WO2023084656A1

WO2023084656A1 - 光学ユニット及び内視鏡

Info

Publication number: WO2023084656A1
Application number: PCT/JP2021/041420
Authority: WO
Inventors: 純哉原田
Original assignee: オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2023-05-19

Abstract

本発明の光学ユニットは、筒状をなす固定部と、固定部の内部を移動可能に設けられ、レンズを保持する筒状の可動部と、固定部と可動部との間に介在し、可動部の移動に伴って摺動する第１摺動部材と、固定部と可動部との間、かつ第１摺動部材とは異なる位置に介在し、可動部の移動に伴って摺動する第２摺動部材と、固定部に設けられるコイル、及び、可動部に設けられる磁石を有し、可動部を前記レンズの光軸の方向に、固定部に対して移動させる駆動部と、可動部の外部に設けられ、磁石に付勢力を発生させることによって可動部を固定部側に引き付ける付勢力を発生させる付勢部材と、を備える。

Description

光学ユニット及び内視鏡

　本発明は、光学ユニット及び内視鏡に関する。

　従来、可動レンズが設けられた可動部を有し、この可動レンズ部を固定部に対して進退移動させることによって撮影倍率を変更するズーム機能やフォーカスを合わせるフォーカシング機能として、コイル及び磁石を用いた電磁駆動式アクチュエータ、すなわちボイスコイルモータを利用した技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第６６７８１６３号公報

　ところで、光学ユニットには、耐久性や移動精度の観点から、固定部に対して可動部を円滑に移動させることが求められる。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、固定部に対して可動部を円滑に移動させることができる光学ユニット及び内視鏡を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光学ユニットは、筒状をなす固定部と、前記固定部の内部を移動可能に設けられ、レンズを保持する可動部と、前記固定部と前記可動部との間に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第１摺動部材と、前記固定部と前記可動部との間、かつ前記第１摺動部材とは異なる位置に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第２摺動部材と、コイル、及び、磁石を有し、前記可動部を前記レンズの光軸の方向に、前記固定部に対して移動させる駆動部と、前記可動部の外部に設けられ、前記磁石に付勢力を発生させることによって前記可動部を前記固定部側に付勢する付勢力を発生させる付勢部材と、を備える。

　また、本発明にかかる光学ユニットは、上記発明において、前記第１摺動部材に対して当該光学ユニットの光軸方向に並べて設けられ、前記固定部と前記可動部との間に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第３摺動部材、をさらに備える。

　また、本発明にかかる光学ユニットは、上記発明において、前記第１～第３摺動部材は、各摺動部材の重心を結んでなる三角形内に、前記可動部の重心が存在する位置に設けられる。

　また、本発明にかかる光学ユニットは、上記発明において、前記磁石は、前記可動部の互いに異なる外周面に設けられる三組の第１及び第２磁石を有し、前記第１及び第２磁石は、それぞれ前記可動部の径方向に着磁され、磁極が互いに逆向きである。

　また、本発明にかかる光学ユニットは、上記発明において、前記第１摺動部材は、前記付勢部材から前記磁石が受ける付勢力によって、前記可動部において、当該第１摺動部材のまわりの回転モーメントが発生する位置に設けられる。

　また、本発明にかかる光学ユニットは、上記発明において、前記固定部には、前記第１及び第２摺動部材の移動を案内する第１及び第２レール部と、該第１及び第２レール部に対し、当該固定部の中心軸を経て対向する位置に、前記磁石の一部を収容する貫通孔とが形成される。

　また、本発明にかかる光学ユニットは、上記発明において、前記駆動部は、当該光学ユニットの光軸方向に並ぶ複数の前記コイルを有し、前記コイル間に設けられ、前記可動部の位置を検出するための検出信号を出力する検出素子、を備える。

　また、本発明にかかる内視鏡は、被検体の内部に挿入されて該被検体の内部を観察する内視鏡であって、光学ユニットと、前記光学ユニットが導光した光を電気信号に変換する撮像素子と、前記光学ユニットの駆動を制御する制御部と、を備え、前記光学ユニットは、筒状をなす固定部と、前記固定部の内部を移動可能に設けられ、レンズを保持する可動部と、前記固定部と前記可動部との間に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第１摺動部材と、前記固定部と前記可動部との間、かつ前記第１摺動部材とは異なる位置に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第２摺動部材と、コイル、及び、磁石を有し、前記可動部を前記レンズの光軸の方向に、前記固定部に対して移動させる駆動部と、前記可動部の外部に設けられ、前記磁石に付勢力を発生させることによって前記可動部を前記固定部側に付勢する付勢力を発生させる付勢部材と、を備える。

　本発明によれば、固定部に対して可動部を円滑に移動させることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの構成を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの構成を示す分解斜視図（その１）である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの構成を示す分解斜視図（その２）である。図４は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの構成を示す平面図である。図５は、図４に示す光学ユニットのＡ－Ａ線断面図（その１）である。図６は、図４に示す光学ユニットのＡ－Ａ線断面図（その２）である。図７は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の構成を示す斜視図（その１）である。図８は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の一部を拡大した図である。図９は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の構成を示す斜視図（その２）である。図１０は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の一部の構成を示す斜視図である。図１１は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの可動部の構成を示す斜視図（その１）である。図１２は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの可動部の構成を示す斜視図（その２）である。図１３は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの可動部の構成を示す斜視図（その３）である。図１４は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの断面図である。図１５は、各ボールの移動と、可動部の重心とについて説明する図である。図１６は、軸Ｃを通過し、かつ軸Ｃと平行な平面を切断面とする切断面におけるボイスコイルモータのみの構成を示した図である。図１７は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットにおいて加わる荷重の説明をするための図である。図１８は、各ボールと、付勢力との位置関係を説明するための図である。図１９は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の製造について説明するための図である。図２０は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡を備えた内視鏡システムの構成を示す図である。

（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの構成を示す斜視図である。図２及び図３は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの構成を示す分解斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの構成を示す平面図である。図５及び図６は、図４に示す光学ユニットのＡ－Ａ線断面図である。図５は、可動部３が像側に移動している場合の一例を示す。図６は、可動部３が物体側に移動している場合の一例を示す。

　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。以下、光学ユニット１を通過する軸Ｃが、当該光学ユニット１の光軸と一致する例について説明する。以下、軸Ｃ方向において、物体側と反対側のことを像側という。図１に示す光学ユニット１では、左側を物体側、右側を像側とする。また、各部材の中心軸も軸Ｃと称することがある。これは、組み付け時に当該部材の中心軸が軸Ｃと一致するためである。

　固定部２は、固定部本体２０と、固定部本体２０の物体側に取り付けられ、可動部３が保持する可動レンズ群Ｇｖよりも物体側に位置する物体側固定レンズ群Ｇｆを保持する前枠部４と、固定部本体２０の像側に取り付けられ、可動レンズ群よりも像側に位置する像側固定レンズ群Ｇｂを保持する後枠部５と、固定部本体２０、可動部３及び後枠部５を収容する収容部６とを有する。

　図７は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の構成を示す斜視図である。図８は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の一部を拡大した図である。図９は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の構成を示す斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の一部の構成を示す斜視図である。固定部本体２０は、筒形状の部材からなり、軸Ｃが筒内部の中心を通過する。固定部本体２０は、軸Ｃを中心軸とする第１筒部２１と、第１筒部２１の一端から軸Ｃ方向に延びる第２筒部２２とを有する。

　第１筒部２１は、外周部の像側の端部が、突出してなる段付き形状をなす。第１筒部２１は、一部が収容部６に収容されるとともに、段部が収容部６に当接する。

　第２筒部２２は、外周のなす径が、第１筒部２１の外周のなす径よりも小さい筒状をなす。第２筒部２２の側面には、軸Ｃと直交する方向（径方向）に貫通する三つの貫通孔２０ａが形成される（図９参照）。また、第２筒部２２の内周面には、軸Ｃ方向に延びる三つのレール部（レール部２３～２５）が形成される（図１０参照）。貫通孔３０ａ及びレール部２３～２５は、軸Ｃと直交する平面を切断面とする断面において、周方向に沿って１２０°ごとに等間隔でそれぞれ形成される。貫通孔３０ａ及びレール部２３～２５は、第２筒部２２の周方向において交互に配設される。レール部２３～２５は、軸Ｃに対して貫通孔２０ａと対向する。

　また、第２筒部２２の軸Ｃ方向の中央部には、該第２筒部２２の外周を取り囲むリング状部材７が設けられる（図７参照）。リング状部材７の外周の一部には、凹形状をなす収容溝７ａが形成される。収容溝７ａには、可動部３の位置を検出するための検出信号を出力する検出素子９が配設される。検出素子９が収容溝７ａに設けられることによって、検出素子９は、軸Ｃ方向において、後述する第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂの間に位置する。検出素子９は、基板９ａに接続する。基板９ａは、位置検出を実行する制御基板（図示略）に接続する。検出素子９は、例えば磁気検出器によって構成される。磁気検出器は、例えばホール素子や磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いて実現される。磁気検出器は、収容溝７ａ収容されて固設される。磁気検出器が検出した検出信号に基づいて可動部３の位置を的確に検出することができる。検出信号は、磁石１２の磁気に関するものであり、例えば磁界方向や、磁界強度を示す情報を含む。

　前枠部４は、物体側固定レンズ群Ｇｆを保持する。物体側固定レンズ群Ｇｆは、対物レンズＬｆ１を含む複数のレンズ（ここでは対物レンズＬｆ１及びレンズＬｆ２）が、軸Ｃ方向に並んでなる。

　後枠部５は、像側固定レンズ群Ｇｂを保持する。像側固定レンズ群Ｇｂは、複数のレンズ（レンズＬｂ１、Ｌｂ２）が、軸Ｃ方向に並んでなる。

　図１１～図１３は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの可動部の構成を示す斜視図である。可動部３は、軸Ｃ方向から見て外縁が六角形状をなす筒形状の部材からなる。可動部３は、可動レンズ群Ｇｖを保持する。可動レンズ群Ｇｖは、例えば一つ又は複数のレンズ（ここではレンズＬｖ１）が、軸Ｃ方向に並んでなる。

　可動部３は、外表面に設けられ、外部に向けて突出する第１突起部３０、第２突起部３１及び第３突起部３２を有する。第１突起部３０、第２突起部３１及び第３突起部３２は、可動部３の外表面を構成する六つの面のうち、互いに異なる面であって、互いに隣接しない面にそれぞれ設けられる。すなわち、第１突起部３０、第２突起部３１及び第３突起部３２は、可動部３の外表面を構成する六つの面に対し、一面の間隔を空けて配置される。

　第１突起部３０は、光学ユニット１に組付けられた際に、レール部２３に収容される。第１突起部３０は、凹部３０ａを有する。凹部３０ａは、可動部３の周方向の一端が開放する溝形状をなす。第１突起部３０は、軸Ｃ方向に二つ並べて設けられる。

　第２突起部３１は、光学ユニット１に組付けられた際に、レール部２４に収容される。第２突起部３１は、凹部３１ａを有する。凹部３１ａは、可動部３の周方向の一端が開放する溝形状をなす。

　凹部３０ａの軸Ｃ方向の距離ｄ₁は、可動部３の移動距離以上に設定される。
　また、凹部３１ａの軸Ｃ方向の距離ｄ₂は、可動部３の移動距離以上に設定される。
　なお、距離ｄ₁及びｄ₂は、移動距離以上に設定されていれば、互いに同じであってもよいし、互いに異なる距離であってもよい。

　第３突起部３２は、軸Ｃに対して垂直な方向に延びる柱状をなす。

　図１４は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの断面図である。なお、図１４は、軸Ｃと直交する軸Ｎを境界として切断面が異なる断面を示す。
　各凹部３０ａと、レール部２３との間には、第１ボール８ａがそれぞれ介在する。なお、一方の凹部３０ａに収容される第１ボール８ａが第１摺動部材に相当し、他方の凹部３０ａに収容される第１ボール８ａが第３摺動部材に相当する。
　また、凹部３１ａとレール部２４との間には、第２ボール８ｂが介在する。凹部３１ａに収容される第２ボール８ｂが第２摺動部材に相当する。

　可動部３が固定部本体２０に収容された状態では、各第１ボール８ａが、凹部３０ａと、第２筒部２２のレール部２３とに挟み込まれる。この際、一方の第１ボール８ａが、レール部２３の壁面に当接し、他方の第１ボール８ａもレール部２３の壁面に当接する。

　第３突起部３２は、可動部３が固定部本体２０に収容される状態において、レール部２５内に位置する。

　続いて、ボイスコイルモータ１０の構成を説明する。ボイスコイルモータ１０は、固定部２の固定部本体２０に配置されたコイル１１と、コイル１１に対向して可動部３に配置された磁石１２と、を有する（例えば、図２、図３及び図１４を参照）。ボイスコイルモータ１０は、駆動部として機能する。

　コイル１１は、固定部本体２０の第２筒部２２の外周に巻かれる第１コイル１１ａと、第１コイル１１ａの軸Ｃ方向に並べて配置され、固定部本体２０の第２筒部２２の外周に巻かれる第２コイル１１ｂと、を有する（例えば、図７参照）。第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂとの間には、リング状部材７が配置される。なお、コイル１１は、予め巻かれたものを後から配設してもよい。軸Ｃ方向に隣り合う第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂは、電気的に直列で接続されることが好ましいが、並列に接続されてもよい。

　第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂは、それぞれ固定部本体２０の貫通孔２０ａに対向する平面部１１ａｐ及び１１ｂｐをそれぞれ有する。また、第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂは、第２筒部２２に対向する円筒部１１ａｔ及び１１ｂｔをそれぞれ有する。第１コイル１１ａは、軸Ｃと直交する断面において、三つの平面部１１ａｐと三つの円筒部１１ｂｔとが交互に配置される形状をなす。同様に、第２コイル１１ｂは、軸Ｃと直交する断面において、三つの平面部１１ｂｐと三つの円筒部１１ｂｔとが交互に配置される形状をなす。

　磁石１２は、第１コイル１１ａの平面部１１ａｐ及び第２コイル１１ｂの平面部１１ｂｐの内側において平面部１１ａｐ及び１１ｂｐとそれぞれ対向するとともに、軸Ｃ方向に並べて配置される平板状の第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂを三つずつ有する。三組の第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂは、軸Ｃと直交する平面を切断面とする断面において、周方向に沿って１２０°ごとに等間隔で配設される。各組の磁石が等間隔な配置を取ることによって、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る。その結果、ボイスコイルモータ１０では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。なお、本実施の形態１では、軸Ｃのまわりに１２０°毎に磁石１２を設置したが、異なる角度間隔で磁石１２を設置してもよい。

　第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂの軸Ｃ方向の幅の合計は、第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂの軸Ｃ方向の幅の合計よりも短いことが好ましい。この条件を満たすことによって、可動部３の移動範囲内で、第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂを常に第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させることができる。

　図１５は、各ボールの移動と、可動部の重心とについて説明する図である。図１５は、軸Ｃと、第１ボール８ａの重心及び第２ボール８ｂの重心を結ぶ線分（例えば図１４に示す線分Ｑ）とに対して垂直な方向（例えば図１４の左斜め上から軸Ｃに向かう方向）からみた各ボールの配置であって、可動部３の移動後の各ボールの配置の一例を示す。図１５では、可動部３の移動範囲における中央に位置するボール（実線）と、可動部３が中央から像側及び物体側にそれぞれ移動した位置のボール（破線）とを示している。二つの第１ボール８ａ及び第２ボール８ｂは、各第１ボール８ａの重心と、第２ボール８ｂの重心とを結んでなる三角形において、可動部３の位置によらず、三角形の内部に可動部３の重心Ｂが存在する位置に設けられる。

　図１６は、軸Ｃを通過し、かつ軸Ｃと平行な平面を切断面とする切断面におけるボイスコイルモータのみの構成を示した図である。図１６は、軸Ｃを境界として切断面が異なる。軸Ｃ方向に組をなす第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂとは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。図１６に示す場合、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極としている。この場合、第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂの磁気分極方向は、軸Ｃに対して直交する（図１６に示す白抜き矢印Ｓ参照）。なお、一層一般に第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂの磁気分極方向は、軸Ｃと交差する方向であればよい。

　本実施の形態１において、コイル１１は、第１磁石１２ａの組と第２磁石１２ｂの組の間で巻回方向が反転することが好ましい。例えば、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。又は、第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂとの巻回方向を同一とし、電流方向を逆にして第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂとを接続してもよい。この場合、第１コイル１１ａを、図１１に示す矢印Ｂの方向に電流を流したとき、第２コイル１１ｂには矢印Ｂと逆方向に電流が流れればよい。

　また、収容部６の外部には、収容溝６ａが形成される。収容溝６ａには、付勢部材である磁性体１３が設けられる。磁性体１３は、磁力によって磁石１２を引き付けることによって、可動部３を固定部本体２０側に引き付ける。なお、付勢部材としてはこれに限らず、可動部３を固定部本体２０側に引き付けることができればよい。例えば、鉄などの金属であってもよい。また、付勢部材は、当該付勢部材に対して磁石１２が離れる方向に付勢力を加えて、可動部３を固定部本体２０側に引き付ける構成としてもよい。

　ここで、可動部３が固定部本体２０に収容された状態では、可動部３と固定部本体２０とは直接接触しておらず、軸Ｃ方向からみた相対的な位置関係は、二つの第１ボール８ａ及び第２ボール８ｂを経て可動部３と固定部本体２０との位置が固定される。

　図１７は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットにおいて加わる荷重の説明をするための図である。なお、図１７は、図１４と同様、軸Ｃと直交する軸Ｎを境界として切断面が異なる断面を示す。光学ユニット１では、磁石１２（図１７では第１磁石１２ａ）が、磁性体１３の磁力によって付勢力Ｙ₀を受け、磁性体１３側に引き付けられる。この引き付けによって、可動部３には、第１ボール８ａのまわりの回転モーメントＹ₁が加わる。この際、可動部３には、付勢力Ｙ₀によって、第１突起部３０が第１ボール８ａをレール部２３側に押し付ける押圧力Ｙ₂が加わるとともに、回転モーメントＹ₁によって、第２突起部３１が第２ボール８ｂをレール部２４側に押し付ける押圧力Ｙ₃が加わる。

　図１８は、各ボールと、付勢力との位置関係を説明するための図である。図１８は、軸Ｎと平行かつ軸Ｃを通過する平面ＮへＹ₀方向に投影した、二つの第１ボール８ａと、第２ボール８ｂとの位置関係の一例を示す図である。二つの第１ボール８ａと、第２ボール８ｂとのの重心同士を結ぶ線分によって形成される三角形（図１８の破線）において、第２ボール８ｂには、付勢力Ｙ₀と直交する成分のみ（押圧力Ｙ₃のみ）が加わる。このため、付勢力Ｙ₀が、第１ボール８ａ間の線分（破線）上の位置から、各第１ボール８ａに対して加わることになる。なお、各第１ボール８ａに対して加わる付勢力Ｙ₀の成分比は、各第１ボール８ａの相対的な位置（可動部３の位置）によって変わる。各第１ボール８ａの位置に対し、軸Ｃ方向の中央位置に付勢力Ｙ₀の作用点が位置することによって、各第１ボール８ａに対して加わる付勢力Ｙ₀の成分比が均等にすることができる。この押圧力Ｙ₂の付加によって、磁性体１３からの付勢力Ｙ₀のうちの押圧力Ｙ₂方向の成分を効率的に利用し、固定部本体２０に対して可動部３の位置を安定させることができる。

　以上の構成を有する光学ユニット１では、第１コイル１１ａの巻かれた固定部本体２０の径方向内側に、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（図１６参照）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の径方向の外側の面１２１ａ及び第２磁石１２ｂの径方向の外側の面１２１ｂを平面状とすることで、光学ユニット１の組み立てを容易に行うことが可能となる。

　また、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、固定部２に対して可動部３が軸Ｃ方向に移動する。例えば、第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂにそれぞれ流す電流を制御することによって、可動部３を固定部２に対して移動させることができる。この際、可動部３の移動に連動して、第１ボール８ａ及び第２ボール８ｂが摺動（ここでは回転）する。第１ボール８ａ及び第２ボール８ｂの回転によって、固定部本体２０と可動部３との間の摩擦が軽減される。なお、可動部３が固定部２に対して移動している状態でも、磁石１２の径方向の外側の面は、固定部本体２０の貫通孔２０ａ内に配置される。

　ここで、固定部本体２０の製造について、図１９を参照して説明する。図１９は、本発明の実施の形態１に係る光学ユニットの固定部本体の製造について説明するための図である。固定部本体２０において、例えば、切削部材５０によって、レール部２３～２５を形成する。固定部本体２０は、貫通孔２０ａの向かいにレール部２３～２５がそれぞれ形成されるため、貫通孔２０ａに切削部材５０を挿入してレール部２３～２５を形成することによって、レール部２３～２５を簡易に形成することができる。

　以上説明した本発明の実施の形態１によれば、固定部２と可動部３との間に第１ボール８ａ及び第２ボール８ｂを介在させて、ボールの回転によって固定部２に対して可動部３が移動させることによって、固定部２に対して可動部３（可動レンズ）部を円滑に移動させることができる。

　また、本実施の形態１によれば、検出素子９が軸Ｃ方向において第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂの間に位置するため、コイル１１の漏れ磁界の影響が低減され、漏れ磁界に起因する検出精度の低下が抑制される。特に、可動部３の移動によって検出素子９と磁石１２（第１磁石１２ａ又は第２磁石１２ｂ）とが離れた場合に、漏れ磁界の影響が大きくなるが、本実施の形態１では、検出素子９が漏れ磁界の影響を受けにくい配置のため、検出精度を確保することができる。また、検出素子９をコイル間に設けることによって、検出素子９がコイル１１の径方向外側に配置される場合と比して小型化することができる。

　また、本実施の形態１によれば、固定部２を固定部本体２０、前枠部４及び後枠部５を用いて構成することによって、部品点数及び組み立て工程を少なくするとともに設計の自由度を増加させることができ、低コスト化を実現することが可能となる。

　また、本実施の形態１によれば、コイル１１は、軸Ｃを中心に巻かれているので、可動部３の摺動軸とボイスコイルモータ１０によって発生される推進力の作用軸とを同一にすることができ、安定して駆動することが可能となる。

　また、本実施の形態１によれば、磁石１２は、軸Ｃに対して対称に複数配置されるので、安定して駆動力を増加させることが可能となる。

　また、本実施の形態１によれば、磁石１２は、軸Ｃ方向に隣り合い、磁気分極方向が互いに反対方向である第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂからなる組を複数有し、複数の第１磁石１２ａは、同一の磁気分極方向を有し、コイル１１は、複数の第１磁石１２ａに対向する第１コイル１１ａと、複数の第２磁石１２ｂに対向し、第１コイル１１ａに接続される第２コイル１１ｂと、を有し、第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂは、電流の流れる方向が逆であるため、駆動力を増加させることが可能となる。

（実施の形態２）
　図２０は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡を備えた内視鏡システムの構成を示す図である。同図に示す内視鏡システム１００は、内視鏡９０と、制御装置９４と、表示装置９６とを備える。内視鏡９０は、上述した光学ユニット１を備える。本実施の形態２では、例えば実施の形態１に係る光学ユニット１を備えるものとして説明する。

　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。換言すれば、内視鏡９０は、医療用内視鏡でもよいし、工業用内視鏡でもよい。

　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コード９３と、を備える。

　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、被写体からの光を集光して該被写体を撮像する撮像部８０が設けられている。撮像部８０は、被写体からの光を集光する光学ユニット１と、光学ユニット１が集光した光を光電変換して出力する撮像素子とを有する。撮像素子は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳを用いて構成される。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。

　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、上述したボイスコイルモータ１０の作動を指示し、光学ユニット１におけるズーム作動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。

　ユニバーサルコード９３は、操作部９２と制御装置９４とを接続する部材である。内視鏡９０は、ユニバーサルコード９３の基端部に設けられるコネクタ９３ａを経て制御装置９４に接続される。

　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。

　制御装置９４は、湾曲部９１ｂの湾曲状態を制御する駆動制御部９４ａと、撮像部８０を制御する画像制御部９４ｂと、図示しない光源装置を制御する光源制御部９４ｃと、を有する。制御装置９４は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）等のプロセッサを有し、内視鏡システム１００の全体を統括して制御する。

　駆動制御部９４ａは、アクチュエータを有し、ワイヤを経て操作部９２及び湾曲部９１ｂと機械的に接続される。駆動制御部９４ａは、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、電気線を経て撮像部８０及び操作部９２と電気的に接続される。画像制御部９４ｂは、撮像部８０が有するボイスコイルモータ１０の駆動制御及び撮像部８０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、表示装置９６で表示される。

　光源制御部９４ｃは、光ファイバを経て光源及び操作部９２と光学的に接続される。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。

　なお、操作部９２を挿入部９１と別体で形成し、遠隔操作によって挿入部９１の操作を行う構成としてもよい。

　以上の構成を有する内視鏡システム１００は、上述した光学ユニット１を有する撮像部８０を備えるため、小型で迅速にズーム変更することができ、動画撮像に好適である。

　また、内視鏡システム１００によれば、可動部３に磁石１２を設ける一方、固定部２にコイル１１を設けているため、コイル１１に接続されるケーブルを動かす必要がない。このため、内視鏡９０の先端部９１ａの限られたスペースにおいてケーブルが動いて断線を生じてしまうおそれがなく、耐久性にも優れている。

（その他の実施の形態）
　ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、可動部３に配設する磁石の数は、実施の形態１に記載した三組に限定されるわけではなく、一組であってもよいし、二組や四組等、複数組配設されてもよい。

　また、光学ユニット１には、可動部３が移動する際に連動して摺動する摺動部材として、三つのボール（二つの第１ボール８ａ、及び第２ボール８ｂ）を備える例について説明したが、固定部本体２０と可動部３との間に介在し、可動部３を円滑に移動させることができれば、摺動部材として、二つ以上のボールを備えていれば適用できる。また、ボールのほか、ローラーやキャタピラ等、可動部３の移動に連動して、当該可動部３の移動を円滑にできるものであれば適用できる。

　また、固定部本体２０に設けられる貫通孔２０ａは、磁石１２を組み付けることができればよく、径方向外周側まで貫通していなくてもよい。

　また、光学ユニット１において、コイル１１及び磁石１２の配置は逆であってもよい。すなわち、可動部３にコイル１１が配設され、固定部２に磁石１２が配設された構成であってもよい。

　本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含み得るものであり、請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において適宜設計変更等を行うことが可能である。

　以上の説明したように、本発明にかかる光学ユニット及び内視鏡は、固定部に対して可動部を円滑に移動させるのに有用である。

　１　光学ユニット
　２　固定部
　３　可動部
　４　前枠部
　５　後枠部
　６　収容部
　７　リング状部材
　８ａ　第１ボール
　８ｂ　第２ボール
　９　検出素子
　１０　ボイスコイルモータ
　１１　コイル
　１１ａ　第１コイル
　１１ｂ　第２コイル
　１２　磁石
　１２ａ　第１磁石
　１２ｂ　第２磁石
　２０　固定部本体
　２１　第１筒部
　２２　第２筒部
　２３～２５　レール部
　３０　第１突起部
　３０ａ、３１ａ　凹部
　３１　第２突起部
　３２　第３突起部
　８０　撮像部
　９０　内視鏡
　９１　挿入部
　１００　内視鏡システム
　Ｃ　軸

Claims

　筒状をなす固定部と、
　前記固定部の内部を移動可能に設けられ、レンズを保持する可動部と、
　前記固定部と前記可動部との間に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第１摺動部材と、
　前記固定部と前記可動部との間、かつ前記第１摺動部材とは異なる位置に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第２摺動部材と、
　コイル、及び、磁石を有し、前記可動部を前記レンズの光軸の方向に、前記固定部に対して移動させる駆動部と、
　前記可動部の外部に設けられ、前記磁石に付勢力を発生させることによって前記可動部を前記固定部側に付勢する付勢力を発生させる付勢部材と、
　を備える光学ユニット。
　前記第１摺動部材に対して当該光学ユニットの光軸方向に並べて設けられ、前記固定部と前記可動部との間に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第３摺動部材、
　をさらに備える請求項１に記載の光学ユニット。
　前記第１～第３摺動部材は、各摺動部材の重心を結んでなる三角形内に、前記可動部の重心が存在する位置に設けられる、
　請求項２に記載の光学ユニット。
　前記磁石は、前記可動部の互いに異なる外周面に設けられる三組の第１及び第２磁石を有し、
　前記第１及び第２磁石は、それぞれ前記可動部の径方向に着磁され、磁極が互いに逆向きである、
　請求項１に記載の光学ユニット。
　前記第１摺動部材は、前記付勢部材から前記磁石が受ける付勢力によって、前記可動部において、当該第１摺動部材のまわりの回転モーメントが発生する位置に設けられる、
　請求項１に記載の光学ユニット。
　前記固定部には、前記第１及び第２摺動部材の移動を案内する第１及び第２レール部と、該第１及び第２レール部に対し、当該固定部の中心軸を経て対向する位置に、前記磁石の一部を収容する貫通孔とが形成される、
　請求項１に記載の光学ユニット。
　前記駆動部は、当該光学ユニットの光軸方向に並ぶ複数の前記コイルを有し、
　前記コイル間に設けられ、前記可動部の位置を検出するための検出信号を出力する検出素子、
　を備える請求項１に記載の光学ユニット。
　被検体の内部に挿入されて該被検体の内部を観察する内視鏡であって、
　光学ユニットと、
　前記光学ユニットが導光した光を電気信号に変換する撮像素子と、
　前記光学ユニットの駆動を制御する制御部と、
　を備え、
　前記光学ユニットは、
　筒状をなす固定部と、
　前記固定部の内部を移動可能に設けられ、レンズを保持する可動部と、
　前記固定部と前記可動部との間に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第１摺動部材と、
　前記固定部と前記可動部との間、かつ前記第１摺動部材とは異なる位置に介在し、前記可動部の移動に伴って摺動する第２摺動部材と、
　コイル、及び、磁石を有し、前記可動部を前記レンズの光軸の方向に、前記固定部に対して摺動させる駆動部と、
　前記可動部の外部に設けられ、前記磁石に付勢力を発生させることによって前記可動部を前記固定部側に付勢する付勢力を発生させる付勢部材と、
　を備える内視鏡。