(57)【要約】【課題】  ボイスコイルモータを用いて可動部を進退駆動する小型化及び軽量化された光学ユニット及び内視鏡を提供する。【解決手段】  光学ユニットは、所定の軸Ｃを中心とした筒形状の固定部２と、前レンズ群Ｇｆを保持し、軸Ｃを中心として固定部２の物体側に取り付けられる前枠部４と、後レンズ群Ｇｂを保持し、軸Ｃを中心として固定部２の像側に取り付けられる後枠部５と、可動レンズ群Ｇｖを保持し、軸Ｃを中心として固定部２の内側に配置される可動部３と、固定部２に配置されたコイル１１と、可動部３に配置され軸Ｃに直交する方向に磁気分極された磁石１２と、によって、可動部３を固定部２に対して、軸Ｃ方向に相対移動させることが可能なボイスコイルモータ１０と、を備え、前枠部４を軸Ｃ方向に投影した部分に可動部３の少なくとも一部が含まれることを特徴とする。【選択図】図２
2015148704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸を中心とした筒形状の固定部と、
前レンズ群を保持し、前記軸を中心として前記固定部の物体側に取り付けられる前枠部と、
後レンズ群を保持し、前記軸を中心として前記固定部の像側に取り付けられる後枠部と、
可動レンズ群を保持し、前記軸を中心として前記固定部の内側に配置される可動部と、
前記固定部に配置されたコイルと、前記可動部に配置され前記軸に直交する方向に磁気分極された磁石と、によって、前記可動部を前記固定部に対して、前記軸方向に相対移動させることが可能なボイスコイルモータと、
を備え、
前記前枠部を前記軸方向に投影した部分に前記可動部の少なくとも一部が含まれる
ことを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
前記前枠部を前記軸方向に投影した部分に前記磁石の少なくとも一部が含まれる
請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記前枠部を前記軸方向に投影した部分に前記コイルの少なくとも一部が含まれる
請求項２に記載の光学ユニット。
【請求項４】
前記前枠部を前記軸方向に投影した部分に前記コイルの全てが含まれる
請求項３に記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記前枠部の少なくとも一部又は前記後枠部の少なくとも一部は、前記可動部の内周側に挿入される
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光学ユニット。
【請求項６】
前記磁石は、前記軸に対して対称に複数配置される
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記磁石は、前記軸方向に隣り合う第１磁石の組と第２磁石の組を有し、
前記第１磁石の組は同一の磁気分極方向を有し、前記第２磁石の組は同一の磁気分極方向を有し、
隣り合う前記第１磁石の磁気分極方向と前記第２磁石の磁気分極方向は、互いに反対方向であって、
前記コイルは、前記第１磁石の組に対向する第１コイルと、前記第２磁石の組に対向する第２コイルと、を有し、
前記第１コイルと前記第２コイルは、巻き方向が反転している
請求項６に記載の光学ユニット。
【請求項８】
隣り合う前記第１磁石と前記第２磁石は、前記軸方向に離間している
請求項７に記載の光学ユニット。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１つに記載の前記光学ユニット
を備えることを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイスコイルモータを用いて可動部を進退駆動する光学ユニット及び内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動レンズが設けられた可動レンズ枠を有し、可動レンズ枠を進退移動させることで撮影倍率を変更するズーム機能を備えた内視鏡が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４３１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載されたような従来の内視鏡では、挿入部における先端部の細径化や、先端部における硬質長の短縮が望まれている。そのため、従来の内視鏡では、可動レンズ枠を進退移動させるために用いられるアクチュエータの小型化が課題となっている。
【０００５】
本発明にかかる実施形態は、ボイスコイルモータを用いて固定部に対して可動部を進退駆動する小型化及び軽量化された光学ユニット及び内視鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様に係る光学ユニットは、所定の軸を中心とした筒形状の固定部と、前レンズ群を保持し、前記軸を中心として前記固定部の物体側に取り付けられる前枠部と、後レンズ群を保持し、前記軸を中心として前記固定部の像側に取り付けられる後枠部と、可動レンズ群を保持し、前記軸を中心として前記固定部の内側に配置される可動部と、前記固定部に配置されたコイルと、前記可動部に配置され前記軸に直交する方向に磁気分極された磁石と、によって、前記可動部を前記固定部に対して、前記軸方向に相対移動させることが可能なボイスコイルモータと、を備え、前記前枠部を前記軸方向に投影した部分に前記可動部の少なくとも一部が含まれることを特徴とする。
【０００７】
本発明のある態様に係る内視鏡は、前記光学ユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる実施形態によれば、ボイスコイルモータを用いて可動部を進退駆動する小型化及び軽量化された光学ユニット及び内視鏡を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の光学ユニットの軸に直交する方向の断面図である。
【図２】第１実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。
【図３】第１実施形態の光学ユニットの固定部を示す図である。
【図４】第１実施形態の光学ユニットの可動部を示す図である。
【図５】第１実施形態の光学ユニットの磁石の分極方向を示す軸に直交する方向の断面図である。
【図６】第１実施形態の光学ユニットの磁石の分極方向を示す軸を含む断面図である。
【図７】第２実施形態の光学ユニットの軸に直交する方向の断面図である。
【図８】第２実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。
【図９】第３実施形態の光学ユニットの軸に直交する方向の断面図である。
【図１０】第３実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。
【図１１】第３実施形態の光学ユニットの固定部を示す図である。
【図１２】第４実施形態の光学ユニットの軸に直交する方向の断面図である。
【図１３】第４実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。
【図１４】第５実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。
【図１５】本実施形態の光学ユニットを備えた内視鏡の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本実施形態の光学ユニットについて説明する。
【００１１】
図１は、第１実施形態の光学ユニットの軸に直交する方向の断面図である。図２は、第１実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。なお、図１は図２のＩ−Ｉ断面図、図２は図１のII−II断面図である。図３は、第１実施形態の光学ユニットの固定部を示す図である。図４は、第１実施形態の光学ユニットの可動部を示す図である。
【００１２】
本実施形態の光学ユニット１は、固定部２と、固定部２に対して移動可能な可動部３と、固定部２の物体側に取り付けられた前枠部４と、固定部の像側に取り付けられた後枠部５と、固定部２に対して可動部３を移動させる駆動力を発生するボイスコイルモータ１０と、を備える。
【００１３】
固定部２は、所定の軸Ｃに対して筒形状の部材からなる。本実施形態の固定部２は、筒部２１と、筒部２１の外周側の一部に形成された平面部２２と、を有する。なお、平面部２２の内周側は筒状のシリンドリカル面でよい。平面部２２の一部には、肉抜き部２ａが形成される。第１実施形態では、筒部２１の軸Ｃを中心として９０°毎に径方向に対して直交する４つの平面部２２が形成され、各平面部２２のうち、軸Ｃ方向の両端部を残して肉抜き部としての孔２ａが形成される。なお、孔２ａは、少なくとも平面部２２の一部に形成されればよく、筒部２１の一部にはみ出すように形成されてもよい。また、第１実施形態の固定部２は、両端部に内周側に突出した肉厚部２４が形成されている。なお、肉厚部２４は、筒部２１及び平面部２２とは、別体に形成され、組立時に取り付けられるようにしてもよい。
【００１４】
可動部３は、所定の軸Ｃに対して筒形状の部材からなる。本実施形態の可動部３は、筒部３１と、筒部３１の軸Ｃ方向の両端部に形成され、筒部３１よりも外周の径が大きい突縁部３２と、突縁部３２の外周側の一部に形成された平面部３３と、軸Ｃ方向で両端の平面部３３の間で筒部３１よりも内周側に形成される段差部３４と、軸Ｃ方向の一方で筒部３１の内周面よりも内径が小さく形成される小内径部３５と、を有する。可動部３の筒部３１と突縁部３２は、別体の部材を組み立てる構成でもよい。
【００１５】
段差部３４の一部には、孔３ａが形成される。小内径部３５の軸Ｃ方向外側の端面には、凹部３ｂが形成される。第１実施形態では、筒部３１の軸Ｃを中心として９０°毎に４つの段差部３４が形成され、各段差部３４の一部に孔３ａが形成される。各段差部３４は、軸Ｃの中心に対して９０°毎に、径方向に対して直交する４つの平面を形成する。
【００１６】
前枠部４は、外周部４１と内周４２とを有する筒状の部材である。外周部４１は、第１外周部４１ａ、第２外周部４１ｂ、第３外周部４１ｃ、第１外段部４１ｄ及び第２外段部４１ｅを有する。内周部４２は、第１内周部４２ａ、第２内周部４２ｂ、第３内周部４２ｃ、第１内段部４２ｄ及び第２内段部４２ｅを有する。
【００１７】
第１外周部４１ａは外周部４１のうち最も大径の部分であって、第３外周部４１ｃは外周部４１のうち最も小径の部分である。第２外周部４１ｂは、第１外周部４１ａと第３外周部４１ｃの間の長さの径を有する。第１外周部４１ａと第２外周部４１ｂの間には第１外段部４１ｄが形成され、第２外周部４１ｂと第３外周部４１ｃの間には第２外段部４１ｅが形成されている。
【００１８】
第１内周部４２ａは内周部４２のうち最も大径の部分であって、第３内周部４２ｃは内周部４２のうち最も小径の部分である。第２内周部４２ｂは、第１内周部４２ａと第３内周部４２ｃの間の長さの径を有する。第１内周部４２ａと第２内周部４２ｂの間には第１内段部４２ｄが形成され、第２内周部４２ｂと第３内周部４２ｃの間には第２内段部４２ｅが形成されている。
【００１９】
前枠部４は、第３外周部４１ｃが可動部３の内周面の内側に配置されるように挿入され、且つ、固定部２の物体側の端部が第１外段部４１ｄに接触するまで、第２外周部４１ｂが固定部２の内周面２３に接触しながら挿入される。なお、固定部２の物体側の端部と第１外段部４１ｄとは接触しなくてもよい。
【００２０】
可動部３の小内径部３５には、可動レンズ群Ｇｖが保持される。例えば、第１実施形態では、可動第１レンズＬｖ１、及び可動第２レンズＬｖ２が小内径部３５に保持される。
【００２１】
前枠部４には、前レンズ群Ｇｆが保持される。例えば、第１実施形態では、前枠部４は、第１内周部４２ａに前第１レンズＬｆ１、第２内周部４２ｂに前第２レンズＬｆ２、第３内周部４２ｃに前第３レンズＬｆ３を保持する。
【００２２】
後枠部５には、内周に後レンズ群Ｇｂが保持される。例えば、第１実施形態では、後枠部５は、内周面に後第１レンズＬｂ１を保持する。
【００２３】
ボイスコイルモータ１０は、固定部２に配置されたコイル１１と、コイル１１に対向するように可動部３に配置された磁石１２と、を有する。
【００２４】
図２に示すように、第１実施形態のコイル１１は、固定部２の外周に巻かれる第１コイル１１ａと、第１コイル１１ａの軸Ｃ方向に並んで、固定部２の外周に巻かれる第２コイル１１ｂと、を有する。軸Ｃ方向に隣り合う第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂは、リード線が逆方向に巻かれ、直列に接続されることが好ましい。第１コイル１１ａは、それぞれ固定部２の孔２ａに対応する平面１１ａｐを有する。すなわち、第１コイル１１ａは、それぞれ周方向に平面部１１ａｐと円筒部１１ａｔとが交互に配置される。なお、第２コイル１１ｂも同様の構成を有する。
【００２５】
図２に示すように、磁石１２は、第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂの平面部１１ｐに対向するように、軸Ｃ中心に対して９０°毎に、可動部３の段差部３４に第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂがそれぞれ軸Ｃ方向に並べて配置される。そのため、第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂを安定して設置することができ、安定した磁界が形成され、固定部２に対して移動する可動部３のブレを抑制することが可能となる。
【００２６】
また、第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂの軸Ｃ方向の幅の合計は、第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂの軸Ｃ方向の幅よりも長くし、可動部３の移動範囲内で第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂが常に第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂの軸Ｃ方向の幅内にそれぞれ存在するように設定することが好ましい。
【００２７】
図１及び図２に示すように、可動部３に磁石１２を設置した状態では、磁石１２の径方向における外側の面は、固定部２の孔２ａ内に配置される。すなわち、それぞれ軸Ｃから磁石１２の径方向における外側の面までの第１の距離は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離よりも長い。
【００２８】
第１実施形態の光学ユニット１では、図１に示すように、前枠部４を軸Ｃ方向に投影した部分に可動部３の少なくとも一部が含まれる。言い換えれば、可動部３の筒部３１の内周面３１ａまでの距離Ｌ３１は、軸Ｃから前枠部４の最も大径の第１外周部４１ａまでの距離Ｌ４１より短く、軸Ｃから前枠部４の最も小径の第３内周部４２ｃまでの距離Ｌ４２より長い。
【００２９】
したがって、光学ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、光学ユニット１は、駆動効率が向上し、可動部３を迅速に移動させることが可能となる。
【００３０】
なお、第１実施形態の光学ユニット１では、図２に示すように、後枠部５を軸Ｃ方向に投影した部分に可動部３の少なくとも一部が含まれるとさらに好ましい。言い換えれば、可動部３の筒部３１の内周面３１ａまでの距離Ｌ３１は、軸Ｃから後枠部５の最も大きい外周部５１ａまでの距離Ｌ５１より短く、軸Ｃから後枠部５の最も径の小さい内周部５２ａまでの距離Ｌ５２より長くすると好ましい。このように設定することで、径方向に小型化及び軽量化を実現することが可能となる。
【００３１】
さらに、第１実施形態の光学ユニット１では、図２に示すように、前枠部４の少なくとも一部を可動部３に挿入することが好ましい。例えば、前枠部４の最も小径の第３外周部４１ｃが可動部３の筒部３１の内周面３１ａの内側に挿入されることが好ましい。このように設定することで、軸Ｃ方向に小型化及び軽量化を実現することが可能となる。
【００３２】
なお、後枠部５の少なくとも一部が可動部３の筒部３１の内周面３１ａの内側に挿入されてもよい。このように設定することで、軸Ｃ方向に小型化及び軽量化を実現することが可能となる。
【００３３】
また、図１に示すように、可動部３の突縁部３２の外周面は、固定部２の内周面２３に接触する摺動面３２ａを構成する。固定部２の内周面２３と可動部３の摺動面３２ａを接触させることで、固定部２に対して可動部３を常に接触した状態で移動させることができ、固定部２に対する可動部３の傾斜を抑制することができ、可動部３を的確に移動させることが可能となる。
【００３４】
さらに、光学ユニット１は、軸Ｃに対して対称に形成されることが好ましい。固定部２の内周面２３と可動部３の摺動面３２ａを接触させる構造に加えて、光学ユニット１全体を軸Ｃに対して対称に形成することで、重心を軸Ｃ上に配置することができ、固定部２に対する可動部３の傾斜をさらに抑制することが可能となる。
【００３５】
なお、第１実施形態では、軸Ｃを中心として９０°毎に磁石１２を設置したが、９０°に限らず、他の角度で複数設置されてもよい。
【００３６】
図５は、第１実施形態の光学ユニットの磁石の分極方向を示す軸に直交する方向の断面図である。図６は、第１実施形態の光学ユニットの磁石の分極方向を示す軸方向の断面図である。
【００３７】
本実施形態では、磁石１２は、軸Ｃ方向に第１磁石１２ａの組と第２磁石１２ｂの組がそれぞれ並列に離間して配置されている。第１磁石１２ａの組と第２磁石１２ｂの組は、それぞれ径方向に着磁され、磁極が互いに逆向きであることが好ましい。例えば、第１磁石１２ａは、第１コイル１１ａ側をＮ極、その反対側をＳ極とし、第２磁石１２ｂは、第２コイル１１ｂ側をＳ極、その反対側をＮ極とする。すなわち、図５及び４に示すように、各磁石１２の磁気分極方向を各白抜き矢印のように、軸Ｃに対して直交する方向に設定することが好ましい。また、コイル１１は、第１磁石１２ａの組と第２磁石１２ｂの組の間で巻き回し方向が反転することが好ましい。例えば、図５に示すように、第１コイル１１ａを矢印Ｂの方向に巻いた場合、第２コイル１１ｂは逆方向に巻けばよい。
【００３８】
第１実施形態では、図１に示すように、第１コイル１１ａの巻かれた固定部２の内周側に、それぞれ第１コイル１１ａに対向して第１磁石１２ａを設置した可動部３が配置される。したがって、第１コイル１１ａの平面部１１ａｐは、それぞれ第１磁石１２ａの径方向の外側の面１２１ａに直交する方向の磁界の中に存在する。なお、第２磁石１２ｂも同様に構成される。したがって、駆動効率が向上し、可動部３を迅速に移動させることが可能となる。また、第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂの径方向の外側の面１２１ａ，１２１ｂを平面で形成することで、容易に組み立てることが可能となる。
【００３９】
このような構造の光学ユニット１のコイル１１に電流を流すと、磁石１２の磁界の影響によって、可動部３に軸Ｃ方向の力が発生し、図２の矢印Ａに示すように、固定部２に対して可動部３が軸Ｃの方向に移動する。例えば、第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂに流す電流を制御することによって、可動部３は、固定部２に対して移動することが可能となる。なお、可動部３が移動している状態でも磁石１２の径方向の外側の面は、固定部２の孔２ａ内に配置される。
【００４０】
このように、本実施形態の光学ユニット１は、小型で軽量に形成することができ、駆動効率が向上し、可動部３を迅速に作動させることが可能となる。また、作動中も固定部２の内周面２３と可動部３の摺動面３２ａが接触することで、固定部２に対する可動部３の傾斜を抑制することができ、可動部３を的確に移動させることが可能となる。
【００４１】
図７は、第２実施形態の光学ユニットの軸に直交する方向の断面図である。図８は、第２実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。なお、図７は図８のVII−VII断面図、図８は図７のVIII−VIII断面図である。
【００４２】
第２実施形態の光学ユニット１は、第１実施形態の光学ユニット１と以下の点で異なり、その他は、ほぼ同様の構成を有する。
【００４３】
第２実施形態の光学ユニット１では、図７に示すように、前枠部４を軸Ｃ方向に投影した部分に磁石１２の少なくとも一部が含まれる。言い換えれば、軸Ｃから磁石１２の最も内周面１２２ａ，１２２ｂまでの距離Ｌ１２は、軸Ｃから前枠部４の最も大径の第１外周部４１ａまでの距離Ｌ４１より短く、軸Ｃから前枠部４の最も小径の第３内周部４２ｃまでの距離Ｌ４２より長い。
【００４４】
したがって、光学ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、光学ユニット１は、駆動効率が向上し、可動部３を迅速に移動させることが可能となる。
【００４５】
なお、第１実施形態の光学ユニット１では、図８に示すように、後枠部５を軸Ｃ方向に投影した部分に磁石１２の少なくとも一部が含まれるとさらに好ましい。言い換えれば、軸Ｃから磁石１２の最も内周面１２２ａ，１２２ｂまでの距離Ｌ１２は、軸Ｃから後枠部５の最も大きい外周部５１ａまでの距離Ｌ５１より短く、軸Ｃから後枠部５の最も径の小さい内周部５２ａまでの距離Ｌ５２より長くすると好ましい。このように設定することで、径方向に小型化及び軽量化を実現することが可能となる。
【００４６】
図９は、第３実施形態の光学ユニットの軸に直交する方向の断面図である。図１０は、第３実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。なお、図９は図１０のIX−IX断面図、図１０は図９のX−X断面図である。図１１は、第３実施形態の光学ユニットの固定部を示す図である。
【００４７】
第３実施形態の光学ユニット１は、第１実施形態及び第２実施形態の光学ユニット１と以下の点で異なり、その他は、ほぼ同様の構成を有する。
【００４８】
第３実施形態の光学ユニット１では、図９及び図１０に示すように、前枠部４を軸Ｃ方向に投影した部分にコイル１１の少なくとも一部が含まれる。言い換えれば、軸Ｃからコイル１１の最も内周面までの距離Ｌ１１ｉは、軸Ｃから前枠部４の最も大径の第１外周部４１ａまでの距離Ｌ４１より短く、軸Ｃから前枠部４の最も小径の第３内周部４２ｃまでの距離Ｌ４２より長い。また、第３実施形態の固定部２には、肉厚部が形成されていない。
【００４９】
したがって、光学ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、光学ユニット１は、駆動効率が向上し、可動部３を迅速に移動させることが可能となる。
【００５０】
なお、第１実施形態の光学ユニット１では、図１０に示すように、後枠部５を軸Ｃ方向に投影した部分にコイル１１の少なくとも一部が含まれるとさらに好ましい。言い換えれば、軸Ｃからコイル１１の最も内周面までの距離Ｌ１１ｉは、軸Ｃから後枠部５の最も大きい外周部５１ａまでの距離Ｌ５１より短く、軸Ｃから後枠部５の最も径の小さい内周部５２ａまでの距離Ｌ５２より長くすると好ましい。このように設定することで、径方向により小型化及び軽量化を実現することが可能となる。
【００５１】
図１２は、第４実施形態の光学ユニットの軸に直交する方向の断面図である。図１３は、第４実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。なお、図１２は図１３のXII−XII断面図、図１３は図１２のXIII−XIII断面図である。
【００５２】
第４実施形態の光学ユニット１は、第１実施形態〜第３実施形態の光学ユニット１と以下の点で異なり、その他は、ほぼ同様の構成を有する。
【００５３】
第４実施形態の光学ユニット１では、図１２及び図１３に示すように、前枠部４を軸Ｃ方向に投影した部分にコイル１１、磁石１２、固定部２、及び可動部３の全てが含まれる。言い換えれば、軸Ｃからコイル１１の最も外周面までの距離Ｌ１１ｏは、軸Ｃから前枠部４の最も大径の第１外周部４１ａまでの距離Ｌ４１より短く、軸Ｃから前枠部４の最も小径の第３内周部４２ｃまでの距離Ｌ４２より長い。
【００５４】
したがって、光学ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、光学ユニット１は、駆動効率が向上し、可動部３を迅速に移動させることが可能となる。
【００５５】
なお、第４実施形態の光学ユニット１では、図１３に示すように、後枠部５を軸Ｃ方向に投影した部分にコイル１１、磁石１２、固定部２、及び可動部３の全てが含まれるとさらに好ましい。言い換えれば、軸Ｃからコイル１１の最も外周面までの距離Ｌ１１ｏは、軸Ｃから後枠部５の最も大きい外周部５１ａまでの距離Ｌ５１より短く、軸Ｃから後枠部５の最も径の小さい内周部５２ａまでの距離Ｌ５２より長くすると好ましい。このように設定することで、径方向により小型化及び軽量化を実現することが可能となる。
【００５６】
図１４は、第５実施形態の光学ユニットの軸を含む断面図である。
【００５７】
第５実施形態の光学ユニット１は、後枠部５を軸Ｃ方向に投影した部分にコイル１１、磁石１２、固定部２、及び可動部３の全てが含まれる例である。言い換えれば、軸Ｃからコイル１１の最も外周面までの距離Ｌ１１ｏは、軸Ｃから後枠部５の最も大きい外周部５１ａまでの距離Ｌ５１より短く、軸Ｃから後枠部５の最も径の小さい内周部５２ａまでの距離Ｌ５２より長い。このように設定することで、径方向により小型化及び軽量化を実現することが可能となる。
【００５８】
さらに、第５実施形態の光学ユニット１では、図１４に示すように、後枠部５の少なくとも一部を可動部３に挿入することが好ましい。例えば、後枠部５の最も小径の外周部５１ｂが可動部３の筒部３１の内周面３１ａの内側に挿入されることが好ましい。このように配置することで、軸Ｃ方向に小型化及び軽量化を実現することが可能となる。
【００５９】
本実施形態の光学ユニット１は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の各種形式のイメージセンサからなり、後枠部５に像面に受光部が配置される図示しない撮像素子ＩＳを設置してもよい。また、撮像素子ＩＳの物体側に、図示しないフィルター又はカバーガラス等の光学素子ＯＤを隣接して配置してもよい。なお、前レンズ群Ｌｆ、後レンズ群Ｌｂ及び可動レンズ群Ｇｖのレンズ構成は、本実施形態に限らず、適宜変更してもよい。
【００６０】
本実施形態の光学ユニット１では、可動部３が移動可能範囲の最も像側に位置している場合に撮影倍率が最も高く、可動部３が移動可能範囲の最も物体側に位置している場合に撮影倍率が最も低い。言い換えると、可動部３が移動可能範囲の最も像側に位置している場合に焦点距離が最も長く、視野が狭いテレ端の状態であり、可動部３が移動可能範囲の最も物体側に位置している場合に焦点距離が最も短く、視野が広いワイド端の状態である。
【００６１】
さて、以上のような本実施形態の光学ユニット１は、電子撮影装置、とりわけ内視鏡に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【００６２】
図１５は、本実施形態の光学ユニットを備えた内視鏡の一例を示す図である。
【００６３】
本実施形態の内視鏡９０は、人体等の被検体内に導入可能であって、被検体内の所定の観察部位を光学的に撮像する。なお、内視鏡９０が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体でもよく、機械、建造物等の人工物でもよい。
【００６４】
内視鏡９０は、被検体の内部に導入される挿入部９１と、挿入部９１の基端に位置する操作部９２と、操作部９２から延出される複合ケーブルとしてのユニバーサルケーブル９３と、を備える。
【００６５】
挿入部９１は、先端に配設される先端部９１ａ、先端部９１ａの基端側に配設される湾曲自在な湾曲部９１ｂ、及び湾曲部９１ｂの基端側に配設されて操作部９２の先端側に接続され可撓性を有する可撓管部９１ｃを有する。先端部９１ａには、光学ユニット１が内蔵されている。なお、内視鏡９０は、挿入部９１に可撓管部９１ｃを有しない硬性内視鏡でもよい。
【００６６】
操作部９２は、湾曲部９１ｂの湾曲状態を操作するアングル操作部９２ａと、ボイスコイルモータ１０の動作を指示し、光学ユニット１のズーム動作を行うズーム操作部９２ｂと、を有する。アングル操作部９２ａはノブ形状で形成され、ズーム操作部９２ｂはレバー形状で形成されているが、それぞれボリュームスイッチ、プッシュスイッチ等の他の形式であってもよい。
【００６７】
ユニバーサルコード９３は、操作部９２と外部装置９４とを接続する部材である。外部装置９４とは、コネクタ９３ａを介して接続される。外部装置９４は、湾曲部９１ｂの湾曲状態を制御する駆動制御部９４ａ、撮像装置８０を制御する画像制御部９４ｂ、及び図示しない光源部及び光源部を制御する光源制御部９４ｃ等を有する。
【００６８】
挿入部９１、操作部９２、及びユニバーサルコード９３には、ワイヤ、電気線及び光ファイバ等のケーブル９５が挿通される。ワイヤは、外部装置９４に配設された駆動制御部９４ａと操作部９２及び湾曲部９１ｂとを接続する。電気線は、光学ユニット１と操作部９２及び画像制御部９４ｂとを電気的に接続する。光ファイバは、光源と操作部９２及び光源制御部９４ｃとを光学的に接続する。
【００６９】
駆動制御部９４ａは、アクチュエータ等からなり、ワイヤを進退させることで湾曲部９１ｂの湾曲状態を制御する。画像制御部９４ｂは、光学ユニット１に内蔵するボイスコイルモータ１０の駆動制御及び撮像素子ＩＳが撮像した画像の処理を行う。画像制御部９４ｂが処理した画像は、画像表示部９６に表示される。光源制御部９４ｃは、先端部９１ａから照射される光源の明るさ等を制御する。
【００７０】
なお、操作部９２及び外部装置９４は、挿入部９１と別体で形成され、遠隔操作によって挿入部９１を操作及び制御してもよい。
【００７１】
このように構成された内視鏡９０は、本実施形態の光学ユニット１を採用することで、小型で迅速にズーム変更することができ、動画撮像に適したものとすることが可能となる。
【００７２】
このように本実施形態の光学ユニット１によれば、所定の軸Ｃを中心とした筒形状の固定部２と、前レンズ群Ｇｆを保持し、軸Ｃを中心として固定部２の物体側に取り付けられる前枠部４と、後レンズ群Ｇｂを保持し、軸Ｃを中心として固定部２の像側に取り付けられる後枠部５と、可動レンズ群Ｇｖを保持し、軸Ｃを中心として固定部２の内側に配置される可動部３と、固定部２に配置されたコイル１１と、可動部３に配置され軸Ｃに直交する方向に磁気分極された磁石１２と、によって、可動部３を固定部２に対して、軸Ｃ方向に相対移動させることが可能なボイスコイルモータ１０と、を備え、前枠部４を軸Ｃ方向に投影した部分に可動部３の少なくとも一部が含まれるので、径方向において、小型化及び軽量化することができ、可動部３を迅速に移動させることが可能となる。
【００７３】
また、本実施形態の光学ユニット１は、前枠部４を軸Ｃ方向に投影した部分に磁石１２の少なくとも一部が含まれるので、径方向において、さらに小型化及び軽量化することができ、可動部３をより迅速に移動させることが可能となる。
【００７４】
また、本実施形態の光学ユニット１は、前枠部４を軸Ｃ方向に投影した部分にコイル１２の少なくとも一部が含まれるので、径方向において、さらに小型化及び軽量化することができ、可動部３をより迅速に移動させることが可能となる。
【００７５】
また、本実施形態の光学ユニット１は、前枠部４を軸Ｃ方向に投影した部分にコイル１２の全てが含まれるので、径方向において、さらに小型化及び軽量化することができ、可動部３をより迅速に移動させることが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態の光学ユニット１は、前枠部４の少なくとも一部又は後枠部５の少なくとも一部は、可動部３の内周側に挿入されるので、軸Ｃ方向において、小型化及び軽量化することができ、可動部３をより迅速に移動させることが可能となる。
【００７７】
また、本実施形態の光学ユニット１では、磁石１２は、軸Ｃに対して対称に複数配置されるので、ボイスコイルモータ１０の駆動力を増加させると共に、可動部３を的確に移動させることが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態の光学ユニット１では、磁石１２は、軸Ｃ方向に隣り合う第１磁石１２ａの組と第２磁石１２ｂの組を有し、第１磁石１２ａの組は同一の磁気分極方向を有し、第２磁石１２ｂの組は同一の磁気分極方向を有し、隣り合う第１磁石１２ａの磁気分極方向と第２磁石１２ｂの磁気分極方向は、互いに反対方向であって、コイル１１は、第１磁石１２ａの組に対向する第１コイル１１ａと、第２磁石１２ｂの組に対向する第２コイル１１ｂと、を有し、第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂは、巻き方向が反転しているので、さらにボイスコイルモータ１０の駆動力を増加させると共に、可動部３を的確に移動させることが可能となる。
【００７９】
本発明のある態様に係る光学ユニット１は、隣り合う第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂは、軸Ｃ方向に離間しているので、互いの磁界が干渉することで各磁石が対向するコイルに入る磁束密度が低減することを防ぐ。そのためボイスコイルモータ１０の駆動力を増加させると共に、小型化及び軽量化することができ、可動部３を的確に移動させることが可能となる。
【００８０】
また、本実施形態の内視鏡９０によれば、前記光学ユニット１を備えるので、小型で迅速にズーム変更することができ、動画撮像に適したものとすることが可能となる。
【００８１】
なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。
【符号の説明】
【００８２】
１…光学ユニット
２…固定部
３…可動部
４…前枠部
５…後枠部
１０…ボイスコイルモータ
１１…コイル
１２…磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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