JP5747363B2 - 撮像ユニットおよび内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、可動レンズを進退駆動する可動レンズ駆動ユニットを備えた撮像ユニットおよび内視鏡に関する。

生体の体内や構造物の内部などの観察が困難な箇所を観察するために、生体や構造物の外部から内部に導入可能であって、光学像を撮像するための撮像ユニットを具備した内視鏡が、例えば医療分野または工業分野において利用されている。

内視鏡の撮像ユニットは、被写体像を結像する対物レンズと、対物レンズの結像面に配設された一般にＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサなどの撮像素子を具備してなる。

例えば、ＪＰ特開２０１０−２４３１９５号公報には、可動レンズが設けられた可動レンズ保持枠を有し、この可動レンズ保持枠を進退移動させることで撮影倍率を変更する機能（変倍機能、ズーム機能）を備えた内視鏡が開示されている。このＪＰ特開２０１０−２４３１９５号公報には、内視鏡に内蔵されて、可動レンズの位置または変位を計測できる静電型エンコーダの技術が開示されている。

また、ＪＰ特許第４８０４３２５号（ＪＰ特開２００８−１５１９８８号公報）には、固定部材に対して光軸方向に移動可能なレンズ保持部材と、該レンズ保持部材をガイド部材に沿って光軸方向に駆動するボイスコイルモータとを有するレンズ鏡筒であって、ボイスコイルモータのヨークからの漏れ磁束を利用してレンズ保持部材をガイド部材に対して一方向に片寄せするよう付勢する技術が開示されている。

ところで、ＪＰ特開２０１０−２４３１９５号公報に開示されているような、従来の内視鏡では、挿入部の細径化が望まれている。そのため、従来の内視鏡では、可動レンズを保持した可動レンズ保持枠を進退駆動するアクチュエータの小型化が課題となっている。

しかしながら、可動レンズを進退駆動するアクチュエータを小型化に伴い、アクチュエータの駆動力が低出力となってしまう。そのため、従来の内視鏡では、アクチュエータを小型化すると、可動レンズ保持枠の摺動不良が生じる場合があり、安定した可動レンズの進退駆動が行えないという問題があった。

具体的には、従来の内視鏡では、可動レンズ保持枠が傾くことで引っ掛かってしまう現象、所謂こじりなどが生じる場合があり、このこじりなどが生じると低出力のアクチュエータでは可動レンズ保持枠を進退移動させるために必要な力量が足りず、スムーズな可動レンズの進退移動が行えない場合がある。

また、ＪＰ特許第４８０４３２５号（ＪＰ特開２００８−１５１９８８号公報）に開示されているような構成を内視鏡に用いた場合にも、種々の不具合が生じてしまう。ＪＰ特許第４８０４３２５号（ＪＰ特開２００８−１５１９８８号公報）に開示されているように可動レンズ保持枠を片寄せするためにボイスコイルモータの漏れ磁束を使用するための構成を内視鏡に適用すると、内視鏡の先端部に配置できるボイスコイルモータの大きさでは得られる磁束が少ないことから、可動レンズ保持枠を光軸方向に進退させるための駆動力（磁力）を充分に確保することができず、駆動力不足となり可動レンズ保持枠の進退制御が極めて困難になってしまう場合がある。

そこで、本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、低出力のアクチュエータでも可動レンズの動きをスムーズに行える小型な撮像ユニットおよびこの撮像ユニットを備えた内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の一態様の撮像ユニットは、被写体像を結像する対物光学系を有する撮像ユニットであって、前記対物光学系の一部を構成する可動レンズと、前記可動レンズを保持し、前記対物光学系に入光する撮影光軸に沿って進退自在に配設された可動レンズ保持枠と、前記可動レンズ保持枠を進退自在に収容保持する固定枠と、前記固定枠内で前記可動レンズ保持枠を前記撮影光軸に沿って進退移動するための駆動力を発生する、前記可動レンズ保持枠の周囲において前記光軸周りに巻回されたコイルおよび前記固定枠に固定された永久磁石を具備して構成されたボイスコイルモータ部である駆動部と、前記可動レンズ保持枠を前記撮影光軸に直交する一方向へ付勢するように配設され、前記可動レンズ保持枠の前記一方向の外形面一部を前記固定枠の内面へ押圧するよう湾曲形成され、前記駆動部へ給電するためのフレキシブル基板と、前記可動レンズ保持枠に固定された位置検出用磁石と、前記位置検出用磁石と前記光軸に直交する方向に所定の離間距離を有して対向配置され、前記位置検出用磁石の磁気から前記可動レンズ保持枠の前記固定枠に対する相対的な位置を検出する磁気検出部と、を具備しており、前記フレキシブル基板が前記位置検出用磁石と前記磁気検出部との前記所定の離間距離を保つように前記一方向へ前記可動レンズ保持枠を付勢する。

本発明の一態様の内視鏡は、被写体像を結像する対物光学系を有する撮像ユニットであって、前記対物光学系の一部を構成する可動レンズと、前記可動レンズを保持し、前記対物光学系に入光する撮影光軸に沿って進退自在に配設された可動レンズ保持枠と、前記可動レンズ保持枠を進退自在に収容保持する固定枠と、前記固定枠内で前記可動レンズ保持枠を前記撮影光軸に沿って進退移動するための駆動力を発生する、前記可動レンズ保持枠の周囲において前記光軸周りに巻回されたコイルおよび前記固定枠に固定された永久磁石を具備して構成されたボイスコイルモータ部である駆動部と、前記可動レンズ保持枠を前記撮影光軸に直交する一方向へ付勢するように配設され、前記可動レンズ保持枠の前記一方向の外形面一部を前記固定枠の内面へ押圧するよう湾曲形成され、前記駆動部へ給電するためのフレキシブル基板と、前記可動レンズ保持枠に固定された位置検出用磁石と、前記位置検出用磁石と前記光軸に直交する方向に所定の離間距離を有して対向配置され、前記位置検出用磁石の磁気から前記可動レンズ保持枠の前記固定枠に対する相対的な位置を検出する磁気検出部と、を具備しており、前記フレキシブル基板が前記位置検出用磁石と前記磁気検出部との前記所定の離間距離を保つように前記一方向へ前記可動レンズ保持枠を付勢する撮像ユニットを具備する。

上記記載の本発明によれば、低出力のアクチュエータでも可動レンズの動きをスムーズに行える小型な撮像ユニットおよびこの撮像ユニットを備えた内視鏡を実現可能である。

内視鏡の構成を示す図 撮像ユニットの構成を示し、長手一方向の縦断面図 撮像ユニットの構成を示し、図２とは異なる長手他方向の縦断面図 固定枠およびシールドカバーの構成を示す斜視図 シールドカバーの構成を示す斜視図 可動レンズ駆動ユニットの構成を示す斜視図 可動レンズ駆動ユニットの構成を示す分解斜視図 可動レンズユニットが固定枠に配設された状態を示す側面図 可動レンズユニットが固定枠に配設された状態を示す下面図 撮像ユニットの構成を示す横断面図 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った撮像ユニットの縦断面図

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、および各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。また、以下の説明においては、図の紙面に向かって見た上下方向を構成要素の上部および下部として説明している場合がある。

なお、図１は、内視鏡の構成を示す図、図２は撮像ユニットの構成を示し、長手一方向の縦断面図、図３は撮像ユニットの構成を示し、図２とは異なる長手他方向の縦断面図、図４は固定枠およびシールドカバーの構成を示す斜視図、図５はシールドカバーの構成を示す斜視図、図６は可動レンズ駆動ユニットの構成を示す斜視図、図７は可動レンズ駆動ユニットの構成を示す分解斜視図、図８は可動レンズユニットが固定枠に配設された状態を示す側面図、図９は可動レンズユニットが固定枠に配設された状態を示す下面図、図１０は撮像ユニットの構成を示す横断面図、図１１は図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った撮像ユニットの縦断面図である。

以下に、本発明の実施形態の一例を説明する。まず、図１を参照して、本発明に係る撮像ユニット１を具備する内視鏡１０１の構成の一例を説明する。本実施形態の内視鏡１０１は、人体など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構成を有する。なお、内視鏡１０１が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体であっても良いし、機械、建造物などの人工物であっても良い。

内視鏡１０１は、被検体の内部に導入される挿入部１０２と、この挿入部１０２の基端に位置する操作部１０３と、この操作部１０３の側部から延出する複合ケーブルとしてのユニバーサルコード１０４とで主に構成されている。

挿入部１０２は、先端に配設される先端部１１０、この先端部１１０の基端側に配設される湾曲自在な湾曲部１０９およびこの湾曲部１０９の基端側に配設され操作部１０３の先端側に接続される可撓性を有する可撓管部１０８が連設されて構成されている。なお、内視鏡１０１は、挿入部１０２に可撓性を有する部位を具備しない、所謂硬性鏡と称される形態のものであってもよい。

詳しくは後述するが、先端部１１０には、撮像ユニット１が設けられている。また、操作部１０３には、湾曲部１０９の湾曲を操作するためのアングル操作ノブ１０６が設けられている。また、操作部１０３には、後述するボイスコイルモータ部３０の動作を指示し、撮像ユニット１のズーム動作を行うためのレバースイッチであるズーム操作部１０７が配設されている。なお、ズーム操作部１０７は、ボリュームスイッチ、プッシュスイッチなどの他の形式であってもよい。

ユニバーサルコード１０４の基端部には、外部装置１２０に接続される内視鏡コネクタ１０５が設けられている。内視鏡コネクタ１０５が接続される外部装置１２０は、例えば、光源部、画像処理部およびモニタなどの画像表示部１２１を具備して構成されている。

また、内視鏡１０１は、ユニバーサルコード１０４、操作部１０３および挿入部１０２内に挿通された電気ケーブル１１５および外部装置１２０に設けられた光源部からの照明光を伝送する光ファイバ束（不図示）を具備している。

電気ケーブル１１５は、コネクタ部１０５と撮像ユニット１とを電気的に接続するように構成されている。コネクタ部１０５が外部装置１２０に接続されることによって、撮像ユニット１は、電気ケーブル１１５を介して外部装置１２０に電気的に接続される。この電気ケーブル１１５を介して、外部装置１２０から撮像ユニット１への電力の供給、および外部装置１２０と撮像ユニット１との間の通信が行われる。

外部装置１２０には、モータ駆動制御部１２０ａおよび画像処理部１２０ｂが設けられている。モータ駆動制御部１２０ａは、撮像ユニット１に設けられた詳しくは後述するボイスコイルモータ部３０の駆動を制御する構成を有している。

画像処理部１２０ｂは、撮像ユニット１から出力された撮像素子出力信号に基づいて映像信号を生成し、画像表示部１２１に出力する構成を有している。すなわち、本実施形態では、撮像ユニット１により撮像された光学像が、映像として画像表示部１２１に表示される。なお、画像処理部および画像表示部１２１の一部または全部が内視鏡１０１に配設される構成であっても良い。

また、光ファイバ束は、外部装置１２０の光源部から発せられた光を、先端部１１０の照明光出射部としての照明窓まで伝送するように構成されている。なお、光源部は、内視鏡１０１の操作部１０３または先端部１１０に配設される構成であってもよい。

次に、先端部１１０に設けられる撮像ユニット１の構成を説明する。
以下においては、撮影光の光軸Ｏに沿って撮像ユニット１から被写体へ向かう方向（図２および図３において左方）を前方（物体側）と称し、その反対の方向を後方（像側）と称するものとする。

本実施の形態の撮像ユニット１は、図２および図３に示すように、前方となる物体側から順に、第１のレンズ保持枠としての前群レンズ保持枠１１、第２のレンズ保持枠としての固定枠１２、第３のレンズ保持枠としての後群レンズ保持枠１３および撮像素子保持枠１４を具備している。これら前群レンズ保持枠１１、固定枠１２、後群レンズ保持枠１３または撮像素子保持枠１４は、圧入などされて嵌合されると共に、接着剤などにより互いが固着される。

前群レンズ保持枠１１は、第１の対物光学系としての前群レンズ１５を保持している。また、固定枠１２は、第２の対物光学系としての可動レンズ１６を保持して、光軸Ｏに沿って進退移動する可動レンズ保持枠２３を収容して進退自在に保持している。そして、後群レンズ保持枠１３は、第３の対物光学系としての後群レンズ１７を保持している。なお、固定枠１２および可動レンズ保持枠２３の詳細な構成については、後述する。

撮像素子保持枠１４は、撮像素子１０が後面に貼着されて、この撮像素子１０の受光部を保護する透明なカバー体としての光学部材１８を保持している。この撮像素子１０は、実装される撮像基板部１０ａが撮像ケーブル５３と接続されている。撮像ケーブル５３は、図１に示した電気ケーブル１１５内に挿通収容される。

なお、撮像素子１０は、入射される光に応じた電気信号を所定のタイミングで出力する複数の素子が面状の受光部に配列されたものであり、例えば一般にＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサなどと称される形式、あるいはその他の各種の形式の撮像素子が適用されるものである。撮像素子１０は、前群レンズ１５、可動レンズ１６および後群レンズ１７からなる対物レンズ群の結像面に受光部が位置するように配設される。

また、撮像ユニット１には、固定枠１２の外枠部分に先端部分が固着されて外装を形成し、内部の水密保持および電磁シールドのための金属板から形成されたシールドカバー１９が設けられている。また、撮像ユニット１は、シールドカバー１９の後端部内に撮像素子保持枠１４の中途まで接着剤などの充填剤５４が充填されて内部が水密保持される。なお、シールドカバー１９の詳細な構成については、後述する。

また、後群レンズ保持枠１３の外周には、ネジ溝が刻設された凸部１３ａが設けられている。この凸部１３ａには、螺合量によって後方向への移動位置を調整自在な調整リング２１が螺着される。

この調整リング２１は、前面部分が可動レンズ保持枠２３に設けられた、後述する板状の回転規制部２６の後端面に当接して可動レンズ保持枠２３の後方への移動を規制する。これにより、可動レンズ保持枠２３は、後方への移動量が調節されて、可動レンズ１６のレンズストロークが調整される。

本実施形態では一例として、可動レンズ１６が移動可能範囲の最も後側に位置している場合に撮影倍率が最も高くなり、可動レンズ１６が移動可能範囲の最も前側に位置している場合に撮影倍率が最も低くなる。換言すると、可動レンズ１６が最も前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、いわゆるワイド端の状態となり、可動レンズ１６が最も後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、いわゆるテレ端の状態となる。即ち、可動レンズ１６は、可動レンズ保持枠２３に設けられた回転規制部２６の後端部が調整リング２１に当接して停止される最も後方に位置した状態において、テレ端の状態となる。

次に、固定枠１２およびシールドカバー１９の詳細な構成について説明する。
固定枠１２は、図４に示すように、板状の前面部１２ａと、この前面部１２ａの上方部分および下方中途部分から後方へ延設される外形矩形状の筒部１２ｂと、を有している。固定枠１２の前面部１２ａには、前群レンズ保持枠１１が挿嵌する孔部１２ｃが穿設されている。

固定枠１２は、筒部１２ｂに、後述する可動レンズ駆動ユニット２０（図６および図７参照）が固定されて、この可動レンズ駆動ユニット２０の可動レンズ保持枠２３が筒部１２ｂ内で進退自在に配設される。なお、可動レンズ保持枠２３は、固定枠１２の筒部１２ｂ内において、光軸Ｏ周りの回転を規制された状態で光軸Ｏに沿って摺動可能に配設される。

固定枠１２の筒部１２ｂ上方の平面部分には、長手方向に沿った長孔１２ｄが形成されている。さらに、筒部１２ｂ上方の平面部分の内面側には、長孔１２ｄに連通し、可動レンズ保持枠２３に設けられる後述の板状の回転規制部２６を直進ガイドする凹部１２ｅが形成されている。

筒部１２ｂ下方の平面部分の内側には、可動レンズ保持枠２３に設けられる後述の位置検出用磁石３９の進退移動を妨げないようにするための凹部１２ｆが形成されている。また、筒部１２ｂ下方の一方の傾斜部には、ボイスコイルモータ部３０へ給電する配線基板としての後述のフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと記載）６０が挿通する長孔としてのＦＰＣ挿通孔部１２ｇが形成されている。

筒部１２ｂの左右には、筒部１２ｂを長手方向に沿って上下に２分割するように、スリット状に切欠かれた一対の永久磁石収容部１２ｈが形成されている。これら一対の永久磁石収容部１２ｈには、ボイスコイルモータ部３０の永久磁石３２が配置される（図２参照）。なお、永久磁石収容部１２ｈは、光軸Ｏを対称軸とした線対称の位置に設けられている。

筒部１２ｂの内面後方部分には、後群レンズ保持枠１３の先端部分が内嵌する凹部状の嵌合凹部１２ｉが形成されている。また、図４には、図示されていないが、筒部１２ｂの上部側の平面部分に磁気検出部５０が位置検出用磁石３９と光軸Ｏに直交する方向に所定の離間距離を有して対向配置される長溝１２ｊが形成されている（図９参照）。

以上のように構成された固定枠１２には、前面部１２ａの外形に沿って筒部１２ｂを覆い、後方側へ延設されて、撮像ユニット１の外装を形成するシールドカバー１９が固着される。このシールドカバー１９は、図５に示すように、固定枠１２の上方側を覆う第１のカバー体１９ａおよび固定枠１２の下方側を覆う第２のカバー体１９ｂの２つ金属板状部材を有して構成される。

シールドカバー１９は、固定枠１２への組み付け時に、第１のカバー体１９ａの下方側の斜面部１９ｃに第２のカバー体１９ｂの上方側の斜面部１９ｄが重畳するように接着固定される。シールドカバー１９の第１のカバー体１９ａは、筒部１２ｂ上方側の外表面と接触するように覆い、先端部分が前面部１２ａに接着される。

また、シールドカバー１９の第２のカバー体１９ｂは、先端部分が前面部１２ａに接着され、筒部１２ｂの下方側にリジット基板５１およびＦＰＣ６０を収容配置する空間部を形成する。さらに、第２のカバー体には、基端両側部から突起する矩形状の一対のケーブルホルダ１９ｅが形成されている。これら一対のケーブルホルダ１９ｅは、それぞれが内側に折込まれて、制御ケーブル５２をカシメ固定するためのものである。

次に、可動レンズ駆動ユニット２０の詳細な構成について説明する。
本実施の形態の可動レンズ駆動ユニット２０は、図６および図７に示すように、回転規制部２６、位置検出用磁石３９および位置検出用磁石保持部２７が設けられた可動レンズ１６を保持する可動レンズ保持枠２３と、ボイスコイルモータ部３０と、リジット基板５１と、ＦＰＣ６０と、を有して構成されている。

可動レンズ保持枠２３は、光軸Ｏに沿って進退移動される略円筒形状の部材であって、内部に可動レンズ１６を保持している。この可動レンズ保持枠２３は、レンズ保持部２３ａ、前後に設けられた外向フランジ状の摺動部２３ｂ、前後の摺動部２３ｂの間に設けられ、上下に２分されて前方へ延設されたコイル巻回部２３ｃおよび摺動部２３ｂおよびコイル巻回部２３ｃを上下に２分割する切り欠き部２３ｄを有して構成されている。

レンズ保持部２３ａには、光軸Ｏに沿って穿設された貫通孔が形成されており、この貫通孔内に可動レンズ１６が固定される。

摺動部２３ｂの上方には、上述した板状の回転規制部２６が嵌着される。また、摺動部２３ｂの下方には、位置検出用磁石保持部２７が固着される。この位置検出用磁石保持部２７は、ボイスコイルモータ部３０のコイル部３１との間に所定の隙間を形成して前後の摺動部２３ｂ下部を掛け渡すように嵌着される。

位置検出用磁石保持部２７の下面には、ここでは２つの位置検出用磁石３９が固着される。具体的には、位置検出用磁石保持部２７の下面には、２つの位置検出用磁石３９が、光軸Ｏに沿う方向（前後方向）に配列される。本実施形態では一例として、前方側の位置検出用磁石３９は、位置検出用磁石保持部２７側がＮ極、その反対側がＳ極となるように配設されており、後方側の位置検出用磁石３９は位置検出用磁石保持部２７側がＳ極、その反対側がＮ極となるように配設される。

この位置検出用磁石保持部２７は、回転規制部２６に対して周方向に１８０度ずれた位置に配設される。即ち、位置検出用磁石保持部２７は、回転規制部２６に対して光軸Ｏを点とする点対称位置であり、この光軸Ｏを挟んで回転規制部２６の反対側に配設される。なお、回転規制部２６の重さと、位置検出用磁石保持部２７および２つの位置検出磁石３９を合わせた重さと、を略同一にして、光軸Ｏに沿った上下方向の可動レンズ保持枠２３の重量バランスが一定となる（即ち重心が光軸Ｏ上に位置する）ように設定している。これにより、可動レンズ保持枠２３は、固定枠１２内において、光軸Ｏに対する傾きが抑制される。

２つの位置検出用磁石３９に対向する位置には、磁気検出部５０が配設される。磁気検出部５０は、ホール素子、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）などからなり、位置検出用磁石３９の磁界を検出可能である。磁気検出部５０は、固定枠１２に接着剤などで固着されるリジット基板５１上に配設される。

磁気検出部５０は、リジット基板５１の後方上面に設けられる接続端子（不図示）と半田などにより接続された制御ケーブル５２（図３参照）を介して、図１に示した外部装置１２０のモータ駆動制御部１２０ａと電気的に接続される。なお、この制御ケーブル５２は、撮像ケーブル５３と共に、図１に示した電気ケーブル１１５内に挿通収容されるものである。

磁気検出部５０は、可動レンズ保持枠２３に設けられた位置検出用磁石３９が光軸Ｏに沿った前後方向に相対的に移動することによって生ずる磁界の変化を検出する。そして、図１に示したモータ駆動制御部１２０ａは、磁気検出部５０によって検出された磁界の変化に基づいて、位置検出用磁石３９の光軸Ｏ方向の位置、すなわち可動レンズ保持枠２３の位置を算出する。

ボイスコイルモータ部３０は、図１に示したズーム操作部１０７の操作に応じ、可動レンズ保持枠２３を光軸Ｏに沿った前後方向に進退移動させるための駆動力を発生する駆動部（駆動手段）である。

具体的には、ボイスコイルモータ部３０は、図６および図７に示すように、可動レンズ保持枠２３のコイル巻回部２３ｃに巻回されるコイル部３１と、一対の永久磁石３２および一対のヨーク３３と、を有して構成されている。ボイスコイルモータ部３０は、いわゆるムービングコイル型のボイスコイルモータの形態を有している。なお、ボイスコイルモータの原理については公知であるため、その詳細な説明を省略するものとする。

コイル部３１は、可動レンズ保持枠２３のコイル巻回部２３ｃの周囲にリード線が巻回されて構成される。このコイル部３１は、可動レンズ保持枠２３の両側部に形成された一対の切り欠き部２３ｄの径方向外側に位置する箇所が略直線状となるように巻回されている。なお、コイル部３１が直線状に巻かれた箇所は、略平板状に見えることから、以下ではコイル部３１の平板状部３１ａと称するものとする。

そして、一対の永久磁石３２および一対のヨーク３３は、コイル部３１の平板状部３１ａに直交する方向の磁界を発生する磁気回路を形成する。なお、本実施形態では一例として、一対の永久磁石３２は、径方向内側の面（光軸Ｏに対向する面）がＮ極、径方向外側の面（光軸Ｏとは反対側の面）がＳ極となるように配設される。

また、一対の永久磁石３２の径方向外側の面には、磁性体からなるヨーク３３が配設される。このヨーク３３は、永久磁石３２の前後方向の両端を覆うようにして、コイル部３１の径方向内側に形成された隙間に挿通されるように配設される。なお、ヨーク３３は、可動レンズ保持枠２３が固定枠１２内において進退移動する際にコイル部３１と干渉しないように配設される。

以上に説明したように、永久磁石３２およびヨーク３３に囲まれたコイル部３１の平板状部３１ａは、平板状部３１ａに直交する方向の磁界の中に存在することになる。すなわち、永久磁石３２およびヨーク３３は、コイル部３１の平板状部３１ａにおけるリード線の巻回方向に直交する磁界を発生する。このため、本実施形態のボイスコイルモータ部３０は、コイル部３１に流す電流を制御することによって、可動レンズ保持枠２３を光軸Ｏに沿って移動させる駆動力を発生することができる構成となっている。

なお、ボイスコイルモータ部３０は、上述したＦＰＣ６０により給電される構成となっている。このＦＰＣ６０は、前方側にコイル部３１のリード線と半田などにより接続される接続端子が設けられたコイル接続部６１と、後方側に制御ケーブル５２（図３参照）に配設された配線ケーブルが半田などで接続される接続端子が設けられたケーブル接続部６２と、を有している。

これらコイル接続部６１およびケーブル接続部６２は、ＦＰＣ６０の一方の側部方向に延出するように幅広に形成されている。なお、コイル接続部６１は、コイル部３１のリード線と接続された後、コイル部３１と位置検出用磁石保持部２７との間に形成される隙間に配置されてコイル部３１下方の周部分と接着固定される。

リジット基板５１は、上述したように、一端側の上面部分に、位置検出用磁石３９の磁界を検出する、ここでは、矩形状の磁気検出部５０が配設されている。なお、磁気検出部５０は、位置検出用磁石３９に対して精度良く位置決めする必要がある。そのため、磁気検出部５０は、位置検出用磁石３９に対して所定の離間距離を有して体向配置されている。

以上のように構成された可動レンズ駆動ユニット２０は、図８および図９に示すように、ボイスコイルモータ部３０の一対のヨーク３３が固定枠１２の両側部に固着される。具体的には、一対のヨーク３３は、固定枠１２の永久磁石収容部１２ｈ内に永久磁石３２が収容されるように、永久磁石収容部１２ｈが形成される両側平面部と長手方向の縁辺部分が重畳して接着剤によって固定される。

なお、一対の永久磁石３２は、永久磁石収容部１２ｈ内に収容された状態において、ヨーク３３と接着剤または磁力によって固定される。これら一対の永久磁石３２および一対のヨーク３３は、図１０に示すように、光軸Ｏを点とする点対称となる位置に固定される。

ＦＰＣ６０は、固定枠１２の筒部１２ｂに形成されたＦＰＣ挿通孔部１２ｇに通され、前方側が湾曲されて折り返されて円弧状に湾曲されてリジット基板５１の下面に沿って後方へ延設するように変形される。即ち、ＦＰＣ６０は、リジット基板５１の下面とシールドカバー１９における下方側の第２のカバー体１９ｂ内面との間に形成される隙間に配置される。

リジット基板５１は、固定枠１２の筒部１２ｂの下面に接着固定される。このとき、リジット基板５１は、図９に示すように、矩形状の磁気検出部５０が固定枠１２の筒部１２ｂ下方の長溝１２ｊの前方に直角に形成された位置出し面１２ｋに先端面と一方の側面が面接触した状態で固定枠１２の筒部１２ｂに接着固定される。これにより、磁気検出部５０は、位置検出用磁石３９に対して精度良く位置決めされる。

なお、固定枠１２の筒部１２ｂ下方の長溝１２ｊには、磁気検出部５０による位置検出用磁石３９からの磁界の検出精度を高めるため、磁気検出部５０と位置検出用磁石３９が対向する位置に貫通孔１２ｌ（エル）が形成されている。

以上の説明から、本実施の形態の可動レンズ駆動ユニット２０は、図１０に示すように、ボイスコイルモータ部３０の永久磁石３１が固定枠１２に形成された永久磁石収容部１２ｈ内に収容されるように、ヨーク３３が固定枠１２の両側部に接着固定されている。このため、永久磁石３２およびヨーク３３は、固定枠１２内に略収まった状態となっている。

そして、可動レンズ保持枠２３は、永久磁石３２の径方向内側に位置する領域に切り欠き部２３ｄが形成され、この切り欠き部２３ｄに平板状部３１ａを有するコイル部３１がリード線の巻回により形成される。この平板状部３１ａは、コイル部３１の外径よりも内側に位置する。これにより、本実施形態では、永久磁石３２およびヨーク３３を、より径方向内側に寄せて配設することが可能となり、より小さいボイスコイルモータ部３０とすることができる。

このようにボイスコイルモータ部３０をより小さくできるため、可動レンズ駆動ユニット２０を小型なものにすることができる。その結果、本実施の形態の撮像ユニット１も小型化することができ、挿入部１０２の先端部１１０がより細径な内視鏡１０１を実現可能となる。

一方、撮像ユニット１は、可動レンズ駆動ユニット２０のボイスコイルモータ部３０を小型化することで低出力となり、可動レンズ保持枠２３を進退移動させる動力が低下してしまう。そのため、本実施の形態の撮像ユニット１は、図１０および図１１に示すように、可動レンズ保持枠２３がボイスコイルモータ部３０のコイル部３１を介して湾曲形成されたＦＰＣ６０の反力Ｆを受けて、ここでは上方側へ常に押圧された状態としている。即ち、可動レンズ保持枠２３は、ＦＰＣ６０の反力Ｆを受けて、光軸Ｏに直交する一方向、ここでは紙面に向かって見た下方から上方へ押し付けられ、前後に設けられた摺動部２３ｂの外形面の一部が付勢方向に向けて常に固定枠１２の内面に押し当てられた状態となる。

これにより、可動レンズ保持枠２３は、光軸Ｏに対して傾くことなく、所謂、こじりなどの発生が防止され、固定枠１２内で光軸Ｏに対して常に一定の姿勢が保たれた状態となる。その結果、可動レンズ保持枠２３は、滑らかに固定枠１２内で光軸Ｏに沿って進退移動することができる。

なお、ＦＰＣ６０は、可動レンズ保持枠２３を付勢するために一定の円弧状のＲ形状が必要とされ、その延設方向によっては撮像ユニット１が大型化してしまう。そのため、ホ実施の形態では、可動レンズ保持枠２３に設けられたコイル部３１の下部にコイル接続部６１を接着し、可動レンズ保持枠２３の径方向にずれた位置からリジット基板５１の下面に沿って後方に延設させている。これにより、撮像ユニット１の大型化を防止している。

以上の説明から、本実施の形態の撮像ユニット１は、低出力のボイスコイルモータ部３０であっても、可動レンズ保持枠２３の摺動不良が発生することなく、スムーズに可動レンズ保持枠２３を進退駆動することができる。

さらに、撮像ユニット１は、進退移動する可動レンズ保持枠２３がＦＰＣ６０からの付勢力Ｆを受けて固定枠１２内での姿勢が保たれるため、光軸Ｏに沿った可動レンズ１６の位置がずれることなく安定する。そのため、撮像ユニット１は、ズーム機能などの光学性能も安定するという利点もある。

なお、本実施の形態の撮像ユニット１の撮像素子１０は、一例として、ＦＰＣ６０によって可動レンズ保持枠２３が付勢される方向が受光する観察像の上部方向と一致するように設定されている。即ち、画像表示部１２１に表示される観察画像の上方側と一致する方向にＦＰＣ６０がレンズ保持枠２３を付勢するように設定されている。

ところで、内視鏡１０１は、挿入部１０２の姿勢が観察画像の上下方向が鉛直上下方向と合わされた状態とされて被検体に導入される場合が多い。このとき、ＦＰＣ６０は、可動レンズ保持枠２３を重力方向（鉛直下方）に抗して付勢する状態となる。これにより、ＦＰＣ６０は、ボイスコイルモータ部３０のコイル部３１、回転規制部２６、位置検出用磁石保持部２７および２つの位置検出用磁石３９を含めた可動レンズ保持枠２３の重量を打ち消す方向に付勢することになる。

従って、挿入部１０２の先端部１１０の姿勢を画像表示部１２１に表示された観察画像の上下方向に合わせたときに、固定枠１２に対する可動レンズ保持枠２３の摺動抵抗が低減するという利点もある。

また、挿入部１０２に設けられた湾曲部１０９を湾曲操作によって、撮像ユニット１に加速度が生じても、ＦＰＣ６０が常に可動レンズ保持枠２３を一方へ付勢しているため、安定した可動レンズ保持枠２３の進退駆動することができる。

さらに、可動レンズ保持枠２３には、上述したように、２つの位置検出用磁石３９が設けられている。これら２つの位置検出用磁石３９は、磁性体からなる金属板から形成されたシールドカバー１９のうち、下方側の第２のカバー体１９ｂに対向しており、この第２のカバー体１９ｂ側に引き寄せられる。これに対して、ＦＰＣ６０は、２つの位置検出用磁石３９が第２のカバー体１９ｂ側に引き寄せられる磁力に抗して可動レンズ保持枠２３を一方へ付勢する。こうして可動レンズ保持枠２３は、固定枠１２に対する摺動抵抗が低減されて安定した進退駆動が行える。さらに、２つの位置検出用磁石３９と磁気検出部５０との光軸Ｏに直交した方向の離間距離が保たれるため、磁気検出部５０による安定した可動レンズ保持枠２３の位置検出が行えるという利点もある。

なお、ＦＰＣ６０は、可動レンズ保持枠２３を一方へ付勢する最適な反力Ｆを得るため、ボイスコイルモータ部３０のコイル部３１、回転規制部２６、位置検出用磁石保持部２７および２つの位置検出用磁石３９を含めた可動レンズ保持枠２３の重量に応じて材質、肉厚および幅が設定されるものである。特に、ＦＰＣ６０による付勢力Ｆは、コイル部３１、回転規制部２６、位置検出用磁石保持部２７および２つの位置検出用磁石３９を含めた可動レンズ保持枠２３の重量に釣り合うように設定されることが好適である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う撮像ユニットおよび内視鏡もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本出願は、２０１３年６月１９日に日本国に出願された特願２０１３−１２８８３６号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、特願２０１３−１２８８３６号の明細書、特許請求の範囲、および図面に引用されたものである。

Claims (3)

1. 被写体像を結像する対物光学系を有する撮像ユニットであって、
   前記対物光学系の一部を構成する可動レンズと、
   前記可動レンズを保持し、前記対物光学系に入光する撮影光軸に沿って進退自在に配設された可動レンズ保持枠と、
   前記可動レンズ保持枠を進退自在に収容保持する固定枠と、
   前記固定枠内で前記可動レンズ保持枠を前記撮影光軸に沿って進退移動するための駆動力を発生する、前記可動レンズ保持枠の周囲において前記光軸周りに巻回されたコイルおよび前記固定枠に固定された永久磁石を具備して構成されたボイスコイルモータ部である駆動部と、
   前記可動レンズ保持枠を前記撮影光軸に直交する一方向へ付勢するように配設され、前記可動レンズ保持枠の前記一方向の外形面一部を前記固定枠の内面へ押圧するよう湾曲形成され、前記駆動部へ給電するためのフレキシブル基板と、
   前記可動レンズ保持枠に固定された位置検出用磁石と、
   前記位置検出用磁石と前記光軸に直交する方向に所定の離間距離を有して対向配置され、前記位置検出用磁石の磁気から前記可動レンズ保持枠の前記固定枠に対する相対的な位置を検出する磁気検出部と、
   を具備しており、
   前記フレキシブル基板が前記位置検出用磁石と前記磁気検出部との前記所定の離間距離を保つように前記一方向へ前記可動レンズ保持枠を付勢することを特徴とする撮像ユニット。
2. 前記固定枠の外形に沿って前記固定枠を覆うように配設されたシールドカバーを備え、
   前記位置検出用磁石が磁力によって前記シールドカバーに引き寄せられる前記光軸に直交する方向に抗して前記一方向へ前記可動レンズ保持枠を付勢することを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記請求項１または請求項２に記載の撮像ユニットを具備する内視鏡。

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