特開 2022-162684 絞り装置及び内視鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022162684

(43)【公開日】2022-10-25

(54)【発明の名称】絞り装置及び内視鏡

(51)【国際特許分類】

   G03B 9/00 20210101AFI20221018BHJP

   G03B 9/02 20210101ALI20221018BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20221018BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20221018BHJP

【ＦＩ】

G03B9/00 Z

G03B9/02 B

G02B23/26 C

A61B1/00 731

A61B1/00 732

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021067614

(22)【出願日】2021-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】000001225

【氏名又は名称】日本電産コパル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109896

【弁理士】

【氏名又は名称】森 友宏

(72)【発明者】

【氏名】高橋 繁実

【テーマコード（参考）】

2H040

2H080

4C161

【Ｆターム（参考）】

2H040CA22

2H040GA01

2H040GA11

2H080AA06

2H080AA11

2H080AA45

2H080AA65

4C161CC04

4C161CC07

4C161FF40

4C161JJ02

4C161LL01

(57)【要約】

【課題】簡単な構造で小径化が可能な絞り装置を提供する。
【解決手段】絞り装置１は、軸方向に沿って延びる内筒部１１を含むフレーム１０と、中央に開口２２が形成された伸縮可能な絞り部材２０と、加熱によって伸縮する形状記憶合金から形成される第１の駆動部材３０及び第２の駆動部材４０と、駆動部材３０，４０に電流を供給するように構成された電流供給部５０とを備える。絞り部材２０の外周縁２４は、フレーム１０の内筒部１１に取り付けられる。第１の駆動部材３０は、伸縮により絞り部材２０を伸縮させて開口２２を広げることができる。第２の駆動部材４０は、伸縮により絞り部材２０を伸縮させて開口２２を狭めることができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に沿って延びる筒部を含むフレームと、
中央に開口が形成された伸縮可能な絞り部材であって、外周縁が前記フレームの前記筒部に取り付けられた絞り部材と、
加熱によって伸縮する形状記憶合金から形成される少なくとも１つの駆動部材であって、伸縮により前記絞り部材を伸縮させて前記開口の大きさを変化させることができる少なくとも１つの駆動部材と、
前記駆動部材に電流を供給するように構成された電流供給部と
を備える、絞り装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの駆動部材は、前記絞り部材が前記軸方向に傾くように前記絞り部材を伸縮させる、請求項１に記載の絞り装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの駆動部材は、前記絞り部材の前記開口の近傍と前記フレームとをそれぞれ連結する複数の第１の駆動部材を含む、請求項１又は２に記載の絞り装置。

【請求項4】

前記少なくとも１つの駆動部材は、前記絞り部材の前記開口の近傍で周方向に沿って延びる第２の駆動部材を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の絞り装置。

【請求項5】

前記絞り部材は、前記軸方向に沿って入射する光の量を調整できるように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の絞り装置。

【請求項6】

前記絞り部材は、前記軸方向に沿って流れる流体の量を調整できるように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の絞り装置。

【請求項7】

光ファイバと、
被写体からの光を前記光ファイバに結合する光学系と、
請求項１から５のいずれか一項に記載の絞り装置であって、前記被写体から前記光ファイバまでの光路上に配置される絞り装置と
を備える、内視鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絞り装置及び内視鏡に係り、特に通過する光や流体の量を調整可能な絞り装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から様々な分野において光や流体の量を調整するために絞りが用いられている。一般的に、絞りは、開口部の面積を変化させることで開口部を通過する光や流体の量を調整するものである。例えば、光の量を調整する絞りの場合、開口部の外側から開口部を塞ぐように遮光部材を移動させることで光の量を調整するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような従来の絞りにおいては、開口部の外側に遮光部材などの部材を退避させるためのスペースが必要となる。例えば、内視鏡など径を小さくすることが要求される用途においては、このような絞りをさらに小径化することが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－２００４１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構造で小径化が可能な絞り装置及び内視鏡を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、簡単な構造で小径化が可能な絞り装置が提供される。この絞り装置は、軸方向に沿って延びる筒部を含むフレームと、中央に開口が形成された伸縮可能な絞り部材と、加熱によって伸縮する形状記憶合金から形成される少なくとも１つの駆動部材と、上記駆動部材に電流を供給するように構成された電流供給部とを備える。上記絞り部材の外周縁は、上記フレームの上記筒部に取り付けられる。上記少なくとも１つの駆動部材は、伸縮により上記絞り部材を伸縮させて上記開口の大きさを変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本発明の一実施形態における絞り装置を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線断面を模式的に示す図である。

【図3】図３は、図１に示す絞り装置の駆動部材を含む電気回路を模式的に示す図である。

【図4A】図４Ａは、図１に示す絞り装置の第１の駆動部材に電流を供給した状態を模式的に示す断面図である。

【図4B】図４Ｂは、図１に示す絞り装置の第２の駆動部材に電流を供給した状態を模式的に示す断面図である。

【図5】図５は、図１に示す絞り装置を含む内視鏡の全体構成を模式的に示す図である。

【図6】図６は、図５に示す内視鏡のガイドチューブの先端部を拡大して示す模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明に係る絞り装置の実施形態について図１から図６を参照して詳細に説明する。図１から図６において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図６においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。以下の説明では、特に言及がない場合には、「第１」や「第２」などの用語は、構成要素を互いに区別するために使用されているだけであり、特定の順位や順番を表すものではない。

【0008】

図１は、本発明の一実施形態における絞り装置１を模式的に示す断面図、図２は、図１のＡ－Ａ線断面を模式的に示す図である。本実施形態における絞り装置１は、レンズ２を通過して軸方向（＋Ｚ方向）に沿って伝搬する光の量を調整して下流側のレンズ３に伝搬するものである。なお、本実施形態においては、絞り装置１がレンズ２とレンズ３との間に配置されているが、これに限られるものではなく、絞り装置１を光学系中の任意の場所に配置することができる。

【0009】

図１及び図２に示すように、絞り装置１は、軸方向に沿って延びる内筒部１１（筒部）と内筒部１１の半径方向外側で軸方向に沿って延びる外筒部１２とを含むフレーム１０と、円環状の絞り部材２０とを有している。この絞り部材２０は、遮光性を有する伸縮可能な材料、例えば繊維やゴム、カーボンファイバなどから形成されている。絞り部材２０の中央には開口２２が形成されている。絞り部材２０の外周縁２４は内筒部１１の内周面１１Ａに取り付けられており、内周縁２６は外周縁２４よりも－Ｚ方向側に位置している。したがって、本実施形態における絞り部材２０は円錐台状の形状となっている。

【0010】

また、絞り装置１は、絞り部材２０の開口２２の近傍から放射状に延びる複数の駆動部材３０（駆動部材）と、絞り部材２０の開口２２の近傍に周方向に沿って延びるように取り付けられた駆動部材４０（第２の駆動部材）とを含んでいる。これらの駆動部材３０，４０としては例えばニッケルとチタンの合金からなる形状記憶合金を細線状にしたものを用いることができる。この形状記憶合金は加熱によって収縮する特性を有しており、これらの駆動部材３０，４０に通電すると、駆動部材３０，４０が加熱されて収縮するようになっている。なお、図２においては、理解を容易にするために第２の駆動部材４０を点線で示している。

【0011】

それぞれの第１の駆動部材３０は、絞り部材２０の開口２２の近傍に取り付けられた端部３１と、外筒部１２の内周面１２Ａに取り付けられた端部３２とを有しており、絞り部材２０の開口２２の近傍と外筒部１２とを連結している。

【0012】

第２の駆動部材４０は端部４１，４２を有しており、端部４１と端部４２との間には間隙が形成されている。このように、第２の駆動部材４０は開口２２の周囲の一部を取り囲むようになっている。

【0013】

図３は、これらの駆動部材３０，４０を含む電気回路を模式的に示す図である。図３に示すように、絞り装置１は、駆動部材３０，４０に電流を供給するように構成された電流供給部５０を含んでいる。第１の駆動部材３０のそれぞれの端部３１は電線３５によって互いに接続されており、この電線３５は電線３６によって電流供給部５０に接続されている。また、第１の駆動部材３０のそれぞれの端部３２は電線３７によって互いに接続されており、この電線３７は電線３８によって電流供給部５０に接続されている。これにより、複数の第１の駆動部材３０が電流供給部５０に対して並列に接続されることになり、電流供給部５０は複数の第１の駆動部材３０に同時に電流を供給できるようになっている。

【0014】

第２の駆動部材４０の端部４１は電線４５によって電流供給部５０に接続されており、第２の駆動部材４０の端部４２は電線４６によって電流供給部５０に接続されている。これにより、電流供給部５０は第２の駆動部材４０に電流を供給できるようになっている。

【0015】

このような構成の絞り装置１において、電流供給部５０により第１の駆動部材３０に電流を供給すると、第１の駆動部材３０が加熱されて収縮する。第１の駆動部材３０は絞り部材２０の開口２２の周囲に放射状に配置されているため、これらの第１の駆動部材３０の収縮に伴って、図４Ａに示すように、第１の駆動部材３０の端部３１が連結されている絞り部材２０の開口２２の近傍が半径方向外側に引っ張られて絞り部材２０が変形する。これにより、絞り部材２０の開口２２が広がるため、絞り部材２０の開口２２を通過する光の量を増加させることができる。

【0016】

一方、電流供給部５０により第２の駆動部材４０に電流を供給すると、第２の駆動部材４０が加熱されて収縮する。第２の駆動部材４０は絞り部材２０の開口２２の周囲に周方向に沿って配置されているため、この第２の駆動部材４０の収縮に伴って、図４Ｂに示すように、絞り部材２０の開口２２の近傍も周方向に収縮して絞り部材２０が変形する。これにより、絞り部材２０の開口２２が狭まるため、絞り部材２０の開口２２を通過する光の量を減少させることができる。

【0017】

このように、電流供給部５０によって駆動部材３０，４０に電流を供給することにより、駆動部材３０，４０を加熱して収縮させて絞り部材２０の開口２２の大きさを変化させることができる。したがって、電流供給部５０によって駆動部材３０，４０に電流を供給することにより、絞り部材２０の開口２２を通過する光の量を調整することができる。この場合において、絞り部材２０の開口２２の大きさを絞り部材２０の伸縮によって変化させることができるため、絞り部材２０の開口２２の大きさを変化させるための遮光部材は必要なく、またそのような遮光部材を退避させるためスペースを開口２２の外側に確保する必要もなくなる。したがって、絞り装置１全体を小径化することができる。

【0018】

本実施形態では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、駆動部材３０，４０は、絞り部材２０が軸方向（Ｚ方向）に傾くように絞り部材２０を伸縮させている。すなわち、絞り部材２０の内周縁２６が外周縁２４に対して軸方向に移動するように絞り部材２０が伸縮するようになっている。このように絞り部材２０が軸方向（Ｚ方向）に傾くように絞り部材２０を伸縮すると、絞り部材２０の開口２２の大きさを変化させやすい。

【0019】

また、図示の実施形態では、絞り装置１が絞り部材２０の開口２２を通過する光の量を調整する光学絞り装置であるとして説明したが、この絞り装置１は、絞り部材２０の開口２２を通過する流体の量を調整する流体絞り装置としても用いることができる。絞り装置１を流体絞り装置として用いる場合には、絞り部材２０が流体の流れに対する抵抗になることを避けるために、絞り部材２０の内周縁２６が外周縁２４に対して流れの下流側に位置していることが好ましい。すなわち、図１においては流体が－Ｘ方向に流れていることが好ましい。また、絞り装置１を流体絞り装置として用いる場合には、内筒部１１から流体が漏れ出すことを防止するために内筒部１１の外周に封止部材を配置することが好ましい。

【0020】

上述の実施形態における絞り装置１は、絞り部材２０の開口２２を広げる第１の駆動部材３０と絞り部材２０の開口２２を狭める第２の駆動部材４０の双方を含んでいるが、第１の駆動部材３０及び第２の駆動部材４０のどちらか一方だけを含んでいてもよい。また、図示の実施形態では、複数の第１の駆動部材３０が放射状に配置されているが、第１の駆動部材３０の配置はこれに限られるものではない。さらに、上述の実施形態は、第１の駆動部材３０及び第２の駆動部材４０を形成する形状記憶合金が通電によって収縮する性質を有することを前提に述べられているが、加熱により伸長する性質を有する形状記憶合金が存在する場合には、絞り部材２０の開口２２を狭めるために第１の駆動部材３０を使用し、絞り部材２０の開口２２を広げるために第２の駆動部材４０を使用することで上述と同様の効果が得られる。

【0021】

また、上述の実施形態では、絞り部材２０が円錐台状の形状を有しているが、絞り部材２０は円環板状の形状を有していてもよい。

【0022】

次に、上述した絞り装置１を含む内視鏡の例について説明する。図５は、絞り装置１を含む内視鏡１００の全体構成を模式的に示す図である。この内視鏡１００は、観察対象の近傍に挿入できるように屈曲可能なガイドチューブ１１０と、観察対象を照明するレーザ光を出力するレーザ光源１２０と、レーザ光源１２０から出力されたレーザ光をガイドチューブ１１０の先端１１２に伝搬する照明光ファイバ１３０と、照明光ファイバ１３０からのレーザ光が観察対象で反射した光を伝送するイメージファイバ１４０と、イメージファイバ１４０により伝送された画像光を撮像するＣＣＤカメラ１５０と、イメージファイバ１４０からの画像光をＣＣＤカメラ１５０に導く撮像レンズ１６０と、信号ライン１５２を介してＣＣＤカメラ１５０から送られる画像を出力するビデオモニタ１７０とを含んでいる。

【0023】

照明光ファイバ１３０は、単一のコアとこのコアを被覆するクラッドとを含む光ファイバであり、コネクタ１３２を介してレーザ光源１２０に接続されている。また、イメージファイバ１４０は、多数本のコアとこれらのコアを覆うクラッドとを含む光ファイバであり、コネクタ１４２を介して撮像レンズ１６０に接続されている。

【0024】

図６は、図５に示すガイドチューブ１１０の先端部を拡大して示す模式的断面図である。図６に示すように、ガイドチューブ１１０の内部には、上述した照明光ファイバ１３０とイメージファイバ１４０とが挿通されている。照明光ファイバ１３０は、ガイドチューブ１１０の先端１１２まで延びている。イメージファイバ１４０の先端１１２には、スリーブ１４４を介して対物レンズ１４６が取り付けられており、この対物レンズ１４６は、上述した絞り装置１及びレンズ２，３を含んでいる。対物レンズ１４６は、図示しない樹脂により照明光ファイバ１３０とともにガイドチューブ１１０の端部に固定されている。

【0025】

このような内視鏡１００によれば、対物レンズ１４６中の絞り装置１を小径化することができるので、従来の内視鏡に比べてガイドチューブ１１０を小径化することができる。

【0026】

以上述べたように、本発明の第１の態様によれば、簡単な構造で小径化が可能な絞り装置が提供される。この絞り装置は、軸方向に沿って延びる筒部を含むフレームと、中央に開口が形成された伸縮可能な絞り部材と、加熱によって伸縮する形状記憶合金から形成される少なくとも１つの駆動部材と、上記駆動部材に電流を供給するように構成された電流供給部とを備える。上記絞り部材の外周縁は、上記フレームの上記筒部に取り付けられる。上記少なくとも１つの駆動部材は、伸縮により上記絞り部材を伸縮させて上記開口の大きさを変化させることができる。

【0027】

このような構成によれば、電流供給部によって駆動部材に電流を供給することにより、駆動部材を加熱して伸縮させて絞り部材の開口の大きさを変化させることができる。したがって、電流供給部によって駆動部材に電流を供給することにより、絞り部材の開口を通過する光や流体の量を調整することができる。この場合において、絞り部材の開口の大きさを絞り部材の伸縮によって変化させることができるため、絞り部材の開口の大きさを変化させるための部材（例えば遮光部材）を退避させるためスペースを開口の外側に確保する必要がなくなる。したがって、絞り装置全体を小径化することができる。

【0028】

上記少なくとも１つの駆動部材は、上記絞り部材が上記軸方向に傾くように上記絞り部材を伸縮させることが好ましい。このように絞り部材が軸方向に傾くように絞り部材を伸縮させれば、絞り部材の開口の大きさを変化させやすい。

【0029】

上記少なくとも１つの駆動部材は、上記絞り部材の上記開口の近傍と上記フレームとをそれぞれ連結する複数の第１の駆動部材を含んでいてもよい。電流供給部によりこれらの第１の駆動部材に電流を供給すると、第１の駆動部材の伸縮により、第１の駆動部材が連結されている絞り部材の開口の近傍に半径方向の力が作用し絞り部材が変形する。これにより、絞り部材の開口の寸法が変化する（例えば開口が広がる）ため、絞り部材の開口を通過する光や流体の量を調整する（例えば増加させる）ことができる。

【0030】

上記少なくとも１つの駆動部材は、上記絞り部材の上記開口の近傍で周方向に沿って延びる第２の駆動部材を含んでいてもよい。電流供給部によりこの第２の駆動部材に電流を供給すると、第２の駆動部材の伸縮により、絞り部材の開口の近傍も周方向に伸縮して絞り部材が変形する。これにより、絞り部材の開口の寸法が変化する（例えば開口が狭まる）ため、絞り部材の開口を通過する光や流体の量を調整する（例えば減少させる）ことができる。

【0031】

上記絞り部材は、上記軸方向に沿って入射する光の量を調整できるように構成されていてもよいし、上記軸方向に沿って流れる流体の量を調整できるように構成されていてもよい。

【0032】

本発明の第２の態様によれば、簡単な構造で小径化が可能な内視鏡が提供される。この内視鏡は、光ファイバと、被写体からの光を上記光ファイバに結合する光学系と、上述した絞り装置とを備える。上記絞り装置は、上記被写体から上記光ファイバまでの光路上に配置される。

【0033】

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

【符号の説明】

【0034】

１ 絞り装置
２，３ レンズ
１０ フレーム
１１ 内筒部
１２ 外筒部
２０ 絞り部材
２２ 開口
２４ 外周縁
２６ 内周縁
３０ 第１の駆動部材
３５～３８ 電線
４０ 第２の駆動部材
４５，４６ 電線
５０ 電流供給部
１００ 内視鏡

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】