JP2009291364A - アクチュエータ装置、及び撮像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 ズーミング機能などのために移動レンズ枠を進退移動して光学特性を可変するときの応答性が向上すると共に、撮像ユニットに設定した光学特性に合致し、安定して確実に移動レンズを進退移動させることができるアクチュエータ装置を実現する。
【解決手段】 アクチュエータ装置６２は、前後に進退自在に設けられた移動体３２と、常温時に非張力状態となるように、前記移動体に直接的または間接的に設けられ、外部の制御回路部１００の電源部から電流を印加されて所定の温度に可変され伸縮制御される形状記憶合金ワイヤ５６と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、内視鏡に配設される対物光学系の光学特性を可変させるアクチュエータ装置、及び撮像ユニットに関する。

周知の如く、電子内視鏡は、生体の体内（体腔内）の観察、処置等、又は工業用のプラント設備内の検査、修理等のため広く用いられている。近年においては、観察光学系を撮影光軸方向に移動することで、撮影像のピント調整のフォーカシング機能、又はワイドズーミング／テレズーミングを行うズーミング機能のため、焦点距離を変更することができる撮像ユニットが用いられているものがある。
このような、内視鏡に設けられる撮像ユニットは、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を移動して光学特性を可変する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

この特許文献１には、光学特性を可変するための移動レンズを保持する移動レンズ枠を進退移動させるためのアクチュエータ装置として、付勢バネと形状記憶合金（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙｓ、以下「ＳＭＡ」と称す）ワイヤを利用する内視鏡の技術が開示されている。

このような従来の内視鏡の撮像ユニットは、ＳＭＡワイヤを通電によって収縮させて、移動レンズ枠を付勢バネの付勢力に抗して、後方へ移動させ、また、収縮したＳＭＡワイヤへの通電を停止して伸長させ、付勢バネの付勢力により、移動レンズ枠を前方へ移動させることで、ズーミング機能などの光学特性を可変している。
特開２００７−２２９１５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるような、ＳＭＡワイヤを用いたアクチュエータ装置により、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を進退移動して光学特性を可変する従来の撮像ユニットでは、アクチュエータ装置における非通電、及び通電でのＳＭＡワイヤが伸縮する応答性が悪く、ユーザが所望のタイミングで、光学特性を可変するのにズレが生じるという課題があった。特に、ＳＭＡワイヤの伸長時は、自然冷却に委ねられるため、通電時から非通電時のＳＭＡワイヤの伸長応答性が悪いという課題があった。

また、医療用の内視鏡装置は、周知のように、おおよそ２０度前後の体外環境から、おおよそ４０度下の体内に挿入されて使用される。そのため、アクチュエータ装置のＳＭＡワイヤは、内視鏡装置の使用時における温度環境下に伴って、若干、伸縮状態が可変する。

さらに、内視鏡装置は、照明光伝送部材として、ライトガイドバンドルが設けられている。このライトガイドバンドルは、光源装置内の光源であるハロゲンランプなどからの白色光を導光するため、温度が上昇して、挿通配置された挿入部の雰囲気温度を上昇させる。また、このライトガイドバンドルは、挿入部の先端部に配設される撮像ユニットの近傍に挿通配置されるため、照明光の導光による発熱によって撮像ユニットへも伝熱して、アクチュエータ装置も加熱してしまう。

これにより、アクチュエータ装置内のＳＭＡワイヤは、照明光を導光しているライトガイドバンドルからの熱が伝わり温度が上昇するため、伸縮状態が可変（温度上昇により収縮）してしまうという問題がある。

これらの理由により、特に、非通電時のＳＭＡワイヤは、伸長している状態が温度上昇に伴い収縮してしまい、ユーザが意図しないでも、撮像ユニットにおける設定した光学特性を阻害すると共に、移動レンズ枠を安定して進退移動できない可能性がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、その目的とするところは、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を進退移動して光学特性を可変するときの応答性が向上すると共に、撮像ユニットに設定した光学特性に合致し、安定して確実に移動レンズを進退移動させることができるアクチュエータ装置、及び撮像ユニットを実現することである。

上記目的を達成するため第１の発明によるアクチュエータ装置は、前後に進退自在に設けられた移動体と、常温時に非張力状態となるように、前記移動体に直接的または間接的に設けられ、外部の制御回路部の電源部から電流を印加されて所定の温度に可変され伸縮制御される形状記憶合金ワイヤと、を備えたことを特徴とする。

また、第２の発明による撮像ユニットは、光学レンズを有し、光軸方向の前後に進退させる移動レンズユニットと、前記移動レンズユニットを前方へ付勢する第１の弾性部材と、前記移動レンズユニットを後方へ付勢し、前記第１の弾性部材と異なる平行な軸上に設けられた前記第１の弾性部材よりも付勢力が小さな第２の弾性部材と、前記移動レンズユニットに直接的または間接的に設けられ、外部の制御回路部の電源部から電流を印加されて所定の温度に可変され伸縮制御され、収縮時に前記移動レンズユニットを後方へ牽引する形状記憶合金ワイヤと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ズーミング機能などのために移動レンズ枠を進退移動して光学特性を可変するときの応答性が向上すると共に、撮像ユニットに設定した光学特性に合致し、安定して確実に移動レンズを進退移動させることができるアクチュエータ装置、及び撮像ユニットを実現することができる。

以下、図面に基づく実施の形態によって本発明を説明する。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明について、図１から図１０を用いて説明する。尚、図１から図１０は、本発明の第１の実施の形態に係り、図１は電子内視鏡システムの全体を示す構成図、図２は内視鏡の先端部の内部構成を示す断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図、図４は撮像ユニットの構成を示す断面図、図５は図４のＶ−Ｖ断面図、図６は形状記憶合金アクチュエータを駆動制御するビデオプロセッサ内の抵抗フィードバック回路を示すブロック図、図７は移動レンズ枠がワイド端位置で初期状態となった撮像ユニットの断面図、図８は形状記憶合金ワイヤの温度−歪の関係を示す曲線グラフ、図９はテレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図１０は温度に応じて長さが変位するＳＭＡワイヤ５６を目標変位に伸縮させるための抵抗値制御の制御一例を示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施の形態の電子内視鏡システム（以下、単に内視鏡システムという）１は、電子内視鏡装置（以下、単に内視鏡という）２、と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、カラーモニタ５と、が電気的に接続されて構成されている。

内視鏡２は、挿入部９と、この挿入部９が延設された操作部１０と、を有し、操作部１０から延出するユニバーサルコード１７がスコープコネクタ１８を介して、光源装置３と接続されている。また、スコープコネクタ１８からは、コイル状のスコープケーブル１９が延設されている。そして、このスコープケーブル１９の他端部には、電気コネクタ部２０が設けられ、この電気コネクタ部２０がビデオプロセッサ４に接続されている。

挿入部９は、先端から順に、先端部６と、湾曲部７と、可撓管部８と、が連設されて構成されている。先端部６の先端面には、図示しない先端開口部、観察窓、複数の照明窓、観察窓洗浄口、及び観察物洗浄口が配設されている。

観察窓の背面側には、先端部６に内蔵される後述する撮像ユニットが配設されている。また、複数の照明窓の背面側には、光源装置３からの照明光を伝送する、先端部６からユニバーサルコード１７の内部に挿通配置された、ライトガイドバンドル７１（図３参照）が設けられている。

先端部６には、図示しない観察窓洗浄ノズルが設けられている。この観察窓洗浄ノズルは、先端部６からユニバーサルコード１７の内部に挿通する、図示しない洗浄チューブの開口部を構成している。これら洗浄チューブは、図示しない洗浄水が貯留された洗浄タンク、及びコンプレッサと光源装置３側で接続されている。

操作部１０は、挿入部９が延出する折れ止め部１１と、下部側の側部に配設される鉗子口１２と、中途部のグリップ部を構成する操作部本体１３と、上部側に設けられた２つの湾曲操作ノブ１４，１５からなる湾曲操作部１６と、送気送水制御部２１と、吸引制御部２２と、複数のスイッチから構成された主に撮像機能（例えば、ズーミング機能）を操作する複数のスイッチ部２３と、から構成されている。尚、操作部１０の鉗子口１２は、先端部６の先端開口部まで主に挿入部９内に挿通配置された図示しない処置具チャンネルの一開口部を構成している。

次に、主に内視鏡２の先端部６の構成について、図２から図６を用いて、以下に説明する。
図２に示すように、先端部６は、内部に撮像ユニット３０が配設されている。この撮像ユニット３０は、硬質な先端硬性部材２４に嵌挿配置され、側面方向からセットビス２７により先端硬性部材２４に固定される。また、撮像ユニット３０の先端側の外周部には、水密用のＯリング２８が配設されている。この先端硬性部材２４の先端部分を覆うように、先端部６の先端面を構成する先端カバー２５が接着固定されている。
尚、先端カバー２５に形成される孔部である先端開口部は、上述したように、先端部６内の処置具チャンネル１２ａの開口部を構成する。また、先端部６と湾曲部７の外形を形成するように、先端硬性部材２４の外周、及び湾曲部７内の湾曲駒２６を一体的に被覆するゴム製の先端挿入部被覆部材９ａが設けられている。この先端挿入部被覆部材９ａの先端外周部は、糸巻接着部２９により、先端部６に固定されている。

また、図３に示すように、先端硬性部材２４には、撮像ユニット３０、及び処置具チャンネル１２ａの他、照明光を導光するライトガイドバンドル７１と、先端部６の観察窓などを洗浄したり、体腔内へ送気したりするための上述した観察窓洗浄ノズル、及び洗浄チューブに連通する管路７２と、湾曲部７を湾曲操作するためのアングルワイヤ７３と、が配設されている。

尚、これら観察窓洗浄ノズル、洗浄チューブ、ライトガイドバンドル７１、アングルワイヤ７３などの部材については、従来から周知な構成のため、それらの詳細な説明を省略する。

次に、図４、及び図５に示す、撮像ユニット３０の構成について、以下に詳しく説明する。
本実施の形態の撮像ユニット３０は、焦点距離を変更して、光学特性を可変する、ピント調整のフォーカシング機能、又はズーミング機能のため、内部のレンズが進退移動する構成となっている。尚、本実施の形態において、焦点距離を変更して、光学倍率を可変する内部のレンズが進退移動する構成とし、以下の説明では、ワイドとテレを切り換えるズーミング機能として説明する。

図４に示す、撮像ユニット３０は、先端から、前群レンズユニット３１を構成し、複数の対物レンズからなる前群レンズ３５を保持する固定レンズ枠である前群レンズ枠３４と、複数の対物レンズからなる後群レンズ３３を保持する固定レンズ枠である後群レンズ枠３６と、これら各レンズ群３５，３３の間に設けられ、移動レンズ３９を保持した移動体である移動レンズユニット３２の外形を構成する移動レンズ枠３８と、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどを有するイメージセンサユニット４６と、によって、主に構成されている。

この撮像ユニット３０は、前群レンズ枠３４の後端部と、後群レンズ枠３６の前端部が嵌着され接合されている。また、この後群レンズ枠３６の後端部には、イメージセンサユニット４６を保持するイメージセンサ保持枠４１の前端部分が挿嵌固定されている。

そして、移動レンズユニット３２は、前群レンズユニット３１の後方側にて、後群レンズ枠３６内で撮影光軸Ｏ方向に沿ってスライド自在に配置されている。この移動レンズユニット３２の移動レンズ枠３８の下部には、下方へ延出するように、縦方向の一端断面形状が略円弧状（図３参照）の連結桿４０が設けられている。また、連結桿４０は、移動レンズユニット３２の一部を構成している。

イメージセンサユニット４６は、イメージセンサ保持枠４１内に、先端から順に、２つの光学部材４２，４３と、イメージエリア４４が前面に位置するイメージセンサチップ４５と、積層基板４７と、を有している。尚、イメージセンサチップ４５と積層基板４７は、ＦＰＣにより電気的に接続されている。

また、積層基板４７は、ケーブル５１の複数の通信線と接続されている。このケーブル５１は、内視鏡２の内部に挿通配置しており、ユニバーサルコード１７、及びスコープケーブル１９を介して、ビデオプロセッサ４と電気コネクタ部２０によって、電気的に接続される。

イメージセンサ保持枠４１の基端外周部には、補強枠４８が嵌着され、この補強枠４８の外周にケーブル５１の先端部分まで、被覆する熱収縮管である被覆部材４９が設けられている。尚、イメージセンサチップ４５が設けられたイメージセンサ保持枠４１の基端部分から補強枠４８、及び被覆部材４９にて形成された空間内には、接着剤などの保護剤が充填されている。

また、後群レンズ枠３６の後方下方部分には、移動レンズユニット３２を進退移動させる形状記憶合金アクチュエータ装置であるアクチュエータ６２を保持するアクチュエータ保持部５２が下方に突出するように形成されている。

次に、図４、及び図５に基づき、撮像ユニット３０に取り付けられたアクチュエータ６２の構成を説明する。
このアクチュエータ６２は、図４、及び図５に示すように、後群レンズ枠３６のアクチュエータ保持部５２に挿通配置された硬質な非金属の絶縁部材から形成された長尺なガイド管５３と、ガイド管５３内に挿通配置された形状記憶合金ワイヤ５６と、ガイド管５３内に基端側が挿通配置され、形状記憶合金ワイヤ５６に外挿する付勢体であって弾性部材を構成する押圧バネの圧縮コイルバネ５７と、形状記憶合金ワイヤ５６の基端部分が挿通配置され、ガイド管５３の後端部に内挿する絶縁管からなるバネ止め管５８と、形状記憶合金ワイヤ５６の基端をカシメ固定するブロック体５９と、を有して主に構成されている。また、ガイド管５３の基端部分とバネ止め管５８の先端から中途部までは、金属製のカバー管５５により覆われている。

形状記憶合金ワイヤ５６は、加熱されると収縮し、冷却（常温へ自然冷却）されると膨張する形状記憶合金（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙｓ、以下「ＳＭＡ」と称す）から構成された直径が数十ミクロンのワイヤである（以下、形状記憶合金ワイヤをＳＭＡワイヤと略記する）。

このＳＭＡワイヤ５６は、アクチュエータ６２が組立てられた状態において、例えば、２０度の常温環境下において、弛んだ状態、つまり、非張力状態で、ガイド管５３内、及びバネ止め管５８内に挿通配置されている。換言すると、移動レンズユニット３２の連結桿４０は、例えば、２０度の常温環境下において、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力のみが作用され、ＳＭＡワイヤ５６からの張力がかからないように構成されている。

上述のガイド管５３は、先端位置がアクチュエータ保持部５２の先端面に合わせて配置され、アクチュエータ保持部５２に接着固定されている。また、ガイド管５３は、長手軸が撮像ユニット３０の設定された光学特性（光学倍率）を満たすように、撮影光軸Ｏに平行となるようにアクチュエータ保持部５２に精密固定されている。

ガイド管５３内に挿通するＳＭＡワイヤ５６は、連結桿４０の中心位置に形成された溝部４０ａから連結桿４０を貫通するように折り返されている。このＳＭＡワイヤ５６は、図４に示すように、連結桿４０にて折り返された、一方の端部がブロック体５９にカシメ固定されており、他方の端部がもう一つのブロック体５９にカシメ固定されている。また、折り返された側のＳＭＡワイヤ５６には、図示しない絶縁チューブが被覆される。

ＳＭＡワイヤ５６に外挿する圧縮コイルバネ５７は、ガイド管５３内において連結桿４０とバネ止め管５８との間に端部が夫々当接して配設されている。この圧縮コイルバネ５７は、カバー管５５により固定されたバネ止め管５８の先端面に基端部が当接しており、先端部が連結桿４０に当接しているため、連結桿４０を前方へ付勢している。

上述のＳＭＡワイヤ５６の両端部を固定する一方のブロック体５９は、バネ止め管５８の孔径よりも大きな形状をしており、バネ止め管５８の後端面に当接した状態で配置される。そして、このブロック体５９は、電流印加側のケーブル６０の素線６０ａに半田などにより電気的に接続されている。もう一方のブロック体５９は、電流帰還側のケーブル６０の素線６０ａに半田などにより電気的に接続されている。

そして、これらブロック体５９と電気ケーブル６１の接続部分には、ガイド管５３の基端部分を一体的に覆う絶縁チューブ６３に被覆されて、絶縁が保持された状態となっている。尚、ケーブル６０は、内視鏡２のユニバーサルコード１７のスコープコネクタ１８まで配設され、このケーブル６０への印加電流は、スコープケーブル１９を介して、ビデオプロセッサ４から供給される。
また、後群レンズ枠３６には、前方下部側に移動レンズユニット３２に連結された連結桿４０が直進退できるように、ガイド溝を構成する切り欠き部３６ａが形成されている。後群レンズ枠３６は、切り欠き部３６ａを形成している前後の端部に、移動レンズユニット３２の前方への移動を規制し、ここでは連結桿４０の前端面を基準とするワイド端位置Ｗを規定する規制部３６ｗと、移動レンズユニット３２の後方への移動を規制し、ここでは、連結桿４０の前端面を基準とするテレ端位置Ｔを規定する規制部３６ｔと、を有している。

つまり、移動レンズユニット３２は、連結桿４０の前端面が規制部３６ｗの後端面に当接することで、前方への移動が規制され、ここでは、各対物レンズにより撮像ユニット３０の視野角が所定のワイド角となる光学特性（光学倍率）が設定されている。その一方、移動レンズユニット３２は、連結桿４０の後面部が規制部３６ｔの前端面に当接することで、後方への移動が規制され、ここでは、各対物レンズにより撮像ユニット３０の視野角が所定のテレ角となる光学特性（光学倍率）が設定されている。

ここで、アクチュエータ６２を駆動制御するビデオプロセッサ４内に設けられる形状記憶合金抵抗制御回路部による抵抗フィードバック回路について、図６に基づいて、説明する。
ビデオプロセッサ４内に設けられる形状記憶合金抵抗制御回路部１００は、図６に示すように、検出部１１０と、出力部１２０と、指令部１３０と、制御部１４０と、演算部１５０と、記憶部１７０とによって、抵抗フィードバック回路が主に構成されている。

検出部１１０は、アクチュエータ６２内のＳＭＡワイヤ５６の抵抗を検出する。また、出力部１２０は、アクチュエータ６２内のＳＭＡワイヤ５６に電力を投入する。これら検出部１１０と出力部１２０は、アクチュエータ６２に繋がれている。

指令部１３０は、指令目標値を演算部１５０に出力し、演算部１５０が検出部１１０によって検出したＳＭＡワイヤ５６の抵抗値と指令目標値を比較し、最適な電力を投入する抵抗フィードバック制御を実行する。

また、制御部１４０が検出部１１０、出力部１２０、及び演算部１５０に抵抗フィードバックゲイン算出記憶を行う命令を出力した場合、演算部１５０は、抵抗フィードバック制御を一端停止し、抵抗フィードバックゲイン算出記憶のために、所定の時間△ｔにおけるＳＭＡワイヤ５６の検出した２つの抵抗値Ｒ１，Ｒ２から、これら２つの抵抗値Ｒ１，Ｒ２の差分抵抗△Ｒ（＝｜Ｒ２−Ｒ１｜）の算出、所定の時間△ｔの算出等を演算部１５０内のゲイン設定部にて行い、差分抵抗値△Ｒと所定の時間△ｔを出力する。

演算部１５０のゲイン設定部は、入力された差分抵抗値△Ｒと所定の時間△ｔから、両者の比を算出し、この比から最適フィードバックゲインを見積もり、最適フィードバックゲインを記憶部１７０に出力する。

記憶部１７０は、入力された最適フィードバックゲインを記憶し、演算部１５０に出力する。そして、演算部１５０は、入力された最適フィードバックゲインを用いて、抵抗フィードバック制御駆動を行う。

次に、以上説明したように構成した本実施の形態の撮像ユニット３０のアクチュエータ６２による移動レンズユニット３２を進退させる動作について、図７から図１０に基づいて、以下に詳しく説明する。
先ず、光源装置３、ビデオプロセッサ４等の外部機器に電源が投入されると、内視鏡２の撮像ユニット３０のアクチュエータ６２にビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００から電力が投入される。このとき、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６には、所定の電流値で電流が印加される。この所定の電流値は、上述した抵抗フィードバック制御により演算され、所定アンペア量（数）の電流がＳＭＡワイヤ５６に印加される。

この所定の電流値とは、図７に示すように、圧縮コイルバネ５７により前方へ付勢されている移動レンズユニット３２が、連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗから動くことなく、アクチュエータ６２内で弛んでいるＳＭＡワイヤ５６が直線状となるように収縮した状態となるように、ＳＭＡワイヤ５６に印加する電流のアンペア量（数）が演算され、この所定アンペア量（数）の電流値である。

つまり、移動レンズユニット３２の連結桿４０を前方へ付勢する圧縮コイルバネ５７の付勢力と、所定アンペア量（数）の電流が印加されたＳＭＡワイヤ５６の温度上昇により、このＳＭＡワイヤ５６が収縮して連結桿４０を牽引する牽引力が同一であるか、好ましくは前記付勢力が前記牽引力よりも勝っている状態である。

尚、圧縮コイルバネ５７の前記付勢力がＳＭＡワイヤ５６の前記牽引力よりも勝っている状態であれば、移動レンズユニット３２が圧縮コイルバネ５７により確実に連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗに付勢される。

このように、本実施の形態の内視鏡２は、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗから動くことなく、ＳＭＡワイヤ５６が直線状に収縮した状態が初期状態、及びワイド状態となる。

尚、ＳＭＡワイヤ５６は、図８の曲線グラフに示すように、印加電流による温度上昇に対する収縮する歪量が、所謂、ヒステリシス曲線状の電流印加時の曲線、及び電流非印加時の曲線の２つの曲線関係により伸縮状態が可変する。

つまり、内視鏡２の初期状態（移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置となるワイド状態）では、図８の電流印加時の曲線上のａ２に示す位置、具体的には、弛んでいたＳＭＡワイヤ５６が温度ｔａ２となる所定アンペア量（数）の電流が印加されることで、歪量Ｗａ１で縮むことで、直線状に所定の長さに収縮した状態となる（ここでは、前記付勢力が前記牽引力より勝っている状態）。

また、内視鏡２は、次に説明する撮像ユニット３０をワイド状態から被写体へのテレズーミングするため、内視鏡２の操作部１０による所定のスイッチ操作が行われない限り、このワイド状態のままとなる。このとき、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００によるアクチュエータ６２への抵抗フィードバック制御により、図８の電流印加時の曲線上のａ２に示す位置と電流非印加時の曲線上のａ１に示す位置との間にアクチュエータ６２が制御される。

つまり、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００は、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６が上述の常温以上の温度ｔａ１〜ｔａ２の間に保たれるように、ＳＭＡワイヤ５６へ印加する所定アンペア量（数）の電流を抵抗フィードバック制御により演算して、この電流の印加停止を制御することにより、内視鏡２の撮像ユニット３０をワイド状態に維持する。

そして、ユーザは、内視鏡２を、撮像ユニット３０をワイド状態から被写体へのテレズーミングするため、アクチュエータ６２を駆動する場合は、内視鏡２の操作部１０による所定のスイッチ操作を行う。すると、上述した抵抗フィードバック制御駆動により、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００の電源部からケーブル６０を介してＳＭＡワイヤ５６に前記所定の電流値よりも大きな電流値｛アンペア量（数）｝の電流が印加される。

そして、ＳＭＡワイヤ５６は、自己の電気抵抗により発熱し、さらに収縮する。すると、ＳＭＡワイヤ５６は、連結桿４０に前端部が当接している圧縮コイルバネ５７の付勢力に抗して、連結桿４０を介して移動レンズユニット３２全体を後方へと牽引する。これにより、移動レンズユニット３２は、連結桿４０が後群レンズ枠３６の切り欠き部３６ａに直進ガイドされながら後方へ移動する。

こうして、移動レンズユニット３２は、図９に示すように、連結桿４０の後端面が規制部３６ｔの前端面に当接することで、後方への移動が規制され停止し、ここでは、連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔまで移動する。こうして、内視鏡２は、撮像ユニット３０のワイドからテレのズーミングが切り換えられる。

このように、内視鏡２の撮像ユニット３０において、移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔに移動する状態では、図８の電流印加時の曲線上のａ３に示す位置、詳しくは、ＳＭＡワイヤ５６が温度ｔａ３となる所定アンペア量（数）の電流が印加され、圧縮コイルバネ５７の付勢力に抗して、歪量Ｗａ（＝Ｗａ２−Ｗａ１）の長さに収縮する。

尚、このときにＳＭＡワイヤ５６が収縮する所定の長さを移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗからテレ端位置Ｔに移動する距離よりも若干に長く動く温度に設定すると良い。このような設定をすることで、移動レンズユニット３２を確実に連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔに牽引することができる。

また、内視鏡２は、次に説明する撮像ユニット３０をテレ状態から被写体へのワイドズーミングするため、内視鏡２の操作部１０による所定のスイッチ操作が行われない限り、このテレ状態のままとなる。このとき、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００によるアクチュエータ６２への抵抗フィードバック制御により、図８の電流印加時の曲線上のａ３に示す位置と電流非印加時の曲線上のａ４に示す位置との間にアクチュエータ６２が制御される。

つまり、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００は、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６が上述の常温以上の温度ｔａ４〜ｔａ３の間に保たれるように、ＳＭＡワイヤ５６へ印加する所定アンペア量（数）の電流を抵抗フィードバック制御により演算して、この電流の印加停止を制御することにより、内視鏡２の撮像ユニット３０をテレ状態に維持する。

次に、ユーザは、内視鏡２により、撮像ユニット３０のテレ状態から被写体へのワイドズーミングのため、撮像ユニット３０のアクチュエータ６２を駆動する場合も内視鏡２の操作部１０による所定のスイッチ操作に基づいて行う。このときには、ビデオプロセッサ４内の形状記憶合金抵抗制御回路部１００の電源部からケーブル６０を介してＳＭＡワイヤ５６へ電流の印加が停止される。すると、ＳＭＡワイヤ５６は、自己の抵抗による発熱が停止されて、自然冷却され収縮する力が働かなくなる。

すると、ＳＭＡワイヤ５６の牽引力よりも圧縮コイルバネ５７の付勢力が勝り、移動レンズユニット３２が連結桿４０を介して、圧縮コイルバネ５７により前方へ付勢される。このとき、移動レンズユニット３２は、連結桿４０が後群レンズ枠３６の切り欠き部３６ａに直進ガイドされながら前方へ移動する。

こうして、移動レンズユニット３２は、図７に示したように、連結桿４０の前端面が規制部３６ｔの前端面に当接することで、前方への移動が規制されて停止し、ここでは、連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗまで移動する。以上から、内視鏡２は、撮像ユニット３０のテレからワイドのズーミングが切り換えられる。

従って、内視鏡２の撮像ユニット３０において、移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗに移動する状態では、上述の初期状態と同様にして、図８の電流非印加時の曲線上のａ１に示す位置、具体的には、弛んでいたＳＭＡワイヤ５６が温度ｔａ１となる所定アンペア量（数）の電流が印加されることで、歪量Ｗａ１で縮んだ状態である、直線状に所定の長さに収縮した状態となる（ここでも、前記付勢力が前記牽引力より勝っている状態である）。

また、内視鏡２は、上述したように、撮像ユニット３０をワイド状態から被写体へのテレズーミングするため、内視鏡２の操作部１０による所定のスイッチ操作が行われない限り、このワイド状態のままとなる。つまり、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００により、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６が上述の常温以上の温度ｔａ１〜ｔａ２の間に保たれるように制御され、ＳＭＡワイヤ５６へ印加する所定アンペア量（数）の電流を抵抗フィードバック制御により演算して、この電流の印加停止を制御することにより、内視鏡２の撮像ユニット３０がワイド状態に維持される。

ここで、図６のブロック図、及び図１０に示すフローチャートに基づいて、上述したような、温度に応じて長さが変位するＳＭＡワイヤ５６を目標変位に伸縮させるための形状記憶合金抵抗制御回路部１００による抵抗値制御の制御一例について、以下に説明する。

目標変位にＳＭＡワイヤ５６を伸長させるとき、先ず、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００に設けられた制御部１４０は、ＳＭＡワイヤ５６の現在の抵抗値Ｒｄを検出部１１０によって検出するように制御する（Ｓ１）。次に、制御部１４０は、指令部１３０からの指令に基づいて、記憶部１７０に格納されている目標変位に相当する抵抗値Ｒｔと、検出した抵抗値Ｒｄを演算部１５０により比較するように制御する（Ｓ２）。尚、目標変位に相当する抵抗値Ｒｔは、予め、ＳＭＡワイヤ５６の仕様に基づいて設定された値である。

そして、制御部１４０は、演算部１５０の比較結果である抵抗値Ｒｔと抵抗値Ｒｄとの差分から次に印加する電流値｛アンペア量（数）｝を演算部１５０に演算するように制御する（Ｓ３）。次いで、制御部１４０は、演算部１５０から出力部１２０内のヒート回路からアクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６へ演算した電流値｛アンペア量（数）｝の電流を印加するように制御する（Ｓ４）。

こうして、ＳＭＡワイヤ５６は、印加された電流に応じて、温度が上昇して、長さが変化（収縮）する（Ｓ５）。このとき、制御部１４０は、ＳＭＡワイヤ５６の現在の抵抗値Ｒｄを検出部１１０によって検出させ、この抵抗値Ｒｄが目標変位に相当する抵抗値Ｒｔに達したか否かを演算部１５０にて判定するように制御する（Ｓ６）。

このステップＳ６において、抵抗値Ｒｄが目標変位に相当する抵抗値Ｒｔに達した場合、出力部１２０内のヒート回路（不図示）からアクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６への電流の印加が停止され、ルーチンが終了する。

一方で、このステップＳ６において、抵抗値Ｒｄが目標変位に相当する抵抗値Ｒｔに達していない場合、再度、ステップＳ１に移行して、ステップＳ１〜Ｓ６のルーチンが繰り返される。

以上に説明から、本実施の形態の内視鏡システム１は、内視鏡２の撮像ユニット３０のアクチュエータ６２を、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００によって、図８に示した、電流印加時に常温以上の温度ｔａ２〜ｔａ３間、及び電流非印加時に常温以上の温度ｔａ１〜ｔａ４間でＳＭＡワイヤ５６の伸長制御を行い、撮像ユニット３０のワイド、及びテレのズーミング機能を切り換える構成となっている。

また、内視鏡２は、撮像ユニット３０のワイド状態を維持するため、常温以上の温度ｔａ１〜ｔａ２間、及びテレ状態を維持するため、常温以上の温度ｔａ３〜ｔａ４間でＳＭＡワイヤ５６への電流を印加、又は停止して、ＳＭＡワイヤ５６の温度制御を行う構成となっている。

本実施の形態の内視鏡２は、撮像ユニット３０のアクチュエータ６２に設けられたＳＭＡワイヤ５６に被検者の体温、照明光を導光しているライトガイドバンドル７１からの熱などが伝わり温度上昇してしまい、このＳＭＡワイヤ５６が収縮しても、ＳＭＡワイヤ５６を常温下での非通電時に、弛んだ状態（非張力状態）に配置しているため、その弛み量内の収縮範囲であれば、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗから後方へ牽引されることがなく、ユーザの意図しない撮像ユニット３０の光学特性（特にワイド状態の光学倍率）が可変されることを防止することができる。

また、本実施の形態のアクチュエータ６２は、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００の制御に基づいて行い、撮像ユニット３０のワイドとテレに切り換える移動レンズユニット３２を移動させるためのＳＭＡワイヤ５６の歪量Ｗａを得るために、図８に示したように、電流印加時の曲線上のａ２，ａ４に示す位置、及び電流非印加時の曲線上のａ１，ａ４に示す位置に対応した温度ｔａ１〜ｔａ４となり、最大の温度差から温度変化量が△ｔａ（＝ｔａ３−ｔａ１）となる。

これに対して、従来の撮像ユニットは、常温下での非通電時におけるＳＭＡワイヤに弛みを設けておらず、図８に示すように、ワイドとテレに切り換える移動レンズユニットを移動させるためのＳＭＡワイヤの歪量Ｗｂを得るために、電流印加時の曲線上のｂ２，ｂ４に示す位置、及び電流非印加時の曲線上のｂ１，ｂ４に示す位置に対応した温度ｔｂ１〜ｔｂ４となり、最大の温度差から温度変化量△ｔｂ（ｔｂ３−ｔｂ１）が本実施の形態の温度変化量△ｔａよりも多くなる（△ｔｂ＞△ｔａ）。尚、歪量Ｗａと歪量Ｗｂは、同じ量（Ｗａ＝Ｗｂ）とする。

このように本実施の形態のアクチュエータ６２は、温度変化が少なくても所定の歪量が得られるＳＭＡワイヤ５６の温度と歪量の特性部分を使用して、従来よりも少ない温度変化量△ｔａにより、撮像ユニット３０のワイドとテレに切り換える移動レンズユニット３２を移動させるためのＳＭＡワイヤ５６の歪量Ｗａを安定して得ることができる。

そのため、本実施の形態のアクチュエータ６２は、撮像ユニット３０におけるワイドとテレに切り換える移動レンズユニット３２の進退移動を安定して行え、ＳＭＡワイヤ５６の伸縮応答速度を速くすることができる。以上の結果、内視鏡２は、ユーザの所望のタイミングで、撮像ユニット３０のワイドとテレに光学特性（光学倍率）を安定して切り換えることができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図１１〜図１４に基づき、以下に説明する。
図１１〜図１４は、本発明の第２の実施の形態に係り、図１１は撮像ユニットの構成を示す断面図、図１２は移動レンズ枠がワイド端位置で初期状態となった撮像ユニットの断面図、図１３はテレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図１４はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態を示す撮像ユニットの断面図である。
尚、以下の説明において、上述した第１の実施の形態の内視鏡システム１の撮像ユニット３０と同一の構成について同じ符号を用い、それら構成の詳細な説明を省略する。

ところで、従来の移動レンズ枠を移動させて光学特性を可変する内視鏡には、例えば、特開平１１−１９７０９６号公報に記載されるように、先端部にレンズ枠、移動用レンズ枠を移動させるための操作ワイヤを備え、且つ撮像ユニットに相対的に付勢する移動レンズ枠の後段に配置する第１の圧縮コイルバネと第２の圧縮コイルバネを設けているものがある。この従来の内視鏡は、相対的に付勢する２つの圧縮コイルバネによって、移動レンズ枠の進退を安定して、確実に行えるようにすることができる撮像ユニットを備えた構成とすることができる。

しかしながら、このような従来の内視鏡の撮像ユニットの技術では、２つの圧縮コイルバネが移動体である移動レンズ枠を挟んで、同一軸上に配置されているため、２つの圧縮コイルバネと、これら圧縮コイルバネの各一端が当接する移動レンズ枠の部分の厚みにより、移動レンズ枠が進退移動する軸方向の長さが長くなってしまう。このような構成の撮像ユニットを内視鏡に組み込むと、挿入部における硬質な先端部の長手軸である挿入軸方向の長さが長くなってしまう。このように、挿入部の硬質部分が長くなってしまうと、被検者の体腔内へ挿入時に、被検者へ苦痛を与えてしまうという問題があった。

そこで、本実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、安定して、確実に撮像ユニット内の移動体である移動レンズ枠を進退移動でき、さらに、この撮像ユニットが配設される挿入部の硬質部の長さを短く、且つ小型化とすることができ、体腔内への挿入性を向上することができる内視鏡の撮像ユニット内に設けられる形状記憶合金アクチュエータを実現することを目的としている。

先ず、図１１に示すように、本実施の形態の撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２の連結桿４０を相対的に前後に付勢する２つの圧縮コイルバネ５７，６６（押圧バネの圧縮コイルバネ５７が第１の弾性部材を構成し、押圧バネの圧縮コイルバネ６６が第２の弾性部材を構成する）が設けられている。尚、本実施の形態の連結桿４０は、ＳＭＡワイヤ５６が接続されておらず、後面部に切り欠き部４０ｂと、前面上部に後方へ圧縮コイルバネ６６の後端部分が挿通配置された穴部４０ｃと、が形成されている。

本実施の形態のＳＭＡワイヤ５６は、折り返した先端部分に非金属製の絶縁性を備えた、移動レンズユニット３２に間接的に作用する間接作用部材であるアンカ６５が設けられている。このアンカ６５は、連結桿４０とは非連結であり、後面部に圧縮コイルバネ５７の先端が当接して、圧縮コイルバネ５７の付勢力を受けて、切り欠き部４０ｂを形成する連結桿４０の後面に当接される。

圧縮コイルバネ５７は、上述した第１の実施の形態に記載したものと同一構成であり、連結桿４０を前方へ付勢する第１の付勢体である。また、圧縮コイルバネ５７は、ＳＭＡワイヤ５６に取り付けられたアンカ６５の後面に先端が当接し、連結桿４０をアンカ６５と共に前方へ間接的に付勢する。尚、圧縮コイルバネ５７は、アンカ６５を介して、連結桿４０を前方へ付勢する付勢力が圧縮コイルバネ６６による連結桿４０を後方へ付勢する付勢力の数十倍の付勢力（移動レンズユニット３２を前方へ付勢するバネ押し力）が設定されている。

圧縮コイルバネ６６は、連結桿４０を後方へ付勢する第２の付勢体である。この圧縮コイルバネ６６は、移動レンズユニット３２の重量（質量）よりも数十倍の付勢力（移動レンズユニット３２を後方へ付勢するバネ押し力）が設定されている。また、圧縮コイルバネ６６は、連結桿４０の穴部４０ｃに後端部分が挿設され、前群レンズ枠３４の外向フランジ状の後面部に先端が当接するように配置され、連結桿４０を前方へ付勢する。

これら圧縮コイルバネ５７，６６は、共に光軸Ｏと平行な伸縮する方向の軸が所定の距離Ｌ離間するようにずらした異なる平行な軸ａ，ｂ上に中心が配置されている。つまり、連結桿４０は、圧縮コイルバネ５７の伸縮する中心の軸ｂから所定の距離Ｌだけ離間した前面上部に後方へ圧縮コイルバネ６６の伸縮する中心の軸ａが位置するように穴部４０ｃが形成されている。

このように、本実施の形態の撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２の連結桿４０を相対的に前後に付勢する２つの圧縮コイルバネ５７，６６を備え、これら圧縮コイルバネ５７，６６の中心の軸ａ，ｂが所定の距離Ｌだけずれた位置に、圧縮コイルバネ５７，６６を配置させている。これにより、撮像ユニット３０は、連結桿４０の厚さを薄くしても、移動レンズユニット３２を後方へ付勢する圧縮コイルバネ６６の後端部を挿通配置する連結桿４０の穴部４０ｃの深さを十分に確保することができる。

これに応じて、撮像ユニット３０を小型することができ、この撮像ユニット３０が配置される挿入部９における硬質な先端部６の長手軸である挿入軸方向の長さを短くすることができる。その結果、内視鏡２は、挿入部９の被検者の体腔内へ挿入時に、硬質な先端部６の長さが短くすることができるため、被検者へ苦痛を与えることがない、低侵讐な構成とすることができる。

次に、図８、及び図１１〜図１４に基づいて、以上のように構成された撮像ユニット３０におけるアクチュエータ６２による、移動レンズユニット３２を進退させる作用について、以下に説明する。尚、以下の説明において、アクチュエータ６２を駆動制御する詳細な説明は、上述の第１の実施の形態と同様の作用であるため、説明の便宜のため簡略した記載とする。

先ず、光源装置３、ビデオプロセッサ４等の外部機器に電源が投入されると、第１の実施の形態と同様に、内視鏡２の撮像ユニット３０のアクチュエータ６２にビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００から電力が投入される。

すると、図１２に示すように、アンカ６５を介して、圧縮コイルバネ５７により前方へ付勢されている連結桿４０を備えた移動レンズユニット３２が、連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗから動くことなく、アクチュエータ６２内で弛んでいるＳＭＡワイヤ５６が直線状となるように収縮した状態となる。

このとき、移動レンズユニット３２は、圧縮コイルバネ６６による移動レンズユニット３２の後方への付勢力を受けても、連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗから動かないように、圧縮コイルバネ５７の付勢力に抗して、アンカ６５を牽引するＳＭＡワイヤ５６の歪量に応じて、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００の制御により電流のアンペア量（数）が演算されて、この所定アンペア量（数）の電流がＳＭＡワイヤ５６に印加される。このように、本実施の形態の内視鏡２も、撮像ユニット３０の移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗから動くことなく、ＳＭＡワイヤ５６が直線状に収縮した状態が初期状態、及びワイド状態となる。

尚、ＳＭＡワイヤ５６は、ここでも、図８の曲線グラフに示したように、印加電流による温度上昇に対する収縮する歪量が、所謂、ヒステリシス曲線状の電流印加時の曲線、及び電流非印加時の曲線の２つの曲線関係により伸縮状態が可変する。

つまり、内視鏡２の初期状態（移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置となるワイド状態）では、図８の電流印加時の曲線上のａ２に示す位置、具体的には、弛んでいたＳＭＡワイヤ５６が温度ｔａ２となる所定アンペア量（数）の電流が印加されることで、歪量Ｗａ１で縮むことで、直線状に所定の長さに収縮した状態となる。

また、内視鏡２は、本実施の形態においても、撮像ユニット３０をワイド状態から被写体へテレズーミングするため、内視鏡２の操作部１０による所定のスイッチ操作が行われない限り、このワイド状態のままとなる。

そして、内視鏡２は、撮像ユニット３０をワイド状態から被写体へのテレズーミングするため、アクチュエータ６２が駆動されると、ＳＭＡワイヤ５６に所定のアンペア量（数）の電流が印加され、自己の電気抵抗により発熱し、さらに収縮する。すると、ＳＭＡワイヤ５６は、アンカ６５に前端部が当接している圧縮コイルバネ５７の付勢力に抗して、アンカ６５を後方へと牽引する。

これに合わせて、移動レンズユニット３２は、アンカ６５に当接したまま、圧縮コイルバネ６６の付勢力により、連結桿４０が後方へ付勢されて、後方へと移動する。このとき、移動レンズユニット３２は、連結桿４０が後群レンズ枠３６の切り欠き部３６ａに直進ガイドされながら後方へ移動する。

こうして、移動レンズユニット３２は、図１３に示すように、連結桿４０の後端面が規制部３６ｔの前端面に当接することで、後方への移動が規制され停止し、ここでは、連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔまで移動する。この状態では、図８の電流印加時の曲線上のａ３に示す位置、具体的には、ＳＭＡワイヤ５６が温度ｔａ３となる所定アンペア量（数）の電流が印加されることで、歪量Ｗａ１からさらに歪量Ｗａ２まで（さらに歪量Ｗａ）縮むことで、所定の長さに収縮した状態となる。

そして、移動レンズユニット３２は、図１４に示すように、アンカ６５が当接していた連結桿４０から離間するように、ＳＭＡワイヤ５６に所定のアンペア量（数）の電流が印加され続け、さらに、ＳＭＡワイヤ５６が収縮する。この状態では、図８の電流印加時の曲線上のａ３に示す位置よりもＳＭＡワイヤ５６の歪量が大きくなるように、温度ｔａ３よりも高い温度となる所定アンペア量（数）の電流がＳＭＡワイヤ５６へ印加され、ＳＭＡワイヤ５６が歪量Ｗａ２から、さらに縮むことで、所定の長さに収縮した状態となる。

こうして、内視鏡２は、撮像ユニット３０のワイドからテレのズーミングが切り換えられる。また、撮像ユニット３０は、図１４に示した、連結桿４０とアンカ６５が離間した状態がテレ状態に設定される。このようにＳＭＡワイヤ５６の温度を制御して収縮させることで、各圧縮コイルバネ５７，６６の付勢力の釣り合いを取る制御がふらついたとしても、移動レンズユニット３２には、前方へ付勢する圧縮コイルバネ５７からの付勢力を受けず、単に、圧縮コイルバネ６６からの後方への付勢力のみが作用する。

つまり、移動レンズユニット３２は、前方へ作用される力を受けず、後方へ作用する力のみ受けるため、連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗを規定している規制部３６ｗの前端面に連結桿４０の後端面が当接して後方への移動が確実に規制される。

尚、内視鏡２は、撮像ユニット３０のテレ状態から被写体へのワイドズーミングのため、撮像ユニット３０のアクチュエータ６２が駆動される場合、ビデオプロセッサ４内の形状記憶合金抵抗制御回路部１００の電源部からケーブル６０を介してＳＭＡワイヤ５６へ電流の印加が停止される。そして、アンカ６５が圧縮コイルバネ５７に前方へ付勢され、連結桿４０に当接して、移動レンズユニット３２が前方へ移動する。この移動レンズユニット３２は、図１２に示したように、連結桿４０の前端面が規制部３６ｔの前端面に当接することで、前方への移動が規制されて停止し、連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗまで移動する。こうして、内視鏡２は、撮像ユニット３０のテレからワイドのズーミングが切り換えられる。

以上に説明した本実施の形態の内視鏡システム１の撮像ユニット３０は、第１の実施の形態の効果と同様に、ワイドとテレに切り換える移動レンズユニット３２の進退移動を安定して行え、ＳＭＡワイヤ５６の伸縮応答速度を速くすることができる。

また、本実施の形態の撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２に相対的に付勢作用する２つの圧縮コイルバネ５７，６６を設けた構成としても、小型することができ、この撮像ユニット３０が配置される挿入部９における硬質な先端部６の長手軸である挿入軸方向の長さを短くすることができる。

以上の結果、内視鏡２は、第１の実施の形態の効果に加え、挿入部９の被検者の体腔内へ挿入時に、硬質な先端部６の長さを短くすることができるため、被検者へ苦痛を与えることがない、低侵讐な構成とすることができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について、図１５〜図１８に基づき、以下に説明する。
図１５〜図１８は、本発明の第３の実施の形態に係り、図１５は撮像ユニットの構成を示す断面図、図１６はテレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図１７はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態でＳＭＡワイヤへの電流の印加が停止された状態を示す撮像ユニットの断面図、図１８はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態において、再度、ＳＭＡワイヤに電流が印加された状態を示す撮像ユニットの断面図である。

尚、以下の説明において、上述した第１、及び第２の実施の形態の内視鏡システム１の撮像ユニット３０と同一の構成について同じ符号を用い、それら構成の詳細な説明を省略する。また、以下に説明する本実施の形態の撮像ユニットの構成は、第２の実施の形態の撮像ユニット３０と略同一である。

図１５に示すように、本実施の形態の撮像ユニット３０は、連結桿４０の前端面を基準とするテレ端位置Ｔを規定する後群レンズ枠３６の規制部３６ｔに磁石７５を設け、移動レンズユニット３２の連結桿４０を強磁性体により形成した構成となっている。その他の構成は、第２の実施の形態の撮像ユニット３０と同じである。

また、磁石７５の磁力は、移動レンズユニット３２の連結桿４０の前端面がテレ端位置Ｔに移動したときに、圧縮コイルバネ５７が縮んで、連結桿４０に作用する前方への付勢力よりも同一の力以上で、連結桿４０を吸着できるように設定されている。

次に、図８、及び図１５〜図１８に基づいて、以上のように構成された撮像ユニット３０におけるアクチュエータ６２による、移動レンズユニット３２を進退させる作用について、以下に説明する。尚、以下の説明において、アクチュエータ６２を駆動制御する詳細な説明は、上述の第１、第２の実施の形態と同様の作用であるため、説明の便宜のため簡略した記載とする。

本実施の形態の内視鏡２の撮像ユニット３０は、図１５に示したように、移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗにあり、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６にビデオプロセッサ４から電流が印加されていない状態が初期状態であるワイド状態となっている。尚、ＳＭＡワイヤ５６は、ここでも、図８の曲線グラフに示したように、印加電流による温度上昇に対する収縮する歪量が、所謂、ヒステリシス曲線状の電流印加時の曲線、及び電流非印加時の曲線の２つの曲線関係により伸縮状態が可変する。

そして、撮像ユニット３０は、ワイドからテレへのズーミング操作がされると、アクチュエータ６２が駆動制御され、ＳＭＡワイヤ５６が収縮して、移動レンズユニット３２がアンカ６５に当接したまま、圧縮コイルバネ６６の付勢力により、連結桿４０が後方へ付勢されて、後方へと移動する。

このとき、移動レンズユニット３２は、連結桿４０が後群レンズ枠３６の切り欠き部３６ａに直進ガイドされながら後方へ移動する。こうして、移動レンズユニット３２は、図１６に示すように、連結桿４０の後端面が規制部３６ｔの前端面に当接することで、後方への移動が規制され停止し、ここでは、連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔまで移動する。

この状態では、図８の電流印加時の曲線上のａ３に示す位置、具体的には、ＳＭＡワイヤ５６が温度ｔａ３となる所定アンペア量（数）の電流が印加されることで、歪量Ｗａ１からさらに歪量Ｗａ２まで（さらに歪量Ｗａだけ）縮むことで、所定の長さに収縮した状態となる。

また、この状態において、移動レンズユニット３２は、連結桿４０が規制部３６ｔに設けられた磁石７５に吸着して、連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔに確実に移動する。

そして、撮像ユニット３０がテレ状態のとき、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００は、一旦、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６への電流の印加を停止する。すると、ＳＭＡワイヤ５６は、自然冷却により伸長して、図１７に示すように、弛んだ状態となる。尚、このときのＳＭＡワイヤ５６の温度と歪量の関係は、図８の電流非印加時の曲線上のｂ１に示す位置に相当する。

このとき、移動レンズユニット３２は、連結桿４０が規制部３６ｔに設けられた磁石７５に吸着しており、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力がアンカ６５により間接的に作用したとしても、連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔから前方へ移動することがない。

つまり、上述したように、磁石７５の磁力が移動レンズユニット３２の連結桿４０の前端面がテレ端位置Ｔに移動したときに、圧縮コイルバネ５７が縮んで、連結桿４０に作用する前方への付勢力よりも同一の力以上で、連結桿４０を吸着しており、さらに、移動レンズユニット３２の連結桿４０に圧縮コイルバネ６６の後方への付勢力が作用しているため、移動レンズユニット３２は、連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔから前方へ移動することなく安定して停止した状態となる。こうして、内視鏡２は、撮像ユニット３０のワイドからテレのズーミングが切り換えられる。

また、本実施の形態の内視鏡２は、テレ状態から被写体へのワイドズーミング時には、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００からアクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６へ電流の印加が瞬時に実行される。ＳＭＡワイヤ５６には、図８の電流印加時の曲線上のａ３に示す位置の温度ｔａ３よりも大幅に超える温度となるように、所定アンペア量（数）の電流が瞬時に印加される。撮像ユニット３０は、図１８に示すように、ＳＭＡワイヤ５６が収縮して、連結桿４０とアンカ６５が離間した状態となる。

その後、ＳＭＡワイヤ５６が温度ｔａ３よりも大幅に超える温度となったら、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００からアクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６へ電流の印加が停止される。すると、ＳＭＡワイヤ５６が自然冷却され伸長すると共に、圧縮コイルバネ５７の付勢力により、アンカ６５が勢い良く前方へ移動し、移動レンズユニット３２の連結桿４０と衝突して、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力が連結桿４０に作用する。

このとき、移動レンズユニット３２の連結桿４０には、吸着している磁石７５の磁力、及び圧縮コイルバネ６６の後方への付勢力よりも大きな前方へ移動する反発応力（付勢力）が作用し、連結桿４０が磁石７５から離れる。

そして、撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２の連結桿４０が圧縮コイルバネ６６の後方への付勢力に抗した圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力によりアンカ６５を介して間接的に前方へ付勢されることで、移動レンズユニット３２が、図１５に示した状態の連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗに移動する。こうして、内視鏡２は、撮像ユニット３０のテレからワイドのズーミングが切り換えられる。

以上に説明した本実施の形態の内視鏡システム１の撮像ユニット３０は、第１、及び第２の実施の形態の効果と同様に、ワイドとテレに切り換える移動レンズユニット３２の進退移動を安定して行え、ＳＭＡワイヤ５６の伸縮応答速度を速くすることができる。尚、テレとワイドのズーミング時においては、若干であるが、ＳＭＡワイヤ５６の伸縮応答速度が遅くなる。

しかし、本実施の形態の撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２を吸着する磁石７５が設けられているため、移動レンズユニット３２を進退移動する瞬間以外において、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６への電流の印加を停止することができる。つまり、撮像ユニット３０は、テレとワイドの固定時において、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６に通電がされないため、ＳＭＡワイヤ５６の発熱による他の部材への障害を防止することができる。

特に、テレ状態の撮像ユニット３０は、ＳＭＡワイヤ５６の温度が高い状態となる。そのため、このテレ状態では、常にＳＭＡワイヤ５６に通電して高い温度を維持する必要があり、これに伴って、他の部材へＳＭＡワイヤ５６から熱が伝わり、障害が生じる可能性がある。しかし、本実施の形態の撮像ユニット３０では、ワイドとテレに切り換える短い時間のみ、ＳＭＡワイヤ５６への通電が行われるため、他の部材へのＳＭＡワイヤ５６からの熱の影響を与えることが低減するため、他の部材への障害を防止することができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について、図１９〜図２４に基づき、以下に説明する。
図１９〜図２４は、本発明の第４の実施の形態に係り、図１９は撮像ユニットの構成を示す断面図、図２０はテレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図２１はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態でＳＭＡワイヤへの電流の印加が停止された状態を示す撮像ユニットの断面図、図２２はテレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態において、再度、ＳＭＡワイヤに電流が印加された状態を示す撮像ユニットの断面図、図２３は任意の光学特性位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図、図２４は任意の光学特性位置に移動レンズ枠が移動した状態でＳＭＡワイヤへの電流の印加が停止された状態を示す撮像ユニットの断面図である。

尚、以下の説明において、上述した第１〜第３の実施の形態の内視鏡システム１の撮像ユニット３０と同一の構成について同じ符号を用い、それら構成の詳細な説明を省略する。また、以下に説明する本実施の形態の撮像ユニットの構成は、第３の実施の形態の撮像ユニット３０の磁石７５に代えて、摩擦体を構成する弾性リング状の摩擦部材を設けて、アンカ６５を任意の位置に停止させる構成となっている。

図１９に示すように、本実施の形態の撮像ユニット３０は、連結桿４０の前端面を基準とするテレ端位置Ｔを規定する後群レンズ枠３６の規制部３６ｔの前端面と同じ面内に前端面が位置するように設けられ、後群レンズ枠３６の外周にゴム等の弾性体から形成されたリング状の摩擦部材８０を設け、ＳＭＡワイヤ５６に接続されたアンカ６５が摩擦部材８０に接触して所定の摩擦力で任意の位置に制動できる構成となっている。

摩擦部材８０は、アンカ６５に接触して、所定の摩擦力を生じさせるものであれば、特にリング状に限定することなく、如何なる形状でも良い。その他の構成は、第２、及び第３の実施の形態の撮像ユニット３０と略同じである。

また、撮像ユニット３０には、アクチュエータ保持部５２の前方下部から延設され、アンカ６５が接触してスライドする金属製のレール部材８１が設けられている。つまり、このレール部材８１上を進退するアンカ６５は、摩擦部材８０が設けられた範囲において、レール部材８１と摩擦部材８０に挟まれる状態となり、摩擦部材８０が所定の摩擦力でアンカ６５に接触するようになっている。

次に、図１９〜図２４に基づいて、以上のように構成された撮像ユニット３０におけるアクチュエータ６２による、移動レンズユニット３２を進退させる作用について、以下に説明する。尚、以下の説明において、アクチュエータ６２を駆動制御する詳細な説明は、上述の第３の実施の形態と同様の作用であるため、説明の便宜のため簡略した記載とする。

本実施の形態の内視鏡２の撮像ユニット３０は、図１９に示す、ワイドからテレへのズーミング操作がされると、アクチュエータ６２が駆動制御され、ＳＭＡワイヤ５６が収縮して、移動レンズユニット３２がアンカ６５に当接したまま、圧縮コイルバネ６６の付勢力により、連結桿４０が後方へ付勢されて、後方へと移動する。

このとき、ＳＭＡワイヤ５６に牽引されるアンカ６５は、レール部材８１上をスライドしながら後方へ移動し、摩擦部材８０に外周上部が所定の摩擦力が与えられるように接触する。この状態のまま、移動レンズユニット３２は、連結桿４０が後群レンズ枠３６の切り欠き部３６ａに直進ガイドされながら後方へ移動する。こうして、移動レンズユニット３２は、図２０に示すように、連結桿４０の後端面が規制部３６ｔの前端面に当接することで、後方への移動が規制され停止し、ここでは、連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔまで移動する。

そして、第３の実施の形態と同様に、撮像ユニット３０がテレ状態のとき、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００は、一旦、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６への電流の印加を停止する。すると、ＳＭＡワイヤ５６は、自然冷却により伸長して、図２１に示すように、弛んだ状態となる。

このとき、アンカ６５は、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力が与えられた状態においても、レール部材８１と摩擦部材８０に挟まれた状態となり、摩擦部材８０と接触による所定の摩擦力により停止した状態となる。つまり、移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔに移動した状態において、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力よりも、圧縮コイルバネ６６による後方への付勢力に加え、摩擦部材８０から作用する所定の摩擦力の方が大きくなるように設定されており、アンカ６５が停止する。

つまり、移動レンズユニット３２は、連結桿４０が規制部３６ｔに当接した状態で、且つ圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力をアンカ６５から間接的に作用されていない状態となっており、圧縮コイルバネ６６の付勢力により後方側へ付勢されている状態となっている。従って、移動レンズユニット３２は、連結桿４０の前端面を基準としたテレ端位置Ｔから前方へ移動することがなく、安定して停止した状態となる。こうして、内視鏡２は、撮像ユニット３０のワイドからテレのズーミングが切り換えられる。

また、本実施の形態の内視鏡２は、第３の実施の形態と同様に、テレ状態から被写体へのワイドズーミング時には、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００からアクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６へ電流の印加が瞬時に実行される。撮像ユニット３０は、図２２に示すように、ＳＭＡワイヤ５６が収縮して、連結桿４０とアンカ６５が離間した状態となる。

その後、ＳＭＡワイヤ５６が温度ｔａ３よりも大幅に超える温度となったら、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００からアクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６へ電流の印加が停止される。すると、ＳＭＡワイヤ５６が自然冷却され伸長すると共に、圧縮コイルバネ５７の付勢力により、アンカ６５が勢い良く前方へ移動し、移動レンズユニット３２の連結桿４０と衝突して、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力が連結桿４０に作用する。

このとき、アンカ６５は、摩擦部材８０との接触により、所定の摩擦力を受けるが、圧縮コイルバネ５７の反発応力（付勢力）が勝ると共に、圧縮コイルバネ６６の後方への付勢力よりも大きな前方へ移動する応力が作用し、摩擦部材８０を通過する。そして、撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２の連結桿４０が圧縮コイルバネ６６の後方への付勢力に抗した圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力によりアンカ６５を介して間接的に前方へ付勢されることで、移動レンズユニット３２が、図１９に示した状態の連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗに移動する。こうして、内視鏡２は、撮像ユニット３０のテレからワイドのズーミングが切り換えられる。

また、本実施の形態の撮像ユニット３０は、図２３に示すように、移動レンズユニット３２の連結桿４０の前端面を基準としたワイド端位置Ｗとテレ端位置Ｔとの間の任意のズーミング位置Ｚに移動レンズユニット３２を停止させることができる。

具体的には、撮像ユニット３０は、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００によりアクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６への所定アンペア量（数）の電流を印加して、ＳＭＡワイヤ５６を所定の温度まで発熱させて、移動レンズユニット３２の連結桿４０の前端面を基準とした任意のズーミング位置Ｚまで伸縮状態が制御される。この状態において、アンカ６５は、図２３に示す、レール部材８１と摩擦部材８０に挟まれた所定の位置で停止する。

その後、撮像ユニット３０がテレ状態のとき、ビデオプロセッサ４の形状記憶合金抵抗制御回路部１００は、一旦、アクチュエータ６２のＳＭＡワイヤ５６への電流の印加を停止する。すると、ＳＭＡワイヤ５６は、自然冷却により伸長して、図２４に示すように、弛んだ状態となる。

このときも、アンカ６５は、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力が与えられた状態において、レール部材８１と摩擦部材８０に挟まれた状態となり、摩擦部材８０と接触による所定の摩擦力により停止した状態となる。つまり、上述したように、移動レンズユニット３２が連結桿４０の前端面を基準とした任意の位置Ｚに移動した状態において、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力よりも、圧縮コイルバネ６６による後方への付勢力に加え、摩擦部材８０から作用する所定の摩擦力の方が大きくなるように設定されており、アンカ６５が停止する。

このように、本実施の形態の撮像ユニット３０は、移動レンズユニット３２の位置を任意の位置に停止させて、任意の光学特性、ここでは光学倍率を可変することができる。

また、この移動レンズユニット３２の任意の位置からテレ方向（後方）に移動レンズユニット３２を移動させる場合には、ＳＭＡワイヤ５６に電流を印加して収縮させる。その一方で、移動レンズユニット３２の任意の位置からワイド方向（前方）に移動レンズユニット３２を移動させる場合には、撮像ユニット３０は、図２２に示したように、ＳＭＡワイヤ５６を収縮させ、連結桿４０とアンカ６５が離間した状態にした後、ＳＭＡワイヤ５６へ電流の印加が停止することで、上述したように、圧縮コイルバネ５７の付勢力により、アンカ６５が勢い良く前方へ移動させる。

そして、アンカ６５が移動レンズユニット３２の連結桿４０と衝突して、圧縮コイルバネ５７の前方への付勢力が連結桿４０に作用し、移動レンズユニット３２がワイド方向に移動するように動作させる。

以上のように構成された本実施の形態の撮像ユニット３０は、第３の実施の形態の効果に加え、最大ワイドと最大テレの間で、移動レンズユニット３２を任意の位置に停止させることができ、光学倍率を任意に可変することができる構成となる。

尚、以上、各実施の形態に記載した光学特性の可変は、ワイドとテレの光学倍率を可変する例を記載しているが、勿論、撮像ユニット３０のピント調節を行うための移動レンズユニットの進退移動制御に適用することができる。

以上の各実施の形態に記載した発明は、その実施の形態、及び変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

第１の実施の形態に係る電子内視鏡システムの全体を示す構成図 同、内視鏡の先端部の内部構成を示す断面図 同、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図 同、撮像ユニットの構成を示す断面図 同、図４のＶ−Ｖ断面図 同、形状記憶合金アクチュエータを駆動制御するビデオプロセッサ内の抵抗フィードバック回路を示すブロック図 同、移動レンズ枠がワイド端位置で初期状態となった撮像ユニットの断面図 同、形状記憶合金ワイヤの温度−歪の関係を示す曲線グラフ 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図 同、温度に応じて長さが変位するＳＭＡワイヤ５６を目標変位に伸縮させるための抵抗値制御の制御一例を示すフローチャート 第２の実施の形態に係る撮像ユニットの構成を示す断面図 同、移動レンズ枠がワイド端位置で初期状態となった撮像ユニットの断面図 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態を示す撮像ユニットの断面図 第３の実施の形態に係る撮像ユニットの構成を示す断面図 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態でＳＭＡワイヤへの電流の印加が停止された状態を示す撮像ユニットの断面図 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態において、再度、ＳＭＡワイヤに電流が印加された状態を示す撮像ユニットの断面図 第４の実施の形態に係る撮像ユニットの構成を示す断面図 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態でＳＭＡワイヤへの電流の印加が停止された状態を示す撮像ユニットの断面図 同、テレ端位置に移動レンズ枠が移動した状態において、再度、ＳＭＡワイヤに電流が印加された状態を示す撮像ユニットの断面図 同、任意の光学特性位置に移動レンズ枠が移動する作用を説明するための撮像ユニットの断面図 同、任意の光学特性位置に移動レンズ枠が移動した状態でＳＭＡワイヤへの電流の印加が停止された状態を示す撮像ユニットの断面図

符号の説明

１…電子内視鏡システム
２…電子内視鏡装置
３…光源装置
４…ビデオプロセッサ
５…カラーモニタ
６…先端部
７…湾曲部
９…挿入部
１０…操作部
３０…撮像ユニット
３２…移動レンズユニット
３６ｗ…規制部
３６ｔ…規制部
３６…後群レンズ枠
３９…移動レンズ
４０…連結桿
４６…イメージセンサユニット
５６…形状記憶合金ワイヤ
５７…圧縮コイルバネ
６２…アクチュエータ
６５…アンカ
６６…圧縮コイルバネ
７５…磁石
８０…摩擦部材
１００…形状記憶合金抵抗制御回路部

Claims (7)

1. 前後に進退自在に設けられた移動体と、
   常温時に非張力状態となるように、前記移動体に直接的または間接的に設けられ、外部の制御回路部の電源部から電流を印加されて所定の温度に可変され伸縮制御される形状記憶合金ワイヤと、
   を備えたことを特徴とするアクチュエータ装置。
2. 光学レンズを有し、光軸方向の前後に進退させる移動レンズユニットと、
   前記移動レンズユニットを前方へ付勢する第１の弾性部材と、
   前記移動レンズユニットを後方へ付勢し、前記第１の弾性部材と異なる平行な軸上に設けられた前記第１の弾性部材よりも付勢力が小さな第２の弾性部材と、
   前記移動レンズユニットに直接的または間接的に設けられ、外部の制御回路部の電源部から電流を印加されて所定の温度に可変され伸縮制御され、収縮時に前記移動レンズユニットを後方へ牽引する形状記憶合金ワイヤと、
   を備えたことを特徴とする撮像ユニット。
3. 前記形状記憶合金ワイヤは、常温時に非張力状態となるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の撮像ユニット。
4. 前記第１の弾性部材、及び前記第２の弾性部材が前記光軸に平行な軸に沿って前記移動レンズユニットを付勢するように設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
5. 前記形状記憶合金ワイヤが前記移動レンズユニットと間接的に作用するように間接作用部材に連結されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の撮像ユニット。
6. 前記形状記憶合金ワイヤの伸縮状態に関わらず、前記第１の弾性部材、または前記第２の弾性部材の付勢力に抗して、所定の移動端位置で停止するように、前記移動レンズユニットに吸着する磁石を有することを特徴とする請求項５に記載の撮像ユニット。
7. 前記制御回路部によって、前記形状記憶合金ワイヤの伸縮状態が制御されて進退移動する前記間接作用部材を摩擦力により任意の位置で停止する摩擦部材を設け、前記移動レンズユニットを任意の進退位置で停止する請求項５に記載の撮像ユニット。

Images