(57)【要約】【課題】気密性をより向上し、駆動される光学系の設計の自由度が大きい磁気結合型アクチュエータを提供すること。【解決手段】光軸ＡＸ方向に移動可能なレンズ１０２と、レンズ１０２に結合した鏡枠１０３と、レンズ１０２及び鏡枠１０３を気密封止して収容する鏡筒１０４と、鏡筒１０４の外側に配置され、鏡枠１０３に対向し、光軸ＡＸ方向に移動可能に設置された永久磁石１０５と、永久磁石１０５にその一端が結合し、永久磁石１０５を光軸ＡＸ方向に移動させるワイヤ１０６とを備え、鏡枠１０３と永久磁石１０５の少なくとも一方が磁界発生手段である。【選択図】図１
2008194326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動可能な可動レンズと、
前記可動レンズに結合した第１の磁性体と、
前記可動レンズ及び前記第１の磁性体を気密封止して収容する鏡筒と、
前記鏡筒の外側に配置され、前記第１の磁性体に対向し、光軸方向に移動可能に設置された第２の磁性体と、
前記第２の磁性体にその一端が結合し、前記第２の磁性体を前記光軸方向に移動させるワイヤ部材とを備え、
前記第１の磁性体と前記第２の磁性体の少なくとも一方が磁界発生手段であることを特徴とする磁気結合型アクチュエータ。
【請求項２】
前記磁界発生手段は永久磁石であることを特徴とする請求項１に記載の磁気結合型アクチュエータ。
【請求項３】
前記鏡筒内には第１の位置規制部材と第２の位置規制部材が設置されており、前記可動レンズの変位は前記第１の位置規制部材と前記第２の位置規制部材の間に機械的拘束によって制限されることを特徴とする請求項１に記載の磁気結合型アクチュエータ。
【請求項４】
前記ワイヤ部材は形状記憶合金ワイヤからなることを特徴とする請求項１に記載の磁気結合型アクチュエータ。
【請求項５】
更に、前記形状記憶合金ワイヤを内包する湾曲可能なチューブ部材を有し、
前記チューブの一端は前記鏡筒に固定され、
前記チューブの他端は前記形状記憶合金ワイヤの前記第２の磁性体に固定されていない一端に固定され、
前記形状記憶合金ワイヤが伸縮することにより、前記第２の磁性体と前記鏡筒に固定された前記チューブ部材の一端の相対位置が変化する構成からなる駆動機構を有することを特徴とする請求項４に記載の磁気結合型アクチュエータ。
【請求項６】
前記駆動機構は、
前記形状記憶合金ワイヤの伸縮により、前記第２の磁性体と前記鏡筒に固定された前記チューブ部材の一端との相対位置が変化する方向と逆方向に力が働くようにバイアス用弾性体を有することを特徴とする請求項５に記載の磁気結合型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、特に磁気を用いて駆動するアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォーカシング、ズーミング機能を有する光学系は、レンズを鏡筒内において光軸方向に移動させるための機構が必要である。レンズを移動させる機構としては、例えば、内視鏡に内装したアクチュエータへの通電を制御してレンズを移動する機構が提案されている。このような機構の一例として、例えば特許文献１に示す内視鏡用撮像装置が提案されている。
【０００３】
図３は、従来技術の断面構成を示している。撮像素子枠２０内には、通電加熱により全長が伸びる駆動手段（アクチュエータ）としての形状記憶合金２７、２８が設けられている。形状記憶合金２７、２８により、管体１９の内部且つ撮像光学枠１８と撮像素子枠２０とが接続される。
【０００４】
操作部２９の押下操作に基づき、接点３０をオン／オフして通電／非通電する。これにより、形状記憶合金２７、２８に対し加熱用電流の供給を調整することができる。この結果、撮像光学枠１８と撮像素子枠２０の相対位置を変えることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２９９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、アクチュエータの変位量は形状記憶合金の長さによって限られている。このため、内視鏡硬性部の内部に配置されたアクチュエータの変位量は小さくなってしまう。従って、レンズ移動量を大きく出来ない。これにより、光学設計の自由度が小さくなってしまう。
【０００７】
また、内視鏡では、洗浄などの観点から撮像装置周辺やアクチュエータ周辺の構成を含めて気密性が望まれている。この気密性は高いほど望ましい。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、撮像装置周辺の気密性をより向上させることができるとともに、駆動される光学系の設計の自由度が大きい磁気結合型アクチュエータ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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光軸方向に移動可能な可動レンズと、可動レンズに結合した第１の磁性体と、可動レンズ及び第１の磁性体を気密封止して収容する鏡筒と、鏡筒の外側に配置され、第１の磁性体に対向し、光軸方向に移動可能に設置された第２の磁性体と、第２の磁性体にその一端が結合し、第２の磁性体を光軸方向に移動させるワイヤ部材とを備え、第１の磁性体と第２の磁性体の少なくとも一方が磁界発生手段であることを特徴とする磁気結合型アクチュエータを提供できる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、磁界発生手段は永久磁石であることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、鏡筒内には第１の位置規制部材と第２の位置規制部材が設置されており、可動レンズの変位は第１の位置規制部材と第２の位置規制部材の間に機械的拘束によって制限されることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、ワイヤ部材は形状記憶合金ワイヤからなることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、更に、形状記憶合金ワイヤを内包する湾曲可能なチューブ部材を有し、チューブの一端は鏡筒に固定され、チューブの他端は形状記憶合金ワイヤの第２の磁性体に固定されていない一端に固定され、形状記憶合金ワイヤが伸縮することにより、第２の磁性体と鏡筒に固定されたチューブ部材の一端の相対位置が変化する構成からなる駆動機構を有することが望ましい。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、駆動機構は、形状記憶合金ワイヤの伸縮により、第２の磁性体と鏡筒に固定されたチューブ部材の一端との相対位置が変化する方向と逆方向に力が働くようにバイアス用弾性体を有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、撮像装置周辺の気密性をより向上させることができるとともに、駆動される光学系の設計の自由度が大きい磁気結合型アクチュエータを提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる磁気結合型アクチュエータの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例に係る磁気結合型アクチュエータ１００の断面構成を示している。本実施例は、磁気結合型アクチュエータ１００を内視鏡の先端部に適用した例である。
【００１８】
レンズ１０２を保持している鏡枠１０３は、第１の磁性体、例えば鉄、ステンレスで形成されている。また、光軸ＡＸに沿って、固定レンズＬ１、Ｌ２も設けられている。レンズＬ１、Ｌ２、１０２を介して、物体（不図示）が撮像素子１０１の撮像面上に結像される。レンズ１０２は、可動レンズに対応する。また、レンズ１０２を光軸ＡＸに沿って移動することで、フォーカシングやズーミングを行うことができる。
【００１９】
鏡枠１０３は、鏡筒１０４の内側に収納されている。鏡枠１０３は、図１に示す空間内を光軸ＡＸ方向に移動可能に設置されている。鏡筒１０４の外側に鏡筒１０３と対向し永久磁石１０５が配置されている。永久磁石１０５は、第２の磁性体及び磁界発生手段に対応する。
【００２０】
鏡枠１０３と永久磁石１０５は鏡筒１０４を介して磁気結合されている。永久磁石１０５の一端には、ワイヤ１０６が光軸ＡＸ方向に延在している。ワイヤ１０６を外部より引張あるいは押しこむことによって、永久磁石１０５を光軸方向へ移動できる。これにより、永久磁石１０５と磁気結合している鏡枠１０３を鏡筒１０４内で移動させることが出来る。
【００２１】
本実施例では、鏡枠１０３を一方の磁性体とし、他方を永久磁石１０５としている。これに限られず、鏡枠１０３を永久磁石で構成し、永久磁石１０５の部分を磁性体で構成してもかまわない。また、鏡枠１０３、永久磁石１０５の両方の部材が永久磁石であっても良い。
【００２２】
一般に鏡筒内に設けられたレンズを保持する鏡枠を光軸方向に移動させる場合、鏡枠と鏡筒の外側に設けられた鏡枠を駆動させる部材とが機械的に連結されており、鏡筒に溝や穴を形成する必要がある。
【００２３】
しかしながら、本実施例では鏡筒１０４の外側に設けられた永久磁石１０５と鏡枠１０３が鏡筒１０４を介して磁気結合されており、機械的に連結されていないことから鏡筒１０４に穴や溝を形成する必要がない。このため、レンズ１０２に加えて、他のレンズＬ１、Ｌ２とともに、鏡筒１０４内をより高い気密性を確保できる。本実施例の構成では、光学系の耐環境性が向上し、例えば、高温、高圧な蒸気滅菌などの環境下においても耐えうる。
【００２４】
また、本実施例において、永久磁石１０５の移動量は特に規制していない。これに対して、レンズ１０２の移動は、規制部１０７ａ、１０７ｂとによって制限されている。この規制部１０７ａ、１０７ｂにより、レンズ１０２の移動を制限することにより、永久磁石１０５の光軸ＡＸ方向への位置は正確に決めなくても良い。即ち、永久磁石１０５の移動の精度に問わず可動レンズの位置決めが可能になる。
【００２５】
更に、ワイヤ１０６を通電加熱によって伸縮する形状記憶合金ワイヤで構成することもできる。これにより、外部からの通電動作による形状記憶合金ワイヤの伸縮で永久磁石１０５を移動させることができる。このため、ワイヤ１０６を押し引きする操作よりも操作性が向上する。
【００２６】
次に、本発明の実施例２に係る磁気結合型アクチュエータ２００について説明する。図２は、本実施例の磁気結合型アクチュエータ２００の断面構成を示している。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２７】
本実施例では、形状記憶合金ワイヤ１０６を内包するように湾曲可能なチューブ１０８が設置されている。チューブの一端が鏡筒１０４に固定され、反対側の端は形状記憶合金ワイヤ１０６と接続されている。
【００２８】
チューブ１０８の固定されていない端を形状記憶合金ワイヤ１０６の一端と接続することによって、磁気結合型アクチュエータ２００そのものが長く、かつ、しなやかになる。このため、レンズ１０２の移動量を大きくできる。加えて、磁気結合型アクチュエータ２００を、内視鏡のうちの湾曲するような部位に収納することも可能になる。
【００２９】
形状記憶合金ワイヤ１０６の伸縮量は、その長さによって決まる。このため、本実施例の構成であれば、形状記憶合金ワイヤ１０６を長く配置でき、レンズの移動量も大きくすることが可能になる。
【００３０】
本実施例では、形状記憶合金ワイヤ１０６に通電過熱することによって形状記憶合金ワイヤ１０６が収縮し、永久磁石１０５が撮像素子１０１側に移動する。このとき、永久磁石１０５の移動方向とは反対方向の力を有するバイアスばね１０９を永久磁石１０５とチューブ１０８の間に配置しておく。これにより、通電加熱を停止した後の形状記憶合金ワイヤ１０６の伸長速度（復帰速度）をバイアスばね１０９によって高速化することが可能になる。バイアスばね１０９は、バイアス用弾性体に対応する。
【００３１】
以上説明したように、各実施例では、第２の磁性体、例えば、永久磁石１０５をワイヤで引っ張ること、またはワイヤが変形することによって移動させている。これにより、磁気結合している第１の磁性体及びそれに支持されたレンズを移動させることができる。ここで、ワイヤをＳＭＡ（形状記憶合金）ワイヤに限定せず、外部よりモーター等で引っ張る構成でも可能である。
【００３２】
また、永久磁石を用いることで、電磁石とは異なり、配線が不要となり、組立容易、構成が簡単等になる。さらに、ワイヤを形状記憶合金で構成することによって、外部よりワイヤを押し引きする構成に比較してレンズを動かす際の駆動力が小さく、操作性が向上する。
【００３３】
また、永久磁石１０５を鏡筒１０４の外側に設けている。このため、鏡筒１０４内の気密空間を小さくできる。さらに、上述したように、永久磁石１０５と鏡枠１０３を機械的に接続する必要がない。このため、鏡筒１０４に穴等を形成しなくても良い。この結果、気密性をより向上できる。
【００３４】
さらに、永久磁石１０５が鏡筒の外側に形成されることで、永久磁石１０５の移動量の制限がなくなる。これにより、レンズ１０２が移動できる範囲が大きくなる。このことから、フォーカシングやズーミングを行うためのレンズの設計の自由度が大きくなる。また、焦点深度を所定値とするための光学設計も容易になる。このように、レンズの移動量を大きくすることによって、フォーカシングおよび拡大観察機能の強化を図ることができる。
【００３５】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。 
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかる磁気結合型アクチュエータは、例えば内視鏡に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１に係る磁気結合型アクチュエータの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例２に係る磁気結合型アクチュエータの概略構成を示す図である。
【図３】従来の内視鏡装置の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００、２００  磁気結合型アクチュエータ
１０１  撮像素子
１０２、Ｌ１、Ｌ２  レンズ
１０３  鏡枠
１０４  鏡筒
１０５  永久磁石
１０６  ワイヤ
１０７ａ、１０７ｂ  規制部
１０８  チューブ
１０９  バイアスばね
【図１】
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【図２】
2008194326.tif 000004
【図３】
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