專利名稱：內(nèi)窺鏡的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在攝像單元上設有變焦透鏡的內(nèi)窺鏡。
背景技術(shù)：
以往公知的內(nèi)窺鏡在設于內(nèi)窺鏡插入部的前端部的攝像光學系統(tǒng)中設有變焦透鏡，觀察者通過使變焦透鏡相對光軸方向進退，可以獲得被檢部位的放大像或廣角像。
變焦透鏡一般由變焦透鏡框保持，伴隨該變焦透鏡框向光軸方向的移動，變焦透鏡向光軸方向進退。通過操作設于內(nèi)窺鏡操作部的操作桿等，通過設于變焦透鏡框附近的電機、超聲波致動器或壓電元件等，該變焦透鏡框進行進退動作。
另外，日本特開2002-122795號公報提出以下技術(shù)，通過操作設于內(nèi)窺鏡操作部的操作桿等，使用一端連接該操作桿、另一端連接變焦透鏡框的線(wire)，使得沿光軸方向?qū)ψ兘雇哥R框進行進退驅(qū)動。
但是，在使用電機、超聲波致動器或壓電元件等使變焦透鏡框進退動作的技術(shù)中，由于電機、超聲波致動器或壓電元件等是又大又較重的部件，所以難以實現(xiàn)插入部前端的小型化、輕量化。
并且，電機、超聲波致動器或壓電元件等部件價格也高，另外由于驅(qū)動機構(gòu)復雜而使得產(chǎn)品成本高，存在生產(chǎn)性差的問題。另外，使用日本特開2002一122795號公報中公開的線來進行的驅(qū)動，也存在操作性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于，提供一種內(nèi)窺鏡，該內(nèi)窺鏡能夠以低成本、利用小型且輕量的結(jié)構(gòu)、以良好的操作性驅(qū)動設于內(nèi)窺鏡插入部的前端部的攝像光學系統(tǒng)的變焦透鏡。
本發(fā)明的內(nèi)窺鏡具有攝像單元，該攝像單元至少設有多個透鏡；保持上述多個透鏡中的變焦用透鏡的變焦透鏡框；和使上述變焦透鏡框沿光軸方向進退的驅(qū)動單元，所述內(nèi)窺鏡的特征在于，上述驅(qū)動單元具有通過電力的供給和切斷而伸縮的第一致動器。


圖1是示出在表示本發(fā)明的第一實施方式的內(nèi)窺鏡的插入部前端所設置的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是從光軸方向前方觀看時的表示圖1中的變焦透鏡框被嵌入攝像單元的槽中的狀態(tài)的攝像單元的主視圖。
圖3是圖1中的第一致動器的放大立體圖。
圖4是沿圖3中的IV-IV線的剖面圖。
圖5是沿圖2中的V-V線的局部剖面圖。
圖6是表示在表示本發(fā)明的第二實施方式的內(nèi)窺鏡的插入部前端所設置的攝像單元的變焦透鏡框的移動機構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示以往的變焦透鏡框的進退驅(qū)動機構(gòu)的立體圖。
圖8是表示在表示本發(fā)明的第三實施方式的內(nèi)窺鏡的插入部前端所設置的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是圖8中的第一光圈的放大主視圖。
圖10是表示圖8中的第一光圈的第一致動器的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖11A是表示圖8中的第一光圈和第二光圈收縮的狀態(tài)圖。
圖11B是表示圖8中的第一光圈和第二光圈膨脹的狀態(tài)圖。
圖12是表示安裝在內(nèi)窺鏡插入部前端的前端蓋的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是沿圖12中的XIII-XIII線的剖面圖。
圖14是表示從多個區(qū)域形成圖12中的供電環(huán)部件的變形例的圖。
圖15是表示安裝在內(nèi)窺鏡插入部前端的前端蓋的其他結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施方式。
(第一實施方式)圖1是表示在表示本發(fā)明的第一實施方式的內(nèi)窺鏡的插入部前端所設置的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的圖。
如圖1所示，內(nèi)窺鏡1的攝像單元10中設有由多個光學透鏡構(gòu)成的攝像光學系統(tǒng)30，在該攝像光學系統(tǒng)30的光軸方向的基端側(cè)(以下簡稱為基端側(cè))，設有用于成像通過攝像光學系統(tǒng)30而受光的被攝體像的CCD等攝像元件40。
攝像光學系統(tǒng)30包括設在攝像單元10的光軸方向的前端側(cè)(以下簡稱為前端側(cè))的前端側(cè)透鏡組33；設在攝像單元10的基端側(cè)、攝像元件40的前端附近的基端側(cè)透鏡組34；和設在前端側(cè)透鏡組33和基端側(cè)透鏡組34之間的變焦透鏡組35。
前端側(cè)透鏡組33例如是由多個光學透鏡33a、33b、33c構(gòu)成的固定鏡頭系統(tǒng)，光學透鏡33a、33b、33c由固定在攝像單元10的前端側(cè)的未圖示的透鏡框保持著。
基端側(cè)透鏡組34例如是由多個光學透鏡34a、34b構(gòu)成的固定鏡頭系統(tǒng)，光學透鏡34a、34b由固定在攝像單元10的基端側(cè)的未圖示的透鏡框保持著。
變焦透鏡組35例如由多個變焦透鏡即光學透鏡35a、35b構(gòu)成，由變焦透鏡框51保持，在前端側(cè)透鏡組33和基端側(cè)透鏡組34之間沿光軸方向進退移動。
圖2是從光軸方向前方觀看時的表示圖1中的變焦透鏡框被嵌入攝像單元的槽中的狀態(tài)的攝像單元的主視圖。
如該圖所示，在變焦透鏡框51上形成有例如分別在與圖中光軸方向大致正交的上下方向上突出的兩個透鏡滑動用凸部51t。
并且，在攝像單元10的內(nèi)周面10n的例如與圖中光軸方向大致正交的上下方向上，沿著光軸方向分別形成有透鏡滑動用槽部10m，兩個透鏡滑動用凸部51t嵌入該槽部10m中滑動。
因此，通過兩個透鏡滑動用凸部51t在透鏡滑動用槽部10m內(nèi)沿光軸方向滑動，使得變焦透鏡框51由該透鏡滑動用槽部10m引導著沿光軸方向進退。另外，變焦透鏡框51的引導不限于此，也可以使用導軌等。
返回圖1，在前端側(cè)透鏡組33的光學透鏡33a的外周附近設有筒狀的第一保持部件52。在該第一保持部件52的基端面和變焦透鏡框51的透鏡滑動用凸部51t的前端面之間，設有當提供了電力時收縮的驅(qū)動單元即第一致動器3。
具體地來講，圖3表示圖1中的第一致動器的放大立體圖，圖4表示沿圖3中的IV-IV線的剖面圖。如圖3所示，第一致動器3形成為大致圓筒狀。
第一致動器3的光軸方向的前端面連接著第一保持部件52的基端面，從而被該第一保持部件52保持成與光軸方向大致平行。并且，第一致動器3的光軸方向的基端面連接著變焦透鏡框51的兩個透鏡滑動用凸部51t的前端面。
另外，如圖4所示，第一致動器3包括第一高分子材料(以下稱為EPAM)3a，其由通過電力的供給和切斷而伸縮的例如所謂人工肌肉(EPAMELECTROACTIVE POLYMERS AS ARTIFICIAL MUSCLES，電活性聚合物人工肌肉)等高分子材料構(gòu)成；和第一電極部，其具有夾持該第一EPAM 3a的至少一部分的、例如由導電性橡膠等高分子材料構(gòu)成的兩個極性不同的電極即正電極3b、負電極3c。
因此，第一致動器3是所謂的聚合物致動器。另外，第一致動器3也具有當電力供給被切斷時、如果處于收縮狀態(tài)則將膨脹的性質(zhì)。另外，第一EPAM 3a的收縮率與正電極3b、負電極3c的收縮率大致相同。
從設于攝像單元10的基端側(cè)的作為控制單元的致動器驅(qū)動電路75，通過例如由導線構(gòu)成的第一信號線即接線70，向正電極3b、負電極3c提供電力。
接線70設在攝像單元10的內(nèi)周面10n附近，接線70的一端與電極3b、3c電連接，另一端與致動器驅(qū)動電路75連接。
致動器驅(qū)動電路75接受來自作為內(nèi)窺鏡1的控制單元的反饋電路100的信號，向第一致動器3提供電力。
另外，致動器驅(qū)動電路75也可以設于內(nèi)窺鏡1的未圖示的操作部或與該內(nèi)窺鏡1連接的視頻處理器等中。由此，由于第一EPAM 3a沿光軸方向收縮，所以連接著第一致動器3的基端面的變焦透鏡框51沿光軸方向前方前進。
另外，從致動器驅(qū)動電路75向正電極3b、負電極3c傳遞電力的接線70也可以不是導線，例如也可以由電氣圖案結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
具體地來講，圖5是沿圖2中的V-V線的局部剖視圖，如該圖所示，接線70也可以通過在攝像單元10的內(nèi)周面10n上進行涂層或蝕刻而形成。由此，可以簡化攝像單元10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
返回圖1，在第一保持部件52的基端面和變焦透鏡框51的前端面之間，在第一致動器3的內(nèi)周附近設有兩個例如螺旋彈簧等彈性部件6。另外，彈性部件6不限于螺旋彈簧，也可以是彈簧或橡膠。
彈性部件6使前進后的變焦透鏡框51在光軸方向上的位置恢復到前進前的位置。具體地來講，保持第一致動器3沒有被提供電力時的變焦透鏡框51在光軸方向上的位置。
返回圖1，在基端側(cè)透鏡組34的外周附近設有筒狀的第二保持部件53。在該第二保持部件53的前端面和變焦透鏡框51的透鏡滑動用凸部51t的基端面之間，設有通過變形而發(fā)電的位置檢測單元即第二致動器4。
具體地來講，第二致動器4與第一致動器3相同，如圖3所示形成為大致圓筒狀。第二致動器4的光軸方向的基端面連接第二保持部件53的前端面，從而被該第二保持部件53保持成與光軸方向大致平行。并且，第二致動器4的光軸方向的前端面連接著變焦透鏡框51的透鏡滑動用凸部51t的基端面。
另外，如圖4所示，第二致動器4包括第二EPAM 4a，其通過變形而發(fā)電，由EPAM等高分子材料構(gòu)成；第二電極部，其具有夾持該第二EPAM 4a的至少一部分的、例如由導電性橡膠等高分子材料構(gòu)成的兩個極性不同的電極即正電極4b、負電極4c。
因此，第二致動器4是所謂的聚合物致動器。另外，第二EPAM 4a的變形率與正電極4b、負電極4c的變形率大致相同。
例如由導線構(gòu)成的作為第二信號線的接線80的一端與正電極4b、負電極4c電連接，該接線80的另一端與設于攝像單元10的基端側(cè)的作為控制單元的位置檢測處理電路85連接。
接線80設在攝像單元10的內(nèi)周面10n附近。另外，位置檢測處理電路85也可以設于內(nèi)窺鏡1的未圖示的操作部或與該內(nèi)窺鏡1連接的視頻處理器等中。
當變焦透鏡框51沿光軸方向前進時，第二致動器4變形并發(fā)電。由此，該電力通過接線80傳遞給位置檢測處理電路85。位置檢測處理電路85根據(jù)所傳遞來的電力的發(fā)電量，檢測出變焦透鏡框51在光軸方向上的位置，把該檢測結(jié)果傳送給作為控制單元的反饋電路100。
另外，接線80與上述的接線70相同，也可以不是導線，而是由在攝像單元10的內(nèi)周面10n上通過涂層或蝕刻而形成的電氣圖案結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
在第二保持部件53的前端面和變焦透鏡框51的基端面之間，在第二致動器4的內(nèi)周附近設有兩個例如螺旋彈簧等彈性部件7。另外，彈性部件7也不限于螺旋彈簧，也可以由彈簧或橡膠等構(gòu)成。
彈性部件7與彈性部件6一起，使前進后的變焦透鏡框51在光軸方向上的位置恢復到前進前的位置。具體地來講，保持第一致動器3沒有被提供電力時的變焦透鏡框51在光軸方向上的位置。
下面，說明這樣構(gòu)成的本實施方式的內(nèi)窺鏡1的作用。
為了獲得放大的或廣角的被攝體像而使透鏡框51進退時，首先操作內(nèi)窺鏡1的未圖示的操作部，從致動器驅(qū)動電路75通過接線70向第一致動器3提供電力。
此時，例如在要獲得使透鏡倍率為5倍的被攝體像時，從致動器驅(qū)動電路75向第一致動器3提供相當于5倍透鏡倍率的規(guī)定電力。
接受到電力供給，第一致動器3的第一EPAM 3a收縮。另外，此時電極3b、3c也收縮。由此，變焦透鏡框51向光軸方向前方前進以實現(xiàn)5倍透鏡倍率。
隨之，第二致動器4的第二EPAM 4a變形即膨脹。此時，電極4b、4c也膨脹。然后，第二致動器4發(fā)電。該發(fā)電量通過接線80傳遞給位置檢測處理電路85。
位置檢測處理電路85接收上述發(fā)電量，檢測變焦透鏡框51的位置。然后，把該變焦透鏡框51的位置檢測結(jié)果傳送給內(nèi)窺鏡1的反饋電路100。
反饋電路100接收變焦透鏡框51的位置檢測結(jié)果，檢測該變焦透鏡框51在光軸方向上的位置是否是相當于5倍透鏡倍率的位置，如果未到達該位置，則向致動器驅(qū)動電路75傳送使電力供給量增大的信號。由此，透鏡框51前進直到光軸方向前方的規(guī)定位置。
另一方面，如果前進到超過了該位置的光軸方向前方，則向致動器驅(qū)動電路75傳送使電力供給量衰減的信號。由此，透鏡框51退回到光軸方向后方的規(guī)定位置。
最后，為了使變焦透鏡框51返回到向第一致動器3供給電力之前的位置，通過未圖示的操作部的操作，切斷從致動器驅(qū)動電路75向第一致動器3的電力供給。由此，變焦透鏡框51通過彈性部件6、7而順利地返回到供給電力之前的位置，并保持該位置。
這樣在表示本實施方式的內(nèi)窺鏡中，使用由第一EPAM 3a、正電極3b、負電極3c構(gòu)成的第一致動器3，使用于保持設于攝像單元10上的變焦透鏡組35的變焦透鏡框51向光軸方向進退。
由此，僅通過向第一致動器3提供電力，變焦透鏡框51即可在光軸方向上進退，所以能夠利用低成本且小型又輕量的機構(gòu)以良好的操作性來進行驅(qū)動，所以可以利用低成本且小型又輕量的機構(gòu)實現(xiàn)變焦透鏡框51的驅(qū)動單元。
并且，由于變焦透鏡框51的驅(qū)動不包含電機或齒輪等的驅(qū)動，所以能夠?qū)崿F(xiàn)變焦透鏡框51的穩(wěn)定動作，可以提高攝像單元10的質(zhì)量。
另外，由第二EPAM 4a、正電極4b、負電極4c構(gòu)成的第二致動器4伴隨變焦透鏡框51的進退而變形并發(fā)電，利用這一點可以容易地檢測變焦透鏡框51在光軸方向上的進退位置。
因此，通過把該位置檢測結(jié)果反饋到提供給第一致動器3的電力中，可以位置精度良好地進行變焦透鏡框51即變焦透鏡組35的進退。
以下表示變形例。在本實施方式中，示出了第一致動器3由通過電力的供給和切斷而伸縮的EPAM 3a、電極3b和電極3c構(gòu)成，第二致動器4由通過變形而發(fā)電的EPAM 4a、電極4b和電極4c構(gòu)成，但不限于此，第一致動器3和第二致動器4也可以由相同部件構(gòu)成。這樣，可以削減制造時的成本。
并且，在本實施方式中，示出了在第一保持部件52和變焦透鏡框51的透鏡滑動用凸部51t之間設置第一致動器3，在第二保持部件53和變焦透鏡框51的透鏡滑動用凸部51t之間設置第二致動器4。
但不限于此，也可以在第一保持部件52和變焦透鏡框51的透鏡滑動用凸部51t之間設置第二致動器4，在第二保持部件53和變焦透鏡框51的透鏡滑動用凸部51t之間設置第一致動器3。
(第二實施方式)圖6是表示在表示本發(fā)明的第二實施方式的內(nèi)窺鏡的插入部的前端所設置的攝像單元的變焦透鏡框的移動機構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
本實施方式的內(nèi)窺鏡201的結(jié)構(gòu)與上述圖1～圖5所示的第一實施方式的內(nèi)窺鏡1相比，不同之處是在通過底座而移動的變焦透鏡框的進退驅(qū)動機構(gòu)上設置第一致動器和第二致動器。因此，只說明該不同之處，對與第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)賦予相同符號，并省略其說明。
在說明本實施方式之前，說明利用壓電元件來驅(qū)動變焦透鏡框51的以往的結(jié)構(gòu)。具體地來講，圖7是表示以往的變焦透鏡框的進退驅(qū)動機構(gòu)的立體圖，如該圖所示，在攝像單元10內(nèi)，在前端側(cè)透鏡組33、基端側(cè)透鏡組34和變焦透鏡組35的下方，設有利用壓電元件驅(qū)動的驅(qū)動單元250。
驅(qū)動單元250的主要部分包括上部具有開口的沿著光軸方向設置的筒狀部件205；貫通該筒狀部件205的導軌206；被該導軌206貫通的由壓電元件驅(qū)動的底座51a；一端連接該底座51a、另一端連接用于保持變焦透鏡組35的變焦透鏡框51的腿部51b。
這樣構(gòu)成的驅(qū)動單元250使底座51a通過壓電元件而在筒狀部件205內(nèi)沿光軸方向進退，而僅使腿部51b從筒狀部件205的開口露出，由此使得通過腿部51b連接著底座51a的變焦透鏡框51由導軌206引導著沿光軸方向進退。
在本實施方式中，使用由RPAM構(gòu)成的致動器來進行該底座51a的進退驅(qū)動。具體地來講，如圖6所示，在底座51a的前端面上通過筒狀的連接部件240連接著第一致動器203。
第一致動器203包括第一EPAM 203a；和第一電極部，該第一電極部具有夾持該第一EPAM 203a的至少一部分的、例如由導電性橡膠等高分子材料構(gòu)成的兩個極性不同的電極即正電極203b、負電極203c。第一致動器203通過固定部件243固定在筒狀部件205上。
并且，在底座51a的基端面上通過筒狀的連接部件240連接著第二致動器204。第二致動器204通過固定部件244固定在筒狀部件205上。
第二致動器204包括第一EPAM 204a；和第二電極部，該第二電極部具有夾持該第一EPAM 204a的至少一部分的、例如由導電性橡膠等高分子材料構(gòu)成的兩個極性不同的電極即正電極204b、負電極204c。
另外，第一致動器203和第二致動器204的結(jié)構(gòu)與第一實施方式中的上述第一致動器3和第二致動器4的結(jié)構(gòu)大致相同，但是由直徑小于第一致動器3和第二致動器4的筒狀部件形成。
并且，導軌206被設置成為貫通底座51a、第一致動器203和第二致動器204。另外，其他結(jié)構(gòu)與上述第一實施方式的內(nèi)窺鏡1相同。
下面，說明這樣構(gòu)成的內(nèi)窺鏡201的作用。
為了獲得放大的或廣角的被攝體像而使透鏡框51進退時，首先操作內(nèi)窺鏡201的未圖示的操作部，從致動器驅(qū)動電路75通過接線70向第一致動器203提供電力。此時，例如在要獲得使透鏡倍率為5倍的被攝體像時，從致動器驅(qū)動電路75向第一致動器203提供相當于5倍透鏡倍率的規(guī)定電力。
接受到電力供給，構(gòu)成第一致動器203的第一EPAM 203a收縮。另外，此時電極203b、203c也收縮。由此，通過連接部件240與第一致動器203連接的底座51a向光軸方向前方前進以實現(xiàn)5倍透鏡倍率。即，變焦透鏡框51向光軸方向前方前進以實現(xiàn)5倍透鏡倍率。
隨之，通過連接部件240與底座51a連接的第二致動器204的第二EPAM 204a產(chǎn)生變形即膨脹。此時，電極204b、204c也膨脹。然后，第二致動器4發(fā)電。該發(fā)電量通過接線80傳遞給位置檢測處理電路85。另外，其他作用與上述第一實施方式的內(nèi)窺鏡1相同。
這樣在本實施方式的內(nèi)窺鏡201中，對于具有由壓電元件進行進退驅(qū)動的結(jié)構(gòu)的變焦透鏡框51的進退驅(qū)動，使用分別具有EPAM的兩個致動器203、204來取代上述壓電元件，來進行上述進退驅(qū)動，但在這種驅(qū)動機構(gòu)中，僅通過向第一致動器203提供電力即可使變焦透鏡框51沿光軸方向進退，所以能夠利用低成本且小型又輕量的機構(gòu)以良好的操作性來進行驅(qū)動，可以利用低成本且小型又輕量的機構(gòu)實現(xiàn)變焦透鏡框51的驅(qū)動單元。
另外，第二致動器204伴隨變焦透鏡框51的進退而變形并發(fā)電，利用這一點可以容易地檢測變焦透鏡框51在光軸方向上的進退位置。
此外，其他效果、變形例與上述第一實施方式相同。
(第三實施方式)圖8是表示在表示本發(fā)明的第三實施方式的內(nèi)窺鏡的插入部的前端所設置的攝像單元的概要結(jié)構(gòu)的圖。
本實施方式的內(nèi)窺鏡301的結(jié)構(gòu)與上述圖1～圖5所示的第一實施方式的內(nèi)窺鏡1相比，不同之處是在深度調(diào)節(jié)及亮度調(diào)節(jié)用光圈和遮光用光圈上設置第一致動器和第二致動器。因此，只說明該不同之處，對與第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)賦予相同符號，并省略其說明。
如圖8所示，內(nèi)窺鏡301的攝像單元310中設有由多個光學透鏡構(gòu)成的攝像光學系統(tǒng)30，在該攝像光學系統(tǒng)30的基端側(cè)設有用于成像通過攝像光學系統(tǒng)30受光的被攝體像的CCD等攝像元件40。
攝像光學系統(tǒng)30包括設在攝像單元10的前端側(cè)的前端側(cè)透鏡組33；設在攝像單元10的基端側(cè)、且在攝像元件40的前端附近的基端側(cè)透鏡組34；和設在前端側(cè)透鏡組33和基端側(cè)透鏡組34之間的變焦透鏡組35。
前端側(cè)透鏡組33例如是由多個光學透鏡33a、33b、33c構(gòu)成的固定鏡頭系統(tǒng)，光學透鏡33a、33b、33c由固定在攝像單元10的前端側(cè)的未圖示的透鏡框保持著。
基端側(cè)透鏡組34例如是由多個光學透鏡34a、34b構(gòu)成的固定鏡頭系統(tǒng)，光學透鏡34a、34b由固定在攝像單元10的基端側(cè)的未圖示的透鏡框保持著。
變焦透鏡組35例如由多個變焦透鏡即光學透鏡35a、35b構(gòu)成，由變焦透鏡框51保持著，通過例如上述的第一致動器3(參照圖1)在前端側(cè)透鏡組33和基端側(cè)透鏡組34之間沿光軸方向作進退移動。
在變焦透鏡框51的后方，光學透鏡35b的基端側(cè)附近設有固定在攝像單元3 10的內(nèi)周上的格子狀的第一保持部件353。在第一保持部件353的內(nèi)周設有當被提供了電力時收縮的、用于進行被攝體像的深度調(diào)節(jié)及亮度調(diào)節(jié)的第一光圈321。
具體地來講，圖9是圖8中的第一光圈的放大主視圖，圖10是表示圖8中的第一光圈的第一致動器303的結(jié)構(gòu)的剖面圖，如圖9所示，第一光圈321通過在形成為大致環(huán)狀的第一致動器303的內(nèi)周上嵌合第一環(huán)狀部件308而構(gòu)成，該第一環(huán)狀部件308由比該第一致動器硬的硬質(zhì)部件例如橡膠構(gòu)成，并且具有開口308k。
另外，如圖10所示，第一致動器303包括通過電力的供給和切斷而伸縮的環(huán)狀的EPAM 303a；和第一電極部，其具有夾持該第一EPAM303a的、例如由導電性橡膠等高分子材料構(gòu)成的環(huán)狀的兩個極性不同的電極即正電極303b、負電極303c。
因此，第一致動器303是所謂的聚合物致動器。另外，第一致動器303也具有當電力供給被切斷時，如果處于收縮狀態(tài)則將膨脹的性質(zhì)。另外，第一EPAM 330a的收縮率與正電極303b、負電極303c的收縮率大致相同。
從設于攝像單元310的基端側(cè)的作為電力供給單元的第一致動器驅(qū)動電路3 85，通過例如由導線構(gòu)成的作為第一信號線的接線380，向正電極303b、負電極303c提供電力。
接線380設在攝像單元310的內(nèi)周面附近，接線380的一端與電極303b、303c電連接，另一端與第一致動器驅(qū)動電路385連接。
第一致動器驅(qū)動電路385接收來自內(nèi)窺鏡301的控制電路300的信號，向第一致動器303提供電力。另外，第一致動器驅(qū)動電路385也可以設于內(nèi)窺鏡301的未圖示的操作部或與該內(nèi)窺鏡301連接的視頻處理器等中。
由此，第一EPAM 303a向內(nèi)周方向收縮，所以嵌合在第一致動器303中的第一環(huán)狀部件308向內(nèi)周方向收縮。即，第一環(huán)狀部件308的開口308k的直徑成為小徑。
另外，從第一致動器驅(qū)動電路385向正電極303b、負電極303c傳遞電力的接線380也可以不是導線，而在攝像單元310的內(nèi)周面上通過涂層或蝕刻而由電氣圖案結(jié)構(gòu)構(gòu)成。由此，可以簡化攝像單元310的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
在前端側(cè)透鏡組33的光學透鏡33a的外周附近設有筒狀的第二保持部件352。在第二保持部件352的內(nèi)周設有遮光用的第二光圈322，其與當被提供了電力時收縮的第一光圈321連動。
具體地來講，如圖9所示，第二光圈322通過在形成為大致環(huán)狀的第二致動器304的內(nèi)周嵌合第二環(huán)狀部件309而構(gòu)成，該第二環(huán)狀部件309由比該第二致動器304硬的硬質(zhì)部件例如橡膠構(gòu)成，并且具有開口309k。
另外，如圖10所示，第二致動器304包括通過電力的供給和切斷而伸縮的環(huán)狀的第二EPAM 304a；和第二電極部，其具有夾持該第二EPAM 304a的、例如由導電性橡膠等高分子材料構(gòu)成的環(huán)狀的兩個極性不同的電極即正電極304b、負電極304c。
因此，第二致動器304是所謂的聚合物致動器。另外，第二致動器304也具有當電力供給被切斷時，如果處于收縮狀態(tài)則將膨脹的性質(zhì)。另外，第二EPAM 304a的收縮率與正電極304b、負電極304c的收縮率大致相同。
從設于攝像單元310的基端側(cè)的作為電力供給單元的第二致動器驅(qū)動電路375，通過例如由導線構(gòu)成的作為第二信號線的接線370，向正電極304b、負電極304c提供電力。
接線370設在攝像單元310的內(nèi)周面附近，接線370的一端與電極304b、304c電連接，另一端與第二致動器驅(qū)動電路375連接。
第二致動器驅(qū)動電路375接收來自內(nèi)窺鏡301的控制電路300的信號，向第二致動器304提供電力。另外，第二致動器驅(qū)動電路375也可以設于內(nèi)窺鏡301的未圖示的操作部或與該內(nèi)窺鏡301連接的視頻處理器等中。
由此，第二EPAM 304a向內(nèi)周方向收縮，所以嵌合在第二致動器304中的第二環(huán)狀部件309向內(nèi)周方向收縮。即，第二環(huán)狀部件309的開口309k的直徑成為小徑。
另外，從第二致動器驅(qū)動電路375向正電極304b、負電極304c傳遞電力的接線370也可以不是導線，而是通過在攝像單元310的內(nèi)周面上進行涂層或蝕刻而由電氣圖案結(jié)構(gòu)構(gòu)成。由此，可以簡化攝像單元310的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
下面，說明這樣構(gòu)成的本實施方式的內(nèi)窺鏡301的作用。
為了調(diào)節(jié)被攝體像的深度或亮度，首先，通過操作內(nèi)窺鏡1的未圖示的操作部，從第一致動器驅(qū)動電路385通過接線380向第一光圈321的第一致動器303提供用于獲得所期望的F數(shù)值(F number)、即所期望的亮度和景深的規(guī)定量的電力。
接受到電力供給，第一致動器303的第一EPAM 303a例如向內(nèi)周方向收縮。另外，此時電極303b、303c也向內(nèi)周方向收縮。
隨之，如圖11所示，嵌合在第一致動器303的內(nèi)周的第一環(huán)狀部件308向內(nèi)周方向從圖11B所示狀態(tài)收縮成為圖11A所示狀態(tài)。即，第一環(huán)狀部件的開口308k成為小徑。
由此，第一光圈321被縮小，與普通光圈相同，調(diào)節(jié)被攝體像的深度或亮度。另外，利用設在內(nèi)窺鏡301的插入部上的未圖示的測光傳感器等來測定第一環(huán)狀部件的開口308k的直徑是否成為獲得所期望的F數(shù)值用的光圈值。
如果開口308k的直徑未達到獲得所期望的F數(shù)值用的光圈值，則從第一致動器驅(qū)動電路385通過接線380再向第一致動器303提供電力，伴隨第一EPAM 303a的收縮，使開口308k的直徑更小。
如果開口308k的直徑超過了獲得所期望的F數(shù)值用的光圈值，則減小從第一致動器驅(qū)動電路385通過接線380提供給第一致動器303的電力量，從而伴隨第一EPAM 303a的膨脹，使開口308k的直徑增大直到所期望的位置。
并且，與第一光圈321的縮小動作連動，從第二致動器驅(qū)動電路375通過接線370向第二光圈322的第二致動器304提供電力。
接受到電力供給，第二致動器304的第二EPAM 304a例如向內(nèi)周方向收縮。另外，此時電極304b、304c也向內(nèi)周方向收縮。
隨之，如圖11所示，嵌合在第二致動器304的內(nèi)周的第二環(huán)狀部件309也向內(nèi)周方向收縮。即，第二環(huán)狀部件的開口309k成為小徑。另外，開口309k的直徑對應于開口308k的開口直徑而被規(guī)定。由此，第二光圈322縮小，將到達第一光圈321之前的不需要的光遮擋住。
最后，當停止從第一致動器驅(qū)動電路385向第一致動器303的電力供給時，第一EPAM 303a、電極303b、303c膨脹，如圖11B所示，第一環(huán)狀部件308的開口308k恢復為供給電力之前的直徑。
同時，當停止從第二致動器驅(qū)動電路375向第二致動器304的電力供給時，第二EPAM 304a、電極304b、304c膨脹，如圖11B所示，第二環(huán)狀部件309的開口309k恢復為供給電力之前的直徑。
這樣在表示本實施方式的內(nèi)窺鏡中，利用由第一EPAM 303a、電極303b、303c構(gòu)成的第一致動器303構(gòu)成被攝體像的深度及亮度調(diào)節(jié)用的第一光圈321。并且，利用由第二EPAM 304a、電極304b、304c構(gòu)成的第二致動器304構(gòu)成與光圈321連動的遮光用第二光圈322。
因此，第一光圈321和第二光圈322僅通過向第一致動器303、第二致動器304提供電力即可進行光圈的驅(qū)動，所以能夠利用低成本且小型又輕量的機構(gòu)以良好的操作性來進行驅(qū)動，所以可以利用低成本且小型又輕量的機構(gòu)實現(xiàn)第一光圈321和第二光圈322的光圈機構(gòu)的驅(qū)動單元。
并且，由于第一光圈321和第二光圈322的光圈機構(gòu)的驅(qū)動不包含電機或齒輪等的驅(qū)動，所以能夠?qū)崿F(xiàn)第一光圈321和第二光圈322的穩(wěn)定的光圈動作，所以可以提高攝像單元10的質(zhì)量。
以下表示變形例。在本實施方式中，第一致動器303由EPAM 303a、電極303b和電極303c構(gòu)成，第二致動器304由EPAM 304a、電極304b和電極304c構(gòu)成，但不限于此，第一致動器3和第二致動器4也可以由相同部件構(gòu)成。這樣，可以削減制造時的成本。
可是，在內(nèi)窺鏡插入部的前端一般安裝固定有具有剖面形狀呈“コ”狀的突出部的前端蓋。前端蓋通過使插入部前端與被檢部位的觀察距離保持恒定，從而防止由于內(nèi)窺鏡插入部的前端抵接被檢部位的壁等而形成對焦不良，使得不能確保對于被檢部位的視野，從而來提高體腔內(nèi)的觀察性。
前端蓋通常是不同于內(nèi)窺鏡插入部的部件，因而有時利用帶子捆綁等方式固定在該插入部前端上。但是，此時前端蓋的突出部的突出量根據(jù)固定到插入部前端上的固定情況而產(chǎn)生偏差，有時產(chǎn)生被檢部位的對焦不良。
并且，前端蓋雖然也用于提高插入部的插入性，但存在拆裝困難、可能脫落、定位困難、遮擋視野范圍的問題。
鑒于這些問題，已經(jīng)公知有使前端蓋與內(nèi)窺鏡插入部一體化的技術(shù)，但如果形成一體化，則不能改變前端蓋的突出部的突出量。這是因為被檢部位的形狀不一定是平坦的，如果前端蓋的突出部的突出量恒定，則難以一直獲得已對焦的良好的圖像。
鑒于這種問題和情況，也可以在前端蓋的突出部的內(nèi)部設置由EPAM構(gòu)成的致動器。具體地來講，圖12是表示安裝在內(nèi)窺鏡插入部前端上的前端蓋的結(jié)構(gòu)的圖，圖13是沿圖12中的XIII-XIII線的剖面圖，如圖12所示，前端蓋450由彈性絕緣部件形成，并且具有突出部450t，通過涂層在內(nèi)窺鏡插入部的前端部400上一體地形成。
并且，在前端部400設有通過電纜407與未圖示的電源供給單元連接的圖13所示的環(huán)狀的供電環(huán)部件420。另外，在前端蓋450的突出部450t的前端也設有通過電纜407與未圖示的電源供給單元連接的環(huán)狀的供電環(huán)部件430。
并且，在前端蓋450的供電環(huán)部件420和供電環(huán)部件430之間，設有通過電力的供給和切斷而伸縮的環(huán)狀的致動器404。
致動器404包括環(huán)狀的EPAM 404a；和第一電極部，該第一電極部具有夾持該EPAM 404a在光軸方向上的前后的、例如由導電性橡膠等高分子材料構(gòu)成的兩個極性不同的電極即正電極404b、負電極404c。
另外，致動器404的結(jié)構(gòu)與第三實施方式中的上述第一致動器303和第二致動器304的結(jié)構(gòu)大致相同。
致動器404的正電極404b與供電環(huán)部件430抵接，負電極404c與供電環(huán)部件420抵接。正電極404b被從供電環(huán)部件430提供電力，負電極404c被從供電環(huán)部件420提供電力。
下面，說明這樣構(gòu)成的前端蓋450的作用。
當為了對焦，而使前端蓋450的突出部450t向光軸方向的基端側(cè)收縮時，首先通過操作內(nèi)窺鏡的未圖示的操作部，從電力供給單元通過電纜407、供電環(huán)部件420、430、電極404b、404c向致動器404的EPAM 404a提供電力。
接受到電力供給，致動器404的EPAM 404a向圖中的基端側(cè)收縮。另外，此時電極404b、404c也向基端側(cè)收縮。隨之，前端蓋450的突出部450t向基端側(cè)收縮。
最后，當停止向致動器404的電源供給時，致動器404的EPAM 404a向圖中的前端側(cè)膨脹。此時，電極404b、404c也向前端側(cè)膨脹。隨之，前端蓋450的突出部450t向前端側(cè)膨脹，恢復到提供電力之前的位置。
由此，可以通過控制對EPAM 450a的電力供給，來改變前端蓋450的突出部450t的突出量，所以不設置復雜的機構(gòu)也能夠容易地調(diào)節(jié)突出部450t的突出量。
并且，由于前端蓋450與插入部的前端部400形成為一體，所以前端蓋450不會從前端部400脫落。并且，由于前端蓋450的安裝位置不會產(chǎn)生偏差，所以前端蓋450不會遮擋視野范圍。
以下表示變形例。供電環(huán)部件420也可以如圖14所示由多個區(qū)域420a～420h形成，根據(jù)各個區(qū)域來調(diào)節(jié)突出部450t的突出量。
這樣，可以局部地變更突出部450t的突出量，即可以局部地變更突出部450t的彈性絕緣部件的硬度，所以僅通過調(diào)節(jié)提供給EPAM 404a的電力，即可容易地將前端蓋的外觀形狀調(diào)整為與硬度分布對應的形狀。
因此，即使被檢部位具有復雜的形狀，也能夠使前端蓋450的突出部450t與被檢部位的形狀相吻合，可以進行已對焦的良好的觀察。
以下表示另一變形例。前面示出了致動器404的正電極404b、負電極404c夾持環(huán)狀的EPAM 404a在光軸方向上的前后部分的情況，但不限于此，也可以按圖15所示配置成夾持EPAM 404a的厚度方向。
由此，向電極404b、404c提供電力的供電環(huán)部件為一個即可，可以使插入部的前端部400細徑化。
另外，以上說明了本發(fā)明的實施方式，但是不限于上述實施方式，當然可以在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)進行各種變更。
如以上具體敘述的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，可以獲得以下所述的結(jié)構(gòu)。即，(1)一種內(nèi)窺鏡，其具有多個透鏡、和用于調(diào)節(jié)射入上述多個透鏡的光的被攝體像的深度及亮度的第一光圈，所述內(nèi)窺鏡的特征在于，上述第一光圈構(gòu)成為具有第一環(huán)狀部件；和第一致動器，該第一致動器設在該第一環(huán)狀部件的外周，通過電力的供給和切斷而伸縮，使上述第一環(huán)狀部件的開口直徑改變。
(2)根據(jù)附記1所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第一致動器包括通過上述電力的供給和切斷而伸縮的第一高分子材料；由夾持上述第一高分子材料的兩個極性不同的電極構(gòu)成的第一電極部。
(3)根據(jù)附記2所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述環(huán)狀部件由比上述第一高分子材料硬的硬質(zhì)部件構(gòu)成。
(4)根據(jù)附記1～3中任一項所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述內(nèi)窺鏡還具有用于使光射入上述多個透鏡的遮光用的第二光圈，上述第二光圈構(gòu)成為具有第二環(huán)狀部件；和第二致動器，該第二致動器設在該第二環(huán)狀部件的外周，通過電力的供給和切斷而伸縮，使上述第二環(huán)狀部件的開口直徑改變。
(5)根據(jù)附記4所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第二致動器包括通過上述電力的供給和切斷而伸縮的第二高分子材料；由夾持上述第二高分子材料的兩個極性不同的電極構(gòu)成的第二電極部。
(6)根據(jù)附記5所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第二環(huán)狀部件由比上述第二高分子材料硬的硬質(zhì)部件構(gòu)成。
(7)根據(jù)附記4～6中任一項所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述內(nèi)窺鏡還具有向上述第一致動器或上述第二致動器提供電力的電力供給單元。
(8)根據(jù)附記7所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述電力供給單元和上述第一電極部通過第一信號線連接。
(9)根據(jù)附記8所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第一信號線是形成于上述攝像單元的電氣圖案。
(10)根據(jù)附記7～9中任一項所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述電力供給單元和上述第二電極部通過第二信號線連接。
(11)根據(jù)附記10所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第二信號線是形成于上述攝像單元的電氣圖案。
(12)根據(jù)附記4～11中任一項所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第一致動器和上述第二致動器由相同部件構(gòu)成。
(13)根據(jù)附記4～12中任一項所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第二致動器與上述第一致動器連動而收縮。
(14)根據(jù)附記4～13中任一項所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第二環(huán)狀部件的開口直徑對應于上述第一環(huán)狀部件的開口直徑而被規(guī)定。
(課題)已經(jīng)公知的內(nèi)窺鏡在設于內(nèi)窺鏡插入部的前端部的攝像光學系統(tǒng)中，設有被攝體像的深度調(diào)節(jié)用和亮度調(diào)節(jié)用的光圈。為了防止插入部前端的大型化，并且實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡潔，該深度調(diào)節(jié)用和亮度調(diào)節(jié)用光圈一般多設置固定光圈。
但是，該情況下，由于光圈的F數(shù)值被固定，所以被攝體的亮度受到制約。并且，由于景深被固定，所以也存在可觀察范圍受限制的問題。
鑒于這種情況，提出了設置有可以改變F數(shù)值、景深的光圈的內(nèi)窺鏡，但如果在插入部前端設置光圈的可變機構(gòu)，則存在導致插入部的大型化，而且結(jié)構(gòu)變復雜的問題。
上述附記就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種具有光圈機構(gòu)的內(nèi)窺鏡，該光圈機構(gòu)可以利用簡單的結(jié)構(gòu)改變光圈的F數(shù)值，并且可以控制景深及亮度。
以上說明了本發(fā)明的實施方式，但是不限于上述實施方式，當然可以在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)進行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)窺鏡，該內(nèi)窺鏡具有攝像單元，該攝像單元至少設有多個透鏡；保持上述多個透鏡中的變焦用透鏡的變焦透鏡框；和使上述變焦透鏡框沿光軸方向進退的驅(qū)動單元，其特征在于，上述驅(qū)動單元具有通過電力的供給和切斷而伸縮的第一致動器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第一致動器包括通過上述電力的供給和切斷而伸縮的第一高分子材料；以及由夾持上述第一高分子材料的兩個極性不同的電極構(gòu)成的第一電極部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述內(nèi)窺鏡還具有檢測上述變焦透鏡框的移動位置的位置檢測單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述位置檢測單元構(gòu)成為具有通過變形而發(fā)電的第二致動器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第二致動器包括通過變形而發(fā)電的第二高分子材料；以及由夾持上述第二高分子材料的兩個極性不同的電極構(gòu)成的第二電極部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述位置檢測單元通過檢測上述第二高分子材料的發(fā)電量，來檢測上述變焦透鏡框的移動位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述內(nèi)窺鏡還具有控制單元，該控制單元根據(jù)上述位置檢測單元的位置檢測結(jié)果，進行規(guī)定上述變焦透鏡框在光軸方向上的位置的控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述控制單元和上述第一電極部通過第一信號線連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第一信號線是形成于上述攝像單元的電氣圖案。
10.根據(jù)權(quán)利要求7～9中任一項所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述控制單元和上述第二電極部通過第二信號線連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第二信號線是形成于上述攝像單元的電氣圖案。
12.根據(jù)權(quán)利要求4～11中任一項所述的內(nèi)窺鏡，其特征在于，上述第一致動器和上述第二致動器由相同部件構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在攝像單元上設有變焦透鏡的內(nèi)窺鏡。該內(nèi)窺鏡(1)具有攝像單元(10)，該攝像單元(10)至少設有多個光學透鏡(33a～33c、34a、34b、35a、35b)；保持上述多個光學透鏡中的變焦用光學透鏡(35a、35b)的變焦透鏡框(51)；和使變焦透鏡框(51)沿光軸方向進退的第一致動器(3)，所述內(nèi)窺鏡(1)的特征在于，上述第一致動器(3)通過電力的供給和切斷而伸縮。
文檔編號G02B23/26GK101014277SQ200580030208
公開日2007年8月8日 申請日期2005年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者野口利昭, 內(nèi)村澄洋, 古川達也, 河內(nèi)昌宏, 小野田文幸, 森山宏樹, 外山隆一 申請人:奧林巴斯株式會社