JP5144281B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
この発明は、内視鏡先端などに設けられる撮像装置に関し、特にズーム機能動作時におけるレンズの摺動をスムーズに行うことができる駆動機構を有した撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus provided at an endoscope tip or the like, and more particularly to an imaging apparatus having a drive mechanism that can smoothly slide a lens during a zoom function operation.
従来から、内視鏡では、装置先端に撮像装置を設け、この撮像装置における観察では、観察深度や倍率を変えるために、レンズを駆動するアクチュエータが設けられていた。このようなアクチュエータとしては、たとえば特許文献1に記載されているように、レンズ枠内部に移動用レンズ保持枠を挟むようにリング状の形状記憶合金(SMA:Shape Memory Alloys)で形成されたSMA伸縮部材とバネとを内在させ、SMA伸縮部材を加熱することによってこのSMA伸縮部材を伸長させ、移動用レンズ保持枠を摺動させてレンズを駆動するものがある。 Conventionally, in an endoscope, an imaging device is provided at the tip of the device, and in observation with this imaging device, an actuator for driving a lens is provided to change the observation depth and magnification. As such an actuator, as described in Patent Document 1, for example, an SMA formed of a ring-shaped shape memory alloy (SMA) so as to sandwich a moving lens holding frame inside the lens frame. There is a type in which an expansion / contraction member and a spring are included, the SMA expansion / contraction member is extended by heating the SMA expansion / contraction member, and a lens is driven by sliding a moving lens holding frame.
また、他のアクチュエータとしては、たとえば特許文献2に記載されているように、密閉されたチャンバー内にレンズを保持するレンズ枠を設け、チャンバーの外側からレンズ枠を磁石で動かすようにしたものがある。
As another actuator, for example, as described in
しかしながら、上述した特許文献1に記載されたアクチュエータでは、SMA伸縮部材がリング状に形成されているため、熱容量が大きく、加熱および冷却に時間がかかり、結果として伸長および短縮に時間がかかり、レンズ駆動の応答性が悪いという問題点があった。 However, in the actuator described in Patent Document 1 described above, since the SMA expandable member is formed in a ring shape, the heat capacity is large, heating and cooling take time, and as a result, extension and shortening take time, and the lens There was a problem that drive responsiveness was poor.
また、上述した特許文献2に記載されたアクチュエータでも、レンズに対する気密性が高いものの、レンズ駆動は、チャンバー内の磁石によるのみであり、大きな磁石を用いないと応答性が良くなく、小型化を促進することができないという問題点があった。
Further, even with the actuator described in
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レンズに対する気密性を維持しつつ、応答性の高いレンズ駆動を行うことができる小型の撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a small imaging device capable of driving a lens with high responsiveness while maintaining airtightness with respect to the lens.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる撮像装置は、形状記憶合金で形成される形状記憶合金ワイヤと前記形状記憶合金ワイヤの収縮方向とは逆方向に力が働くように設置されたバネを含む弾性体とからなるアクチュエータを用いて、レンズを光軸方向に摺動させる駆動機構を有した撮像装置であって、前記形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向とは反対方向に前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ用磁石を、前記移動調整レンズ枠の摺動方向に対峙して設けたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an imaging apparatus according to the present invention is configured such that a force acts in a direction opposite to a shape memory alloy wire formed of a shape memory alloy and a contraction direction of the shape memory alloy wire. An image pickup apparatus having a drive mechanism for sliding a lens in the optical axis direction using an actuator including an elastic body including a spring installed in such a manner, and a sliding magnet at the tip of the shape memory alloy wire The magnet and a magnetic movement adjustment lens frame that holds the lens and slides in the direction of the optical axis cover the movement adjustment lens frame and guide the movement of the movement adjustment lens frame. They are arranged respectively on the inner and outer sliding lens frame, wherein the shape memory alloy wire pulls direction the speed-up magnet to increase the moving speed of the mobile adjusting lens frame in the opposite direction, of the movable adjusting lens frame Characterized in that it provided facing the movement direction.
また、この発明にかかる撮像装置は、形状記憶合金で形成される形状記憶合金ワイヤと前記形状記憶合金ワイヤの収縮方向とは逆方向に力が働くように設置されたバネを含む弾性体とからなるアクチュエータを用いて、レンズを光軸方向に摺動させる駆動機構を有した撮像装置であって、前記形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向とは反対方向に前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ用磁石を、前記磁石の摺動方向に対峙して設けたことを特徴とする。 Further, an imaging apparatus according to the present invention includes a shape memory alloy wire formed of a shape memory alloy and an elastic body including a spring installed so that a force acts in a direction opposite to a contraction direction of the shape memory alloy wire. An image pickup apparatus having a drive mechanism for sliding a lens in the optical axis direction using an actuator, wherein a sliding magnet is attached to the tip of the shape memory alloy wire, and holds the magnet and the lens And a magnetic movement adjustment lens frame that slides in the direction of the optical axis is disposed outside and inside the sliding lens frame that covers the movement adjustment lens frame and guides the movement of the movement adjustment lens frame. is, said shape memory alloy wire pulls direction the speed-up magnet to increase the moving speed of the mobile adjusting lens frame in the opposite direction, and wherein the digits set to face in the sliding direction of the magnet.
また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記速度アップ用磁石に近接配置され、前記移動レンズ枠の摺動方向に対峙して設けられた磁性体を備えたことを特徴とする。 The image pickup apparatus according to the present invention as set forth above, the disposed close to the speed-up magnet, characterized by comprising a magnetic material which is provided facing the sliding direction of the movable lens frame .
また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記速度アップ用磁石は、前記移動調整レンズ枠の摺動範囲の端部側に設けられたことを特徴とする。 The image pickup apparatus according to the present invention as set forth above, prior Symbol rate up magnet is characterized in that provided at the end side of the sliding range of the movable adjusting lens frame.
また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記弾性体は、前記移動調整レンズ枠の光軸方向に沿う先端側あるいは後端側に設けられたことを特徴とする。 The image pickup apparatus according to the present invention, in the above invention, the elastic body, wherein said was moved distal side along the optical axis direction of the adjusting lens frame or et provided at the rear side.
また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記摺動レンズ枠の外部に設けられ、前記移動調整レンズ枠を磁力によって引き付け、前記移動調整レンズ枠の摺動範囲において該移動調整レンズ枠を光軸方向の所望位置に保持する固定磁石を備えたことを特徴とする。 The imaging device according to the present invention is the imaging device according to the present invention, provided outside the sliding lens frame, attracts the movement adjustment lens frame by a magnetic force, and moves the movement adjustment lens within a sliding range of the movement adjustment lens frame. A fixed magnet for holding the frame at a desired position in the optical axis direction is provided.
また、この発明にかかる撮像装置は、上記の発明において、前記移動調整レンズ枠と接触する当接リングの向かい合う面が互いにテーパ形状もしくは、テーパ形状と突起部とを有した形状よりなり、前記移動調整レンズ枠を回転させることにより、前記移動調整レンズ枠と前記当接リングとの接触位置が変わり、前記移動調整レンズ枠の摺動範囲が変えられることを特徴とする。 Further, in the imaging device according to the present invention, in the above invention, the facing surfaces of the contact ring that contacts the movement adjustment lens frame are formed in a tapered shape or a shape having a tapered shape and a protrusion, and the movement By rotating the adjustment lens frame, a contact position between the movement adjustment lens frame and the contact ring is changed, and a sliding range of the movement adjustment lens frame is changed.
この発明にかかる撮像装置は、形状記憶合金で形成される形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向の反対方向への前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ部材を設けるようにしたので、形状記憶合金ワイヤを伸長させて移動調整レンズ枠を駆動させる場合であっても、簡易な構成で、高い応答性を得ることができるとともに、レンズに対する気密性を維持することができる小型の撮像装置を実現できる。 The imaging device according to the present invention includes a sliding magnet attached to the tip of a shape memory alloy wire formed of a shape memory alloy, and the magnet and a magnetic body that holds the lens and slides in the optical axis direction. A movement adjustment lens frame is disposed outside and inside the sliding lens frame that covers the movement adjustment lens frame and guides the movement of the movement adjustment lens frame, and is opposite to the direction in which the shape memory alloy wire is drawn. Since a speed-up member that increases the moving speed of the movement adjustment lens frame in the direction is provided, even when the movement adjustment lens frame is driven by extending the shape memory alloy wire, with a simple configuration, A small imaging device that can obtain high responsiveness and can maintain airtightness with respect to the lens can be realized.
以下、図面を参照して、この発明にかかる撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of an imaging device according to the invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1にかかる撮像装置が搭載される内視鏡装置の概要構成を示す図である。図1において、この内視鏡装置は、体腔内の画像を撮像する機能を備えた内視鏡101と、この画像を撮像するための照明光を内視鏡101に入射する光源装置105と、内視鏡101から伝送された画像信号に対して所定の画像処理を行い、この画像信号に対応する観察画像を構築するビデオプロセッサ106と、ビデオプロセッサ106によって構築された観察画像を表示するモニタ107とを有する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an endoscope apparatus on which an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is mounted. In FIG. 1, the endoscope apparatus includes an
内視鏡101は、湾曲操作や管路系の制御を行う操作部102と、その基端側が操作部102に接続されて体腔内に挿入される挿入部103と、操作部102から延出されて先端にコネクタ部104を有するユニバーサルコード103aとを有する。コネクタ部104は、光源装置105とビデオプロセッサ106とに所定のコネクタを介して接続されるようになっている。ビデオプロセッサ106は、モニタ107に接続されている。挿入部103は、可撓性を有するチューブ108と、そのチューブ108の先端側に設けられた湾曲部109と、その湾曲部109の先端側に設けられた先端部1とが設けられている。先端部1には、体腔内の部位を撮像するための後述する撮像素子10が内蔵されている。
The
先端部1内に設けられた撮像素子10によって撮像された体腔内の部位の画像信号は、ユニバーサルコード103aを介してビデオプロセッサ106へ伝送される。ビデオプロセッサ106は、伝送された画像信号を処理する図示しない信号処理回路を有しており、処理した信号に基づいてビデオプロセッサ106に接続された表示手段であるモニタ107の表示画面107a上に、撮像された部位の観察画像を表示する。
The image signal of the part in the body cavity imaged by the
操作部102には、湾曲部109を遠隔的に湾曲させるための操作ノブが配設されている。その操作ノブを操作することによって、挿入部103内に挿通された図示しない操作ワイヤの引っ張り作用および弛緩作用が生じ、その結果、湾曲部109は4方向に湾曲可能となっている。
The
図2は、円筒形状の先端部1の断面図である。先端部1の先端側には、観察用の撮像素子やレンズが収納される観察チューブ36と、先端側を照明する照明手段が収納される照明チューブ32a,32bと、処置具等開口である処置具チャンネル2と、送気送水チューブ31と、湾曲部109を所望の方向に湾曲させるためのアングルワイヤ33とが配設される。観察チューブ36内には、摺動レンズ枠34内に、移動レンズ7を保持する磁性体の移動調整レンズ枠6が配置され、この移動調整レンズ枠6が、カバー25内で摺動レンズ枠34の外部で移動する駆動磁石18の移動に伴って摺動レンズ枠34内を移動する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the cylindrical tip portion 1. On the distal end side of the distal end portion 1, an
図3は、A−A線に沿った先端部1の断面図である。また、図4は、図3におけるB−B線に沿った一部断面図である。図3に示すように、観察チューブ36の先端開口部分は、先端ホルダ4によって覆われる。観察チューブ36内には、先端開口側から、第1レンズ群3、移動レンズ7、後段レンズ群15、撮像素子10、撮像処理を行う撮像処理部11、撮像処理部11とビデオプロセッサ106とを接続するケーブル12とが順次配設される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the tip 1 along the line AA. FIG. 4 is a partial cross-sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 3, the tip opening portion of the
第1レンズ群4は、レンズ枠5によって保持され、移動レンズ7は、移動調整レンズ枠6によって保持される。レンズ枠5と後段レンズ群10との間には、摺動レンズ枠34が設けられ、この摺動レンズ枠34内を移動調整レンズ枠6が光軸方向に沿って摺動することによって、移動レンズ7が光軸方向に沿って移動し、これによって観察深度や倍率を変えることができるようにしている。
The first lens group 4 is held by a
移動調整レンズ枠6とレンズ枠5との間には、収納バネ9が設けられ、この収納バネ9の先端側端部は、レンズ枠5に固定された収納磁石8に接続されるとともに、収納バネ9の後端側端部は、移動調整レンズ枠6に接続される。
A
リング状の移動調整レンズ枠6の後端側は、移動調整レンズ枠6の摺動に伴って、この移動調整レンズ枠6の摺動範囲の後端には後段レンズ群15が設けてあり、後段レンズ群15の先端側部分には、移動調整レンズ枠6のリングに向かい合う面に当接リング16が設けられる。そして、移動調整レンズ枠6の後端側は、テーパ状に形成されており、当接リング16の先端側は、テーパ状に形成されている。この移動調整レンズ枠6と当接リング16との突き当たる位置を変えることによって、移動調整レンズ枠6の後端側の摺動範囲を微調整することができる。この微調整は、先端部1の製造時に、摺動レンズ枠34の外部から、収納磁石18に比して大きな磁力を有する図示しない磁石を近づけて移動調整レンズ枠6を光軸まわりに回転させることによって行われ、微調整後は、この図示しない磁石が外され、収納磁石18の磁力によって、移動調整レンズ枠6が微調整された回転位置に保持される。なお、この微調整は、図示しない磁石でなく、移動調整レンズ枠6の組立時に、移動調整レンズ枠6に、移動調整レンズ枠6を周方向に回転するための孔を設け、この孔に差し込む突起を有した治具を用いて移動調整レンズ枠6を回転させて行うようにしてもよい。
The rear end side of the ring-shaped movement
図3および図4に示すように、収納磁石18は、摺動レンズ枠34の外側表面に設けられ、駆動用SMAワイヤ14の先端が固定接続される。駆動用SMAワイヤ14は、加熱されると収縮し、冷却されると膨張する形状記憶合金であり、直径数十ミクロンのワイヤである。駆動用SMAワイヤ14は、観察チューブ36の軸方向に沿って設けられる。駆動用SMAワイヤ14の一端は、収納磁石18に設けられた溝を通り、収納磁石18の先端側に設けられた絶縁ボール13に固定され、絶縁ボール13は、収納磁石18のアンカーとして機能する。駆動用SMAワイヤ14の後端側の他端は、管状の導電体であるカシメ19によってカシメられて固定され、このカシメ19に後端側の駆動用ケーブル20が半田によって接続される。なお、カシメ19の周囲は、接着剤によって絶縁チューブ17の後端側に補強接続される。また、絶縁チューブ17の先端側に周縁に嵌められた固定パイプ30は、パイプ内に駆動用SMAワイヤ14を収めつつ、収納磁石18の位置近傍まで設けられる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
一方、収納磁石18の先端側では、駆動用SMAワイヤ14の先端側にグランド用SMAワイヤ21が、余長をもって、後端側に折り返される。このグランド用SMAワイヤ21は、絶縁チューブ22を通って後端側に導かれ、カシメ23によって固定されて導通接続され、カシメ23と後端側に配設されたグランド用ケーブル26とが半田によって導通接続される。なお、カシメ19の取付位置は、湾曲部109の位置より操作部102側に設けられる。また、カバー25の先端側は、絶縁キャップ24に覆われる。さらに、カシメ23近傍およびカシメ19近傍は、それぞれ熱収縮チューブ27,28によって周囲の絶縁性が確保される。
On the other hand, on the front end side of the
ここで、図5を参照して、移動調整レンズ枠6の駆動について説明する。図5(a)は、収納バネ9が自然長より縮んで移動調整レンズ枠6の摺動範囲の先端側端部に位置した状態を示し、図5(b)は、収納バネ9が自然長より伸びて移動調整レンズ枠6の摺動範囲の後端側端部に位置した状態を示している。なお、図5(a)では、駆動用SMAワイヤ14が膨張して伸長した状態であり、図5(b)では、駆動用SMAワイヤ14が収縮して縮んだ状態である。
Here, with reference to FIG. 5, the drive of the movement
駆動用ケーブル20に電流が流れると、カシメ19→駆動用SMAワイヤ14→グランド用SMAワイヤ21→カシメ23→グランド用ケーブル26の順序で導通し、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21が発熱して収縮する。これによって、駆動磁石18が後端側に移動し、磁性体の移動調整レンズ枠6がこの駆動磁石18に引かれて、移動調整レンズ枠6の後端側の位置P1aは、後端側の位置P1bまで移動する。なお、駆動磁石18と移動調整レンズ枠6との間の磁力は、収納磁石8と移動調整レンズ枠6との間の磁力および収納バネ9のバネ力よりも大きく設定されている。
When a current flows through the
その後、駆動用ケーブル20への通電を止めると、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21は、収縮を止め、伸長状態の収納バネ9の収縮するバネ力により、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21は伸ばされるとともに、移動調整レンズ枠6は、位置P1bから先端方向に移動する。そして、移動調整レンズ枠6が、位置P1bと位置P1aとの中間付近に近づくと、収納バネ9は自然長状態となり、バネ力が弱くなるが、この中間付近から位置P1aへの移動の際、収納磁石8の磁力によって、移動調整レンズ枠6が位置P1aに近づくのをアシストする。一般に、磁力は、距離の二乗に反比例して強くなり、中間付近から位置P1aでは、収納磁力8の磁力は、収納バネ9が伸長しようとするバネ力に比して大きくなるように設定されている。
Thereafter, when energization to the
これによって、移動レンズ7を保持した移動調整レンズ枠6は、摺動範囲で一定の速さで移動させることができる。従来、バネ力あるいは磁力単独で、移動調整レンズ枠6を一定の速さで移動させようとする場合、バネ力あるいは磁力を極端に大きくする必要があり、先端部1が大型化していたが、この実施の形態1では、駆動磁石18による移動用レンズ枠6の移動に対して、収納バネ9および収納磁石8がアシストするようにしている。特に、駆動用SMAワイヤ14に対する通電を止めて、移動調整レンズ枠6を先端側に移動させる際、収納バネ9および収納磁石8が移動調整レンズ枠6の移動をアシストしているので、大型の駆動用SMA部材を必要とせずに、移動調整レンズ枠6を一定の速度で移動させることができ、しかも、大きなバネ力および磁力を必要としないので、収納バネ9および収納磁石8も小型で実現できる。すなわち、小型で応答速度の速いアクチュエータを実現できる。また、移動調整レンズ枠6の移動は、摺動レンズ枠34の外部から磁力によって間接的に駆動制御するようにしているので、高い気密性を保持できる。
Thereby, the movement adjusting
(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、後端側の位置P1bから中間付近までは収納バネ9のバネ力で移動調整レンズ枠6の移動をアシストし、中間付近から先端側の位置P1aまでは収納磁石8の磁力で移動調整レンズ枠6の移動をアシストするようにしていたが、実施の形態2では、移動調整レンズ枠6に対応する移動調整レンズ枠43が後端側から先端側に移動する際、収納バネ9のバネ力が常に先端側に引くように働かせ、かつ駆動磁石18も先端側に引かれるようにして、移動調整レンズ枠43が高速で移動できるようにしている。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the movement of the movement
図6は、図3に対応し、この発明の実施の形態2である撮像装置の構成を示す断面図である。図6において、この先端部は、駆動磁石18の先端側に、駆動磁石18の駆動方向に収納磁石41を設け、収納磁石41と駆動磁石18とが磁極が異なって向き合うように配置され、それぞれが引き合うようになっている。また、収納磁石8に対応する位置に配置された収納リング42は、収納磁石8と同一形状であるが、磁石ではなく磁性体で形成されている。なお、収納磁石41は、収納リング42の先端側位置近傍に配置される。さらに、実施の形態1の収納バネ9は、摺動範囲の中間付近で自然長となるように設定されていたが、この実施の形態2の収納バネ9は、常に摺動範囲で先端側に引かれるように設定されている。また、実施の形態1では、移動調整レンズ枠6の後端側がテーパ状になっていたが、この実施の形態2では、移動調整レンズ枠6に対応し、後端側が平坦である移動調整レンズ枠43が設けられ、この移動調整レンズ枠43の後端側に、後端側に向けて突起した調整ピン44が設けられている。また、摺動レンズ枠34の内周に、移動レンズ枠43が先端側に移動した際に移動調整レンズ枠43の先端側への移動を止めて摺動範囲を規制するストッパー35が設けられている。その他の構成は、実施の形態1と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
FIG. 6 corresponds to FIG. 3 and is a cross-sectional view showing a configuration of an image pickup apparatus that is
ここで、図7を参照して、移動調整レンズ枠43の駆動について説明する。まず、実施の形態1と同様に、駆動用ケーブル20に電流が流れると、カシメ19→駆動用SMAワイヤ14→グランド用SMAワイヤ21→カシメ23→グランド用ケーブル26の順序で導通し、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21が発熱して収縮する。これによって、駆動磁石18が後端側に移動し、磁性体の移動調整レンズ枠43がこの駆動磁石18に引かれて、移動調整レンズ枠43に設けられた調整ピン44の後端側の位置P2aは、後端側の位置P2bまで移動する。
Here, with reference to FIG. 7, the drive of the movement
その後、駆動用ケーブル20への通電を止めると、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21は、収縮を止め、伸長状態の収納バネ9の収縮するバネ力により、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21は、伸ばされるとともに、移動調整レンズ枠43(調整ピン44)は、位置P2bから先端方向に移動する。収納バネ9のバネ力は、移動調整レンズ枠43が先端側に移動するに従って弱くなるが、駆動磁石18は収納磁石41に近づくため、駆動磁石18と収納磁石41との間の磁力が強まり、移動調整レンズ枠43の先端側への移動がアシストされ、さらに収納磁石41によって磁化された収納リング42と移動調整レンズ枠43との間の磁力も発生して、移動調整レンズ枠43の移動がアシストされる。
Thereafter, when energization to the
この実施の形態2では、実施の形態1と同様な作用効果を奏するとともに、収納バネ9のバネ力の増大と、駆動磁石18と収納磁石41との間の磁力および収納リング42と移動調整レンズ枠43との間の磁力とによって、実施の形態1に比してさらに移動調整レンズ枠43の移動速度を高めることができる。また、調整ピン44と、ストッパー35および当接リング16とによって摺動範囲の端点を正確に規制することができる。
In the second embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained, the spring force of the
(実施の形態3)
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1では、収納バネ9を収納磁石8と移動調整レンズ枠6との間に設けたが、この実施の形態3では、収納バネ9に替えて押圧バネ46を移動調整レンズ枠6に対応する移動調整レンズ枠43と後段レンズ群15との間に設けて、移動調整レンズ枠43を先端方向に押し出すように配設している。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the
図8は、図3に対応し、この発明の実施の形態3である撮像装置の構成を示す断面図である。図8において、後段レンズ群15の先端側に固定リング51が設けられ、この固定リング51と移動調整レンズ枠43との間に、押圧バネ46が設けられる。また、摺動レンズ枠34の周囲に、円筒状の固定磁石45が設けられる。その他の構成は、実施の形態1と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3 and showing a configuration of an imaging apparatus according to
ここで、図9を参照して、移動調整レンズ枠43の駆動について説明する。まず、実施の形態1と同様に、駆動用ケーブル20に電流が流れると、カシメ19→駆動用SMAワイヤ14→グランド用SMAワイヤ21→カシメ23→グランド用ケーブル26の順序で導通し、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21が発熱して収縮する。これによって、駆動磁石18が後端側に移動し、磁性体の移動調整レンズ枠43がこの駆動磁石18に引かれて、移動調整レンズ枠43の後端側の位置P3aは、後端側の位置P3bまで移動する。この場合、押圧バネ46は、常に移動調整レンズ枠43を押圧しているが、移動調整レンズ枠43が後端側の位置P3b側に移動する際、駆動用SMAワイヤ14の収縮する力は、押圧バネ46の押圧力に比して大きく設定されている。
Here, with reference to FIG. 9, the drive of the movement
その後、駆動用ケーブル20への通電を止めると、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21は、収縮を止め、圧縮状態の押圧バネ46の復元しようとするバネ力により、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21は、伸ばされるとともに、移動調整レンズ枠43は、先端方向に移動する。押圧バネ46のバネ力は、移動調整レンズ枠43が先端側に移動するに従って弱くなるが、移動調整レンズ枠43は、収納磁石8に近づくため、この収納磁石8の磁力が加わって、移動調整レンズ枠43の先端側への移動がアシストされる。
Thereafter, when the energization to the
ここで、摺動レンズ枠34の外周に設けられた固定磁石45の磁力によって、移動調整レンズ枠43は、摺動レンズ枠34の方向である外周に引かれ、移動調整レンズ枠43と摺動レンズ枠34との摩擦力が増大し、この摩擦力によって、移動調整レンズ枠43がその場に保持され易くなる。なお、固定磁石45は、円筒状でなくてもよく、たとえば、駆動磁石18側のみに設けるようにしてもよい。この場合であっても、移動調整レンズ枠43のふらつきをなくすことができる。また、押圧バネ46の押圧力が強く設定できる場合には、収納磁石8を削除した構成としてもよい。この場合、収納磁石8に対応する位置には、リング状の非磁性体が設けられることになる。
Here, due to the magnetic force of the fixed
この実施の形態3では、実施の形態1と同様な作用効果を奏するとともに、固定磁石45の磁力によって、移動調整レンズ枠43を任意の位置に止める際に、ふらつきをなくし、移動レンズ7の位置の制御を安定して行うことができる。
In the third embodiment, the same effect as in the first embodiment is obtained, and when the movement
(実施の形態4)
つぎに、この発明の実施の形態4について説明する。上述した実施の形態2では、駆動磁石18が移動する方向であって駆動磁石18に向かい合う位置に収納磁石41を設け、駆動磁石18の先端方向への移動をアシストするようにしていたが、この実施の形態4では、固定された絶縁チューブ17と駆動磁石18との間に押圧バネ49を設け、押圧バネ49が、駆動用SMAワイヤ14の伸長する方向に押圧して移動用調整レンズ枠43の先端側への移動をアシストするようにしている。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described above, the
図10は、この発明の実施の形態4である撮像装置における移動用調整レンズ枠43の駆動を説明する断面図である。図10において、この先端部は、収納バネ9の替わりに押圧バネ49が、絶縁チューブ17が取り付けられたガイドパイプ52内に挿入され、駆動磁石18を先端側に押圧するように、自然長から縮められて配置されている。なお、ガイドパイプ52は、絶縁チューブ17と駆動磁石18との間に設けられ、駆動磁石18の動きを邪魔しないように先端側に切り欠き53が形成されている。また、移動用調整レンズ枠43は、実施の形態2と同様に磁性体で形成され、収納磁石8に対応する位置に設けられた前固定端47と、当接リング16に対応する位置に設けられた後固定端48とは、非磁性体で形成されている。その他の構成は、実施の形態2と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the driving of the moving
駆動用ケーブル20に電流が流れると、カシメ19→駆動用SMAワイヤ14→グランド用SMAワイヤ21→カシメ23→グランド用ケーブル26の順序で導通し、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21が発熱して収縮する。これによって、押圧バネ49の押圧力に抗して、駆動磁石18が位置P5aから後端側の位置P5bに移動し、磁性体の移動調整レンズ枠43がこの駆動磁石18に引かれて、移動調整レンズ枠43の後端側の位置P4aは、後端側の位置P4bcまで移動する。さらに、駆動用SMAワイヤ14が収縮すると、駆動磁石18は、さらに切り欠き53を通って後端側の位置P5cまで移動するが、移動調整レンズ枠43は後固定端48に当接しており、位置P4bcから動かず、この位置を維持する。
When a current flows through the
その後、駆動用ケーブル20への通電を止めると、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21は、収縮を止め、圧縮状態の押圧バネ49の復元しようとするバネ力により、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21は、伸ばされるとともに、駆動磁石18が先端方向に移動し、駆動磁石18の磁力に引かれて移動調整レンズ枠43も先端方向に移動する。
Thereafter, when energization to the
この実施の形態4では、実施の形態2と同様な作用効果を奏するとともに、駆動磁石18が、移動調整レンズ枠43の後端を超えて後端側に移動し、移動調整レンズ枠43が後固定端48に押圧されるため、移動調整レンズ枠43の後端位置を精度良く制御することができる。
In the fourth embodiment, the same effects as in the second embodiment are obtained, and the
(実施の形態5)
つぎに、この発明の実施の形態5について説明する。上述した実施の形態4では、押圧バネ49が駆動磁石18の後端側に設けられたガイドパイプ52内に配置されていたが、この実施の形態5では、押圧バネ49の替わりに、摺動レンズ枠34の外周に枠バネ50を設けて、駆動用SMAワイヤ14の伸長をアシストし、結果的に移動調整レンズ枠43の先端側への移動をアシストするようにしている。この枠バネ50は、駆動磁石18の後端側に設けられる。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the above-described fourth embodiment, the
駆動用ケーブル20に電流が流れると、カシメ19→駆動用SMAワイヤ14→グランド用SMAワイヤ21→カシメ23→グランド用ケーブル26の順序で導通し、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21が発熱して収縮する。これによって、枠バネ50の押圧力に抗して、駆動磁石18が位置P7aから後端側の位置P7bに移動し、磁性体の移動調整レンズ枠43がこの駆動磁石18に引かれて、移動調整レンズ枠43の後端側の位置P6aは、後端側の位置P6bcまで移動する。さらに、駆動用SMAワイヤ14が収縮すると、駆動磁石18は、さらに後端側の位置P7cまで移動するが、移動調整レンズ枠43は後固定端48に当接しており、位置P6bcから動かず、この位置を維持する。
When a current flows through the
その後、駆動用ケーブル20への通電を止めると、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21は、収縮を止め、圧縮状態の枠バネ50の復元しようとするバネ力により、駆動用SMAワイヤ14およびグランド用SMAワイヤ21が伸ばされるとともに、駆動磁石18が先端方向に移動し、駆動磁石18の磁力に引かれて移動調整レンズ枠43も先端方向に移動する。
Thereafter, when energization to the
この実施の形態5では、実施の形態4と同様な作用効果を奏するとともに、枠バネ50が摺動レンズ枠34の外周に設けられて、空きスペース54が生じ、カバー55をこの空きスペース54の位置に設けることができるので、先端部の小型を促進することができる。
In the fifth embodiment, the same operational effects as in the fourth embodiment are obtained, and the
(実施の形態6)
つぎに、この発明の実施の形態6について説明する。この実施の形態6では、実施の形態5における駆動用SMAワイヤ14に替えて電磁コイル64を設け、この電磁コイル64によって磁石によって形成された移動調整レンズ枠66を移動するようにしている。
(Embodiment 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, an
図12は、この発明の実施の形態6である撮像装置の移動調整レンズ枠66の駆動を説明する断面図である。図12において、実施の形態5の後固定端48に対応した位置に、磁性体で形成されたリング状の磁性体リング65が配置される。この磁性体リング65の外周であって摺動レンズ枠34の外周に、電磁コイル64が設けられる。この電磁コイル64は、ケーブル群61内の駆動用ケーブル62およびグランド用ケーブル63に接続され、電磁コイル64への通電が可能となっている。また、上述したように、移動調整レンズ枠66は、磁石によって形成されている。また、実施の形態5の前固定端47に対応した位置に、非磁性体のリング67が設けられる。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining driving of the movement
駆動用ケーブル62およびグランド用ケーブル63に電流を流すと、電磁コイル64に磁界が発生する。この磁界によって磁性体リング65が磁化されて、磁性体リング65と移動調整レンズ枠66との向かい合う磁極が逆になり、磁性体リング65が移動調整レンズ枠66を後端側に引き寄せ、移動調整レンズ枠66が、先端側の位置P8aから後端側の位置P8bに移動する。
When a current is passed through the
その後、駆動用ケーブル62およびグランド用ケーブル63に流れる電流の向きを逆にすると、電磁コイル64に逆の磁界が発生する。この磁界によって磁性体リング65が磁化されて、磁性体リング65と移動調整レンズ枠66との向かい合う磁極が同じなり、磁性体リング65と移動調整レンズ枠66とが反発し、移動調整レンズ枠66が、後端側の位置P8bから先端側の位置P8aに移動する。
Thereafter, when the direction of the current flowing in the
この実施の形態6では、簡易な構成で、気密性を保持できるとともに、強力な磁石を用いないでの、先端部の小型化が可能になる。 In the sixth embodiment, the airtightness can be maintained with a simple configuration, and the tip portion can be downsized without using a strong magnet.
(実施の形態7)
つぎに、この発明の実施の形態7について説明する。この実施の形態7は、上述した実施の形態6における電磁コイル64を、実施の形態6における磁性体リング65の位置に設け、磁性体リング65を削除し、電磁コイル64が発生する磁界によって直接、磁石によって形成された移動調整レンズ枠66を移動させるようにしている。その他の構成は、実施の形態6と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
(Embodiment 7)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In the seventh embodiment, the
この実施の形態7では、簡易な構成で、先端部の小型化を一層促進することができる。 In the seventh embodiment, it is possible to further promote downsizing of the tip portion with a simple configuration.
なお、上述した実施の形態1〜5では、収納バネ9、押圧バネ46,49などのバネを用いていたが、これに限らず、ほぼ円筒状の弾性体であればよい。
In the first to fifth embodiments described above, the springs such as the
1 先端部
2 処置具チャンネル
3 第1レンズ群
4 先端ホルダ
5 レンズ枠
6,43,66 移動調整レンズ枠
7 移動レンズ
8,41 収納磁石
9 収納バネ
10 撮像素子
11 撮像処理部
12 ケーブル
13 絶縁ボール
14 駆動用SMAワイヤ
15 後端レンズ群
16 当接リング
17,22 絶縁チューブ
18 駆動磁石
19,23 カシメ
20,62 駆動用ケーブル
21 グランド用SMAワイヤ
24 絶縁キャップ
25,55 カバー
26,63 グランド用ケーブル
27,28 熱収縮チューブ
29 アンカー
30 固定パイプ
31 送気送水チューブ
32a,32b 照明チューブ
33 アングルワイヤ
34 摺動レンズ枠
35 ストッパー
36 観察チューブ
42 収納リング
44 調節ピン
45 固定磁石
46,49 押圧バネ
50 枠バネ
51 固定リング
52 ガイドパイプ
53 切り欠き
54 空きスペース
61 ケーブル群
64 電磁コイル
65 磁性体リング
67 リング
101 内視鏡
102 操作部
103 挿入部
103a ユニバーサルコード
104 コネクタ部
105 光源装置
106 ビデオプロセッサ
107 モニタ
107a 表示画面
108 チューブ
109 湾曲部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向とは反対方向に前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ用磁石を、前記移動調整レンズ枠の摺動方向に対峙して設けたことを特徴とする撮像装置。 Using an actuator composed of a shape memory alloy wire formed of a shape memory alloy and an elastic body including a spring installed so that a force acts in a direction opposite to the contraction direction of the shape memory alloy wire, the lens is moved to the optical axis. An imaging device having a drive mechanism that slides in a direction,
A sliding magnet is attached to the tip of the shape memory alloy wire, and the magnet and a movement adjustment lens frame made of a magnetic material that holds the lens and slides in the optical axis direction cover the movement adjustment lens frame. The movement adjustment lens frame is arranged outside and inside the sliding lens frame for guiding the movement of the movement adjustment lens frame, and increases the moving speed of the movement adjustment lens frame in the direction opposite to the direction in which the shape memory alloy wire is pulled. An imaging apparatus , wherein a speed-up magnet is provided opposite to the sliding direction of the movement adjustment lens frame .
前記形状記憶合金ワイヤの先端に摺動用の磁石が取り付けられ、該磁石と、前記レンズを保持して光軸方向に摺動する磁性体の移動調整レンズ枠とが、該移動調整レンズ枠を覆って該移動調整レンズ枠の摺動をガイドする摺動レンズ枠の外と内とにそれぞれ配置され、前記形状記憶合金ワイヤが引く方向とは反対方向に前記移動調整レンズ枠の移動速度を増大させる速度アップ用磁石を、前記磁石の摺動方向に対峙して設けたことを特徴とする撮像装置。 Using an actuator composed of a shape memory alloy wire formed of a shape memory alloy and an elastic body including a spring installed so that a force acts in a direction opposite to the contraction direction of the shape memory alloy wire, the lens is moved to the optical axis. An imaging device having a drive mechanism that slides in a direction,
A sliding magnet is attached to the tip of the shape memory alloy wire, and the magnet and a movement adjustment lens frame made of a magnetic material that holds the lens and slides in the optical axis direction cover the movement adjustment lens frame. The movement adjustment lens frame is arranged outside and inside the sliding lens frame for guiding the movement of the movement adjustment lens frame, and increases the moving speed of the movement adjustment lens frame in the direction opposite to the direction in which the shape memory alloy wire is pulled. the speed-up magnets, IMAGING dEVICE you wherein the digits set to face in the sliding direction of the magnet.
前記移動調整レンズ枠の摺動範囲が変えられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の撮像装置。 Faces of the contact ring that contact the movement adjustment lens frame face each other, each having a tapered shape or a shape having a taper shape and a protrusion, and by rotating the movement adjustment lens frame, The contact position with the contact ring changes,
The imaging apparatus according to any one of claims 1-6, characterized in that the sliding range of the movable adjusting lens frame is changed.
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