が設けられている。観察窓２６は、端面１７ａに形成された開口からなり、観察窓２６の背後にはカメラモジュール３０が配置されている。そして、観察窓２６には、カメラモジュール３０の対物光学系３２（図４参照）を構成する第１レンズ３８が嵌合されている。
【００２５】
図３（Ａ）、同図（Ｂ）、並びに、図４に示すように、カメラモジュール３０は、対物光学系３２、回路基板３４、レンズ移動機構３６を備えている。対物光学系３２は、撮影レンズと、プリズム４４とから構成される。撮影レンズは、第１、第２、第３レンズ３８、４０、４２からなり、これらが、挿入部１３の長手方向と平行な光軸に沿って並べて配置されている。
【００２６】
第１、第３レンズ３８、４２は、固定レンズである。そして、第１レンズ３８は、前端部が観察窓２６に嵌合され、後端部が円筒状の鏡筒４６の前端部に嵌合されて固定されている。また、第３レンズ４２は、鏡筒４６の後端部に固定されている。他方、第２レンズ４０は、撮影倍率変倍用の変倍レンズ（可動レンズ）である。そして、第２レンズ４０は、鏡筒４６にスライド自在に支持されており、レンズ移動機構３６により移動される。
【００２７】
プリズム４４は、入射面４４ａ、反射面４４ｂ、出射面４４ｃを備えており、入射面４４ａの外縁部が鏡筒４６の後端に接着されて固定される。入射面４４ａには、第１〜第３レンズ３８〜４２を介して被写体光が入射される。反射面４４ｂは、入射面４４ａに対して４５°傾けられ、入射面４４ａから入射した被写体光の光路を９０°屈折させる。出射面４４ｃは、入射面４４ａに対して９０°傾けられ、反射面４４ｂで反射された被写体光を出射する。
【００２８】
回路基板３４は、伝送ケーブル６８を介してプロセッサ装置１１と電気的に接続されている。回路基板３４には、ＣＣＤ３５、及び、ＣＣＤ３５を駆動するための駆動回路などが設けられている。ＣＣＤ３５は、複数の光電変換素子が配列された撮像面３５ａを備え、回路基板３４は、この撮像面３５ａをプリズム４４の出射面４４ｃに対面させた状態で、出射面４４ｃに接着されて固定される。ＣＣＤ３５は、出射面４４ｃから出射して撮像面３５ａに入射した被写体光を光電変換し、撮像信号を生成する。このように、撮像面３５ａが挿入部１３の長手方向とは平行となるように回路基板３４を配置することで、先端部１７を細径化できる。
【００２９】
レンズ移動機構３６は、モータ５０、回転力伝達機構５２、回転軸５４を備えている。モータ５０としては、例えば、直流モータが用いられる。モータ５０は、駆動軸５６を有する本体５８と、本体５８の背面に設けられた駆動ケーブル６０、６２とからなり、駆動ケーブル６０、６２に流された電流の向きに応じた方向に駆動軸５６を回転させる。駆動ケーブル６０、６２は、回路基板３４の上面に固定されたサブ回路基板６６を介して伝送ケーブル６８に接続されている。
【００３０】
また、モータ５０は、プリズム４４の背後に配置され、駆動軸５６を挿入部１３の長手方向と平行にした状態で、左右２分割式のモータケース７０に取り付けられて支持されている。モータケース７０の後端部には、本体５８の外周を取り巻く筒状のホルダ７２が設けられている。ホルダ７２は、アルミなど放熱性の高い材料から形成されており、モータ５０は、ホルダ７２の内周に、熱伝導率の高い接着剤７４により接着されている。
【００３１】
このように、モータ５０をプリズムの背後に配置することで、プリズムの背後のスペースを有効活用でき、カメラモジュール３０を小型化できる。さらに、モータ５０をプリズムの背後に配置することで、例えば、後述する回転軸に駆動軸を直結させるようにモータを配置する場合と比較して、カメラモジュールを大型化することなくより大径のモータ、すなわち、回転トルクの大きなモータを搭載できる。また、モータ５０を、熱伝導性の高い接着剤７４により放熱性の高いホルダ７２に取り付けたので、モータ５０から効率よく排熱でき、モータ５０の発熱を抑えることができる。
【００３２】
回転力伝達機構５２は、第１、第２、第３歯車７６、７８、８０から構成される。これら第１〜第３歯車７６〜８０は、モータケース７０内に配置され、駆動軸５６と平行な軸周りに回転自在に設けられている。第１歯車７６は、駆動軸５６の先端に固定されて駆動軸５６と一体に回転する。第２歯車７８は、第１歯車７６と歯合されて第１歯車７６の回転に伴って回転する。また、第２歯車７８は、第３歯車８０とも歯合されており、第３歯車８０は、第２歯車７８の回転に伴って回転する。これら第１〜第３歯車７６〜８０は、モータケース７０によって覆われてモータケース７０の外部と遮断されており、回転に伴って生じる塵や埃などが外部に飛散しないようになっている。
【００３３】
第３歯車８０の先端には、回転軸５４が接続されている。回転軸５４は、筒状の本体ケース８２内に納められ、対物光学系３２の側方に配置される。回転軸５４は、本体ケース８２によって回転自在に支持されるとともに、本体ケース８２によって覆われて外部と遮断されており、回転に伴って生じる塵や埃などが外部に飛散しないようになっている。
【００３４】
回転軸５４は、第１棒状回転体８４、第１筒状回転体８６、第２棒状回転体８８、第２筒状回転体９０、第３棒状回転体９２からなり、これらが第３歯車８０から端面１７ａへ向けてこの順番で配置されている。また、これらは全て駆動軸と平行な共通の軸周りに回転自在に設けられている。
【００３５】
図５に示すように、第１棒状回転体８４は、後端が第３歯車８０の先端に固定され、第３歯車８０と一体に回転する。第１棒状回転体８４には、係止リング８４ａと、突起８４ｂとが形成されている。係止リング８４ａは、第１棒状回転体８４の長手方向中央部に設けられている。第１棒状回転体８４は、この係止リング８４ａが本体ケース８２の後壁と第１筒状回転体８６との間に挟まれて、前後への移動が規制されている（図４参照）。突起８４ｂは、第１棒状回転体８４の先端部外周に沿って９０°の回転位置間隔で４つ設けられている（図６参照）。
【００３６】
第１筒状回転体８６は、第１棒状回転体８４の先端部よりも一回り大きく形成されており、後端部で第１棒状回転体８４の先端部を覆うように設けられている。第１筒状回転体８６の内周には、突起８６ａが設けられている。突起８６ａは、第１筒状回転体８６の内周に沿って９０°の回転位置間隔で４つ設けられ、これら各突起８６ａが、第１棒状回転体８４の突起８４ｂの移動経路に挿入されている（図６参照）。
【００３７】
第２棒状回転体８８は、後端部が第１筒状回転体８６の先端部の内側に配置される。第２棒状回転体８８の後端部には、外周に沿って９０°の回転位置間隔で４つの突起８８ａが設けられており、各突起８８ａが第１筒状回転体８６の突起８６ａの移動経路に挿入されている（図６参照）。また、第２棒状回転体８８の長手方向中央部には、第２棒状回転体８８の前後への移動を規制するための係止リング８８ｂが設けけられている。さらに、第２棒状回転体８８の先端部には、外周に沿って１８０°の回転位置間隔で２つの突起８８ｃが設けられている（図７参照）。
【００３８】
第２筒状回転体９０は、後端部で第２棒状回転体８８の先端部を覆うように設けられている。第２筒状回転体９０には、内周に沿って１８０°回転位置間隔で２つの突起９０ａが設けられており、これら各突起９０ａが、第２棒状回転体８８の突起８８ｃの移動経路に挿入されている（図７参照）。
【００３９】
第３棒状回転体９２は、後端部が第２筒状回転体９０の先端部の内側に配置される。第３棒状回転体９２の後端部には、外周に沿って１８０°の回転位置間隔で２つの突起９２ａが設けられており、各突起９２ａが第２筒状回転体９０の突起９０ａの移動経路に挿入されている（図７参照）。また、第３棒状回転体９２には、突起９２ａの前方に第３棒状回転体９２の前後への移動を記載するための係止リング９２ｂが設けられている。さらに、第３棒状回転体９２には、係止リング９２ｂよりも前端側に、外周に沿って螺旋状のカム溝９２ｃが形成されている。
【００４０】
第３棒状回転体９２の前端側は、筒体９４に挿入されている。筒体９４は、内周に第３棒状回転体９２のカム溝９２ｃと係合する突起９４ａが形成されている。また、筒体９４は、アーム９６を介して第２レンズ４０と一体化されており、第３棒状回転体９２周りの回転が規制されている。
【００４１】
以下、モータ５０の回転力が第２レンズに伝達されて第２レンズが移動するまでの回転力伝達機構５２及び回転軸５４の動作について説明する。モータ５０が回転すると、この回転力が第１〜第３歯車７６〜８０を介して第１棒状回転体８４に伝達され、第１棒状回転体８４が回転する。
【００４２】
図６（Ａ）に示すように、第１棒状回転体８４は、モータ５０が回転する前の初期状態では、突起８４ｂが、第１筒状回転体８６の突起８６ａの中間に位置する中立位置にセットされている。そして、第１棒状回転体８４が中立位置から約２０°回転すると、同図（Ｂ）に示すように突起８４ｂが第１筒状回転体８６の突起８６ａに当接する。この後、さらに第１棒状回転体８４が同じ方向に回転すると、第１棒状回転体８４と一体に第１筒状回転体８６が回転を開始する。
【００４３】
第１筒状回転体８６は、初期状態では、突起８６ａが第２棒状回転体８８の突起８８ａの中間に位置する中立位置にセットされている。そして、第１筒状回転体８６が約２０°回転すると、突起８６ａが第２棒状回転体８８の突起８８ａに当接し、この後、さらに第１筒状回転体８６が同じ方向に回転すると、第１筒状回転体８６と一体となり第２棒状回転体８８が回転を開始する。
【００４４】
図７（Ａ）に示すように、第２棒状回転体８８は、初期状態では、突起８８ｃが第２筒状回転体９０の突起９０ａの中間に位置する中間位置にセットされている。そして、第２棒状回転体８８が約８０°回転すると、同図（Ｂ）に示すように、突起８８ｃが第２筒状回転体９０の突起９０ａに当接し、この後、さらに第２棒状回転体８８が同じ方向に回転すると、第２棒状回転体８８と一体となり第２筒状回転体９０が回転を開始する。
【００４５】
第２筒状回転体９０は、初期状態では、突起９０ａが第３棒状回転体９２の突起９２ａの中間に位置する中間位置にセットされている。そして、第２筒状回転体９０が約８０°回転すると、突起９０ａが第３棒状回転体９２の突起９２ａに当接し、この後、さらに第２筒状回転体９０が同じ方向に回転すると、第２筒状回転体９０と一体となり第３棒状回転体９２が回転を開始する。第３棒状回転体９２が回転すると、カム溝９２ｃにより筒体９４の突起９４ａが押圧され、第３棒状回転体９２の長手方向に沿って筒体９４が移動する。そして、この筒体９４と一体に第２レンズ４０が移動する。
【００４６】
このように、回転軸５４を複数の部材に分割し、各部材を所定の回転遊びを有する連結機構によって連結したので、初めに回転する第１棒状回転体８４から、最後に回転する第３棒状回転体９２まで、一体に回転させる部材の数が段階的に増える（すなわち、徐々に回転慣性力が高まる）。これにより、回転軸を１つの部材から構成する場合と比較して、モータへの負担を軽減でき、モータの駆動力が小さい場合であっても確実に回転軸を回転できる。また、モータの回転開始からレンズの移動開始までに所定のタイムラグができるので、レンズがモータの動きに過敏に反応してしまうといったこともない。さらに、回転軸を１つの部材から構成する場合、レンズの移動開始時に回転させる部材の重量が重く、モータを大きなトルクで回転させる必要がある。このため、レンズが大きく動いてしまい、レンズの位置を細かく調整し難いといった問題があるが、本実施形態ではこのような問題もない。
【００４７】
また、一体に回転させる部材の数が増えるに従ってモータの負担が大きくなるが、本実施形態では、一体に回転させる部材の数が増えるに従い回転遊びの量も大きくした（本実施形態では、第１棒状回転体８４、第１筒状回転体８６、第２棒状回転体８８の間の回転遊びが最大で約４０°であるのに対して、第２棒状回転体８８、第２筒状回転体９０、第３棒状回転体９２の間の回転遊びは最大で約１６０°とした）。このため、一体に回転させる部材の数が増えるほど、より勢いがついた状態（回転慣性力が増した状態）で、次の部材を回転させることができるので、各部材間の回転遊びの量を等しくした場合と比較して、よりモータの負担を軽減できる。
【００４８】
以下、プロセッサ装置１１がモータ５０を制御して、撮影画像の変倍を行う流れについて説明する。図８に示すように、プロセッサ装置１１の電源がオンされると、プロセッサ装置１１は、カメラモジュール３０への給電を開始するとともに、ＣＣＤ３４を制御して検査孔内の画像の撮影を開始する。そして、撮影された画像をモニタ１２に表示する。
【００４９】
また、プロセッサ装置１１は、変倍ボタン２１が押下される毎に、モータ５０を制御して、第１レンズ３８側の縮小位置（ワイド位置）と第３レンズ４２側の拡大位置（テレ位置）との間で第２レンズ４０を切り替え移動させる。さらに、プロセッサ装置１１は、第２レンズ４０の位置が切り替えられる毎（変倍毎）に、モータ５０を制御して回転軸５４の各部材を中立位置に戻す。
【００５０】
具体的には、変倍が完了して第２レンズ４０が停止されると、第２レンズ４０の停止直前のモータ５０の回転方向（以下、正転方向）とは反対の方向（以下、逆転方向）にモータ５０を回転させ、第２筒状回転体９０を約８０°回転させて中立位置に移動させる。続いて、モータ５０を正転方向に回転させ、第２棒状回転体８８を約８０°回転させて中立位置に移動させる。さらに、この後、モータ５０を逆転方向に回転させ、第１筒状回転体８６を約２０°回転させて中立位置に移動させる。そして、最後に、モータ５０を正転方向に回転させ、第１棒状回転体８４を約２０°回転させて中立位置に移動させる。
【００５１】
なお、本発明は、モータをプリズムの背後に配置してカメラモジュールを小型化できればよいので、細部の構成は上記実施形態に限定されず適宜変更できる。例えば、上記実施形態では、回転体を複数の部材から構成する例で説明をしたが、回転体を１つの部材から構成してもよい。また、回転体を複数の部材から構成する場合も、部材数は上記実施形態のように５つの部材に限定されず、４つ以下であってもよいし、６つ以上であってもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、モータとして直流モータを用いる例で説明をしたが、モータとして、供給された駆動パルスの個数に応じた量だけ回転するステッピングモータを用いてもよい。ステッピングモータを用いた場合、回転体（回転体を構成する各部材）の回転量やレンズの移動量をより細かく制御できる。
【００５３】
また、上記実施形態では、可動レンズの停止後に、回転体を構成する複数の部材を中立位置へ戻す例で説明をしたが、これを廃止して可動レンズの停止後にモータを停止してもよい。また、回転体を構成する全ての部材を中立位置に戻さずに、回転体を構成する一部の部材のみを中立位置に戻すようにしてもよい。
【００５４】
さらに、可動レンズの移動方向を反転させる際にモータが空転する量の半分だけモータを逆転方向に回転してもよい。具体的には、上記実施形態のように、レンズの移動方向を反転させる際に、第１棒状回転体８４を約４００°逆転させる必要がある場合（第１棒状回転体８４を約４０°逆転させて第１筒状回転体８６の逆転を開始させ、次に、第１筒状回転体８６を約４０°逆転させて第２棒状回転体８８の逆転を開始させ、続いて、第２棒状回転体８８を約１６０°逆転させて第２筒状回転体９０の逆転を開始させ、最後に、第２筒状回転体を約１６０°逆転させることによって第３棒状回転体９２の回転が開始する場合）、可動レンズの停止後に第１棒状回転体８４を約２００°だけ逆転させるようにモータ５０を逆転方向に回転させればよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、回転軸を構成する各部材間の回転遊びの量を２段階で切り替え、より後に回転する部材間の回転遊びの量を大きく設定する例で説明をしたが、全ての部材間の回転遊びの量を等しく設定してもよい。また、例えば、第１棒状回転体と第１筒状回転体との間の回転遊びの量を最大２０°とし、第１筒状回転体と第２棒状回転体との間の回転遊びの量を最大４０°とし、第２棒状回転体と第２筒状回転体との間の回転遊びの量を最大８０°とし、第２筒状回転体と第３棒状回転体との間の回転遊びの量を最大１６０°とするといったように、回転遊びの量を３段階以上に切り替えてもよい。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、レンズと連結され回転軸周りの回転が規制された筒体と、筒体に挿入される回転軸とを有し、筒体の内周に形成された突起を、回転軸の外周に形成されたカム溝に係合させることによって、回転軸の回転に伴って筒体とともにレンズが移動する構成で説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、筒体の内周にカム溝を設け、回転軸の外周に突起を設けてもよい。また、カム溝と突起とによらず、筒体の内周に形成されたネジ溝と回転軸の外周に形成されたネジ山とを係合させる構成によってレンズを移動させてもよい。もちろん、筒体の内周にネジ山を設け、回転軸の外周にネジ溝を設けてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、変倍用の可動レンズをワイド位置とテレ位置との２つの位置へ移動させる例、すなわち、２段階で変倍が行われる例で説明をしたが、３段階以上で変倍を行ってもよい。もちろん、無段階で変倍を行ってもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、プリズムの背後に配置したモータによって変倍用の可動レンズを移動させる例で説明をしたが、同様の機構によって、ピント調節用の可動レンズを移動させてもよい。もちろん、プリズムの背後に２つのモータを配置して、変倍用の可動レンズとピント調節用の可動レンズとの両方を移動させてもよい。
【００５９】
さらに、上記実施形態では、レンズ移動機構を、対物光学系を挟んでＣＣＤの反対側に配置した例（図３参照）で説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、回路基板３４と対物光学系とを結ぶ線に対して傾いた位置にレンズ移動機構３６を配置してもよい。
【００６０】
なお、上記実施形態では、撮像素子としてＣＣＤを用いる例で説明をしたが、撮像素子として、ＣＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。さらに、上記実施形態では、レンズ鏡筒と本体ケースとを別体に設けた例で説明をしたが、これらを一体に設けてもよい。さらに、上記実施形態では、本発明を医療用の内視鏡に適用する例で説明をしたが、本発明を工業用の内視鏡に適用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
２ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１１ プロセッサ装置
１２ モニタ
１３ 挿入部
１７ 先端部
２６ 観察窓
３０ カメラモジュール
３２ 対物光学系
３４ 回路基板
３５ ＣＣＤ（撮像素子）
３６ レンズ移動機構
３８ 第１レンズ
４０ 第２レンズ
４２ 第３レンズ
４４ プリズム
５０ モータ
５２ 回転力伝達機構
５４ 回転軸
５６ 駆動軸
８４ 第１棒状回転体
８６ 第１筒状回転体
８８ 第２棒状回転体
９０ 第２筒状回転体
９２ 第３棒状回転体
８４ｂ、８６ａ、８８ａ、８８ｃ、９０ａ、９２ａ 突起
９２ｃ カム溝
９４ 筒体
９４ａ 突起
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動自在の可動レンズを有する撮影レンズと、
前記撮影レンズから入射した被写体光を前記光軸方向とは略直行する方向に反射させるプリズムと、
前記撮影レンズ及びプリズムを介して結像される光学画像を光電変換する撮像素子を有する回路基板と、
前記光軸方向に長く形成されて前記撮影レンズの側方に配置される回転軸を有し、前記回転軸の回転により前記可動レンズを前記光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、
回転自在の駆動軸を有し、外部から電力の供給を受けて前記駆動軸を回転させるモータと、
前記駆動軸の回転力を前記回転軸に伝達する回転力伝達機構と、を備えるとともに、
前記モータを、前記駆動軸を前記光軸方向と平行にした状態で、前記プリズムの背後に配置したことを特徴とする内視鏡用カメラモジュール。
【請求項２】
前記回転軸は、複数の回転体からなり、
各回転体は、前記駆動軸の設けられた背面側から前記可動レンズの設けられた前面側へ向けて前記挿入部の前記光軸方向に配列されて共通の軸周りに回転するとともに、所定量の回転遊びを有するように隣り合う軸体同士が連結されており、前記駆動軸の回転力が、背面側の回転体から前面側の回転体に順次伝達されることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項３】
前記回転体は少なくとも３つ設けられ、
隣り合う回転体間に設定された回転遊びの角度が、それぞれ異なっていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項４】
背面側から前面側へ向かうほど、前記回転遊びの角度が大きく設定されていることを特徴とする請求項３記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項５】
前記回転体として、棒状回転体と筒状回転体との２種類の回転体を用い、これらを交互に配置するとともに、
前記棒状回転体は、前記筒状回転体側の端部外周に沿って等間隔で配置された外周突起を備え、
前記筒状回転体は、前記外周突起を含む前記棒状回転体の外周よりも内径が大きく形成され、前記外周突起ごと前記棒状回転体を取り囲むように配置されるとともに、前記外周突起の移動経路に挿入される内周突起が内壁に立設され、前記内周突起が前記外周突起により押圧されることで前記棒状回転体と一体になって回転することを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項６】
前記レンズ移動機構は、前記レンズの移動後に、前記レンズを移動させない範囲で前記モータを反転または前記モータの反転と正転とを繰り返し、前記駆動軸をいずれの方向に回転させても前記駆動軸の回転開始から全ての回転体が一体となって回転するまでの回転量がほぼ同量となる中立位置まで各回転体を移動させた後、前記モータを停止することを特徴とする請求項２〜５いずれか記載の内視鏡。
【請求項７】
前記撮影レンズと前記レンズ移動機構と前記回転軸とを保持する本体ケースと、
前記モータと前記回転力伝達機構とを保持するとともに、前記本体ケースの背面側に固定されて前記本体ケースと一体化されるモータケースとを備えたことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項８】
前記レンズ移動機構と前記回転軸と前記回転力伝達機構と前記駆動軸とは、前記本体ケースと前記モータケースとの少なくとも一方によって覆われており、外部から遮蔽されていることを特徴とする請求項７記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記モータは、熱伝導性を有する接着剤によって前記モータケースに接着されていることを特徴とする請求項６または７記載のカメラモジュール。
【請求項１０】
前記回転軸を取り巻くように配置され、前記回転軸周りの回転が規制された筒体を有し、
前記レンズ移動機構は、前記筒体を前記回転軸の長手方向に沿って移動させることで前記可動レンズを移動するとともに、
前記筒体は、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のカム溝と係合する突起、または、前記回転軸の外周に形成された突起と係合する螺旋状のカム溝が内壁に設けられており、前記回転軸の回転に伴って、前記回転軸の長手方向にスライドすることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載の内視鏡。
【請求項１１】
前記回転軸を取り巻くように配置され、前記回転軸周りの回転が規制された筒体を有し、
前記レンズ移動機構は、前記筒体を前記回転軸の長手方向に沿って移動させることで前記可動レンズを移動するとともに、
前記筒体は、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のネジ溝と係合する螺旋状のネジ山、または、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のネジ山と係合する螺旋状のネジ溝が内壁に設けられており、前記回転軸の回転に伴って、前記回転軸の長手方向にスライドすることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載の内視鏡。
【請求項１】
光軸方向に移動自在の可動レンズを有する撮影レンズと、
前記撮影レンズから入射した被写体光を前記光軸方向とは略直行する方向に反射させるプリズムと、
前記撮影レンズ及びプリズムを介して結像される光学画像を光電変換する撮像素子を有する回路基板と、
前記光軸方向に長く形成されて前記撮影レンズの側方に配置される回転軸を有し、前記回転軸の回転により前記可動レンズを前記光軸方向に移動させるレンズ移動機構と、
回転自在の駆動軸を有し、外部から電力の供給を受けて前記駆動軸を回転させるモータと、
前記駆動軸の回転力を前記回転軸に伝達する回転力伝達機構と、を備えるとともに、
前記モータを、前記駆動軸を前記光軸方向と平行にした状態で、前記プリズムの背後に配置したことを特徴とする内視鏡用カメラモジュール。
【請求項２】
前記回転軸は、複数の回転体からなり、
各回転体は、前記駆動軸の設けられた背面側から前記可動レンズの設けられた前面側へ向けて前記挿入部の前記光軸方向に配列されて共通の軸周りに回転するとともに、所定量の回転遊びを有するように隣り合う軸体同士が連結されており、前記駆動軸の回転力が、背面側の回転体から前面側の回転体に順次伝達されることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項３】
前記回転体は少なくとも３つ設けられ、
隣り合う回転体間に設定された回転遊びの角度が、それぞれ異なっていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項４】
背面側から前面側へ向かうほど、前記回転遊びの角度が大きく設定されていることを特徴とする請求項３記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項５】
前記回転体として、棒状回転体と筒状回転体との２種類の回転体を用い、これらを交互に配置するとともに、
前記棒状回転体は、前記筒状回転体側の端部外周に沿って等間隔で配置された外周突起を備え、
前記筒状回転体は、前記外周突起を含む前記棒状回転体の外周よりも内径が大きく形成され、前記外周突起ごと前記棒状回転体を取り囲むように配置されるとともに、前記外周突起の移動経路に挿入される内周突起が内壁に立設され、前記内周突起が前記外周突起により押圧されることで前記棒状回転体と一体になって回転することを特徴とする請求項２〜４いずれか記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項６】
前記レンズ移動機構は、前記レンズの移動後に、前記レンズを移動させない範囲で前記モータを反転または前記モータの反転と正転とを繰り返し、前記駆動軸をいずれの方向に回転させても前記駆動軸の回転開始から全ての回転体が一体となって回転するまでの回転量がほぼ同量となる中立位置まで各回転体を移動させた後、前記モータを停止することを特徴とする請求項２〜５いずれか記載の内視鏡。
【請求項７】
前記撮影レンズと前記レンズ移動機構と前記回転軸とを保持する本体ケースと、
前記モータと前記回転力伝達機構とを保持するとともに、前記本体ケースの背面側に固定されて前記本体ケースと一体化されるモータケースとを備えたことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の内視鏡用カメラモジュール。
【請求項８】
前記レンズ移動機構と前記回転軸と前記回転力伝達機構と前記駆動軸とは、前記本体ケースと前記モータケースとの少なくとも一方によって覆われており、外部から遮蔽されていることを特徴とする請求項７記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記モータは、熱伝導性を有する接着剤によって前記モータケースに接着されていることを特徴とする請求項６または７記載のカメラモジュール。
【請求項１０】
前記回転軸を取り巻くように配置され、前記回転軸周りの回転が規制された筒体を有し、
前記レンズ移動機構は、前記筒体を前記回転軸の長手方向に沿って移動させることで前記可動レンズを移動するとともに、
前記筒体は、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のカム溝と係合する突起、または、前記回転軸の外周に形成された突起と係合する螺旋状のカム溝が内壁に設けられており、前記回転軸の回転に伴って、前記回転軸の長手方向にスライドすることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載の内視鏡。
【請求項１１】
前記回転軸を取り巻くように配置され、前記回転軸周りの回転が規制された筒体を有し、
前記レンズ移動機構は、前記筒体を前記回転軸の長手方向に沿って移動させることで前記可動レンズを移動するとともに、
前記筒体は、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のネジ溝と係合する螺旋状のネジ山、または、前記回転軸の外周に形成された螺旋状のネジ山と係合する螺旋状のネジ溝が内壁に設けられており、前記回転軸の回転に伴って、前記回転軸の長手方向にスライドすることを特徴とする請求項１〜９いずれか記載の内視鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２１７６０５（Ｐ２０１２−２１７６０５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６１００（Ｐ２０１１−８６１００）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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