CN108135452B - 摄像装置以及内窥镜系统 - Google Patents

Abstract

本发明的摄像装置具有：可动框，其保持光学元件，能够沿着规定的方向进行移动；保持框，其将可动框保持为能够沿着规定的方向进行移动；音圈马达，其具有磁铁和线圈；位置检测部，其检测与可动框相对于保持框的位置相关的信息而生成位置信号；信号处理部，其根据位置信号来生成与可动框相对于保持框的移动量和移动方向相关的驱动信号，并且判断位置信号是否正常；摄像元件；图像处理部，其根据摄像信号来生成图像信号；第1驱动控制部，其根据驱动信号对流过线圈的电流进行控制而驱动可动框；第2驱动控制部，其根据图像信号对流过线圈的电流进行控制而驱动可动框；以及选择部，其根据信号处理部的判断结果，从第1驱动控制部和第2驱动控制部中选择进行可动框的驱动控制的驱动控制部。

Description

摄像装置以及内窥镜系统

技术领域

本发明涉及摄像装置以及内窥镜系统。

背景技术

如下的内窥镜系统被广泛普及：将内窥镜导入到生物体内，通过对内窥镜所拍摄到的被摄体的图像进行观察来进行生物体的诊断。在内窥镜系统中，要求尽可能深的景深，以便不会妨碍医生、护士等手术者所进行的诊断和处置。近年来，由于景深因摄像元件的高像素化而变浅，因此提出了进行自动对焦(以下，也称作AF：Auto focus)而使焦点对准被摄体的内窥镜系统。作为用于进行自动对焦的致动器，一般多使用音圈马达(Voice CoilMotor：VCM)。

作为内窥镜特有的问题，当在处置中进行AF的驱动部变得无法控制的情况下，也需要维持不将内窥镜从被检体拔出也可继续进行处置的程度的分辨率。例如，由于对可动透镜的位置进行检测的位置检测装置等为弱电性，有可能因温度或湿度等产生故障，因此需要应对位置检测装置产生故障的情况的对策。作为进行这样的对策的技术，公开了如下技术：具有对可动透镜的位置绝对值进行检测的绝对位置检测传感器和对可动透镜的位移量进行检测的相对位置检测传感器，使用各传感器的检测结果来检测相对位置检测传感器是否存在异常，在相对位置检测传感器存在异常的情况下，根据绝对位置检测传感器的检测结果来确定可动透镜的位置(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5384320号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献1所公开的技术需要相对位置检测传感器和绝对位置检测传感器这两者，必须保证用于配设各传感器的空间。因此，存在内窥镜系统大型化的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够抑制大型化并且在无法正常进行可动透镜的位置检测的情况下也能够维持可继续对被检体进行处置的画质的摄像装置以及内窥镜系统。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题并达成目的，本发明的摄像装置的特征在于，该摄像装置具有：光学元件，其使光透过；可动框，其保持所述光学元件，沿着规定的方向进行移动；保持框，其保持所述可动框；音圈马达，其具有磁铁和线圈，该音圈马达使所述可动框沿着所述规定的方向相对于所述保持框进行相对移动；位置检测部，其检测与所述可动框相对于所述保持框的位置相关的信息而生成位置信号；信号处理部，其根据所述位置检测部所检测出的位置信号来生成与所述可动框相对于所述保持框的移动量和移动方向相关的驱动信号，并且判断所述位置信号是否正常；摄像元件，其对穿过了所述光学元件的光进行光电转换而生成摄像信号；图像处理部，其根据所述摄像信号来生成图像信号；第1驱动控制部，其根据所述信号处理部所生成的所述驱动信号，对流过所述线圈的电流进行控制；第2驱动控制部，其根据所述图像处理部所生成的所述图像信号，对流过所述线圈的电流进行控制；以及选择部，其根据所述信号处理部的判断结果，从所述第1驱动控制部和所述第2驱动控制部中选择进行所述可动框的驱动控制的驱动控制部。

并且，本发明的内窥镜系统插入到被检体的内部而对该被检体的内部进行观察，其特征在于，该内窥镜系统具有上述发明的摄像装置。

发明效果

根据本发明，起到如下效果：能够抑制大型化，并且在无法正常进行可动透镜的位置检测的情况下也能够维持可继续对被检体进行处置的画质。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的光学系统的概略结构的示意图。

图2是沿图1的A－A线的剖视图。

图3是沿图1的B－B线的剖视图。

图4是沿图1的C－C线的剖视图。

图5是说明本发明的实施方式1的光学系统所进行的处理的流程图。

图6是示出本发明的实施方式1的变形例的光学系统的概略结构的示意图。

图7是示出具有本发明的实施方式2的内窥镜的内窥镜系统的结构的图。

具体实施方式

下面对用于实施本发明的方式(以下，称作“实施方式”)进行说明。

(实施方式1)

图1是示出本发明的实施方式1的光学系统的概略结构的示意图。图2是沿图1的A－A线的剖视图，是将与图1所示的直角坐标系中的XY平面平行的面作为切断面的剖视图。图3是沿图1的B－B线的剖视图，是将与图1所示的直角坐标系中的YZ平面平行的面作为切断面的剖视图。图4是沿图1的C－C线的剖视图，是将与图1所示的直角坐标系中的XZ平面平行的面作为切断面的剖视图。图2～4所示的剖视图是以切断面穿过了后述的可动透镜21的中心来进行说明的。

图1所示的光学系统1具有：光学单元2，其能够使透镜在光轴方向上移动；控制装置3，其进行包含光学单元2在内的各构成部的驱动控制和针对各构成部的信息的输入输出控制；以及摄像元件3a，其对经由光学单元2接受的光实施光电转换处理。

摄像元件3a是使用将像素排列成二维状的摄像元件而实现的，其中，该像素接受光而进行光电转换，从而生成摄像信号。作为摄像元件，例如列举出CCD(Charge CoupledDevice：电荷耦合器件)图像传感器、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器。摄像元件3a的受光面与XY平面平行，并且设置在与光学单元2的光轴交叉的位置，该摄像元件3a将所生成的摄像信号输出给控制装置3。

光学单元2具有：固定框10(保持框)，其固定于摄像装置的壳体或内窥镜的前端部；可动框20，其能够相对于固定框10进行移动；可动透镜21，其设置于可动框20；主轴22，其对可动框20进行支承，并且对可动框20相对于固定框10的移动方向进行引导；副轴23，其对可动框20进行支承，并且对可动框20相对于固定框10的移动方向进行引导；轴承24，其固定在可动框20上，与主轴22滑动自如地接触；音圈马达30A、30B，它们产生使可动框20相对于固定框10进行移动的驱动力；以及位置检测部100，其检测可动框20相对于固定框10的位置。

固定框10为形成有棱柱状的中空空间的中空棱柱状。在固定框10上形成有贯通孔10a，该贯通孔10a在与该中空棱柱状的贯通方向的中心轴垂直的方向(在本实施方式1中为图1所示的Z轴方向)上贯通。并且，在固定框10的开口方向(在本实施方式1中为图1所示的Y轴方向)的一端侧设置有后述的磁轭11A，在开口方向的另一端侧设置有后述的磁轭11B。磁轭11A、11B为使用铁等磁导率高的材料形成的环形状。

在可动框20上形成有：保持孔20a，其保持可动透镜21；贯穿插入孔20b，其供轴承24贯穿插入而对轴承24进行支承；以及贯穿插入孔20c，其供副轴23贯穿插入而对副轴23进行支承。可动框20对可动透镜21进行保持，以使可动透镜21的光轴(例如图4所示的轴线N1，即沿Z轴方向延伸的光轴)与贯通孔10a的中心轴大致一致。贯穿插入孔20b是具有与轴承24的外周的直径对应的直径的孔。贯穿插入孔20c是具有与副轴23的外周的直径对应的直径的孔。从耐热性的观点来看，优选使用轻金属或者耐热树脂来形成可动框20。作为轻金属，列举出铝、镁、钛、铍等金属或包含这些金属的合金等。关于耐热树脂，例如列举出具有60℃以上的耐热性的树脂。可动透镜21是使用一个或多个透镜而构成的。

主轴22沿Z轴方向呈棒状延伸，其两端固定在固定框10上。从耐热性的观点来看，优选使用金属材料或合金来形成主轴22。

副轴23沿Z轴方向呈棒状延伸，其两端固定在固定框10上。副轴23被设置在相对于可动透镜21的中心轴与主轴22相反的一侧。从耐热性的观点来看，优选使用金属材料或合金来形成副轴23。

轴承24为沿Z轴方向延伸的筒状，将主轴22的外周的一部分覆盖，并且被可动框20保持。轴承24具有滑动接触部24a、24b，该滑动接触部24a、24b分别设置在轴承24的两端，与主轴22滑动自如地接触。从耐热性的观点来看，优选使用金属材料、合金或耐热树脂来形成轴承24。

在主轴22的外周或轴承24与主轴22的接触部(端部)上涂布有润滑剂。作为润滑剂，列举出润滑脂或润滑油等。并且，作为润滑手段，可以设置固体润滑剂，也可以实施基于氟润滑电镀、润滑氧化铝膜等的涂布处理。作为润滑手段，优选例如在60℃以上的高温下具有耐热性，只要能够获得润滑效果，则并不限定于上述手段。

音圈马达30A具有：磁轭11A；磁铁12A，其安装在磁轭11A的内周侧；以及线圈13A，其被可动框20支承，并且卷绕在与安装有磁铁12A的一侧处于相反侧的磁轭11A上。磁铁12A是使用永久磁铁而实现的，形成为沿Z轴方向延伸的形状。

音圈马达30B具有：磁轭11B；磁铁12B，其安装在磁轭11B的内周侧；以及线圈13B，其被可动框20支承，并且卷绕在与安装有磁铁12B的一侧处于相反侧的磁轭11B上。磁铁12B是使用永久磁铁而实现的，形成为沿Z轴方向延伸的形状。

在该情况下，磁铁12A、12B的磁极化方向是与可动透镜21的光轴方向(Z轴方向)垂直的Y轴方向。并且，更通常来讲，只要磁铁12A、12B的磁极化方向是与光轴(Z轴)方向交叉的方向即可。

当在线圈13A、13B中流过电流时，由于磁铁12A、12B的磁场的影响而使可动框20产生Z轴方向的力，可动框20相对于固定框10在Z轴方向上移动。例如，通过对分别流过线圈13A、13B的电流进行控制，能够使可动框20沿着主轴22在期望的方向上移动。

位置检测部100由一个霍尔元件14和检测用磁铁25构成，其中，该霍尔元件14是安装在固定框10上的位置检测传感器，该检测用磁铁25设置在可动框20上。霍尔元件14以规定的时间间隔检测磁场强度，将该检测出的磁场强度依次转换成电压值而作为位置信号输出给控制装置3。霍尔元件14例如检测与主轴22的长度方向(可动框20的移动方向)垂直方向的磁场。检测用磁铁25设置在主轴22的附近(即与可动框20的光轴垂直的方向的侧面)。并且，优选检测用磁铁25的穿过中心并沿X轴方向延伸的直线配置在与主轴22和副轴23的中心轴交叉的位置。

接着，对控制装置3的结构进行说明。控制装置3具有输入部31、信号处理部32、图像处理部33、选择部34、第1驱动控制部35、第2驱动控制部36、缓存器37、控制部38以及存储部39。并且，利用固定框10、可动框20、可动透镜21、音圈马达30A、30B、位置检测部100、信号处理部32、图像处理部33、选择部34、第1驱动控制部35以及第2驱动控制部36来构成摄像装置。

输入部31是用于从用户对控制装置3进行输入等的接口，其构成为包含电源开关和指示输入按钮等，其中，该电源开关用于进行电源的接通/断开，该指示输入按钮用于指示可动框20的目标位置或移动方向。并且，在通过手动进行对焦操作的情况下，经由输入部31输入与对焦(可动框20的移动)相关的指示信号(指示值)，在自动对焦的情况下，在控制部38的控制下进行对焦操作。在指示值中包含有在可动框20的位置处例如可动框20的移动范围内赋予的数值(即，表示该移动范围中的位置的数值)。

信号处理部32通过计算目前的可动框20的位置与利用指示输入而指示出的位置之间的差分，求出可动框20的移动量和移动方向，并且根据该差分来判断位置检测部100所取得的位置信号是否异常，其中，该指示输入在手动对焦的情况下是经由输入部31输入的，在自动对焦的情况下是从控制部38输入的。信号处理部32具有第1差分计算部321和判断部322。

第1差分计算部321计算目前的可动框20的位置与通过上述的指示输入所指示出的位置之间的差分。该差分是表示可动框20的移动量和移动方向的值。移动方向是通过如下方式求出的：根据目前的可动框20的位置(信号值)与通过指示输入所指示出的位置(指示值)之间的差分的正负，判断相对于规定的方向处于一方的方向(例如“+”方向)还是另一方的方向(例如“－”方向)。第1差分计算部321将计算出的差分输入给缓存器37。

判断部322根据第1差分计算部321所计算出的差分来判断位置检测部100所取得的位置信号是否异常。判断部322例如在以下情况下判断为异常：在对可动框20的驱动控制中获得的差分和从缓存器37取得的过去的差分进行了比较的情况下，可动框20虽然处于移动中但差分却几乎不变化，并且差分为阈值以上，可动框20没有到达目标位置。判断部322将判断结果输入给图像处理部33，并且在位置信号无异常的情况下，将差分作为驱动信号输入给第1驱动控制部35。并且，判断部322设置用于判断是否处于移动中的阈值，在第1差分计算部321所计算出的差分为阈值以上的情况下，判断为处于移动中。

图像处理部33根据摄像元件3a所生成的摄像信号来生成供外部的显示装置显示的图像数据。图像处理部33对摄像信号实施规定的图像处理而生成包含拍摄图像的图像数据。拍摄图像是分别具有R、G、B的值的彩色图像，其中，该R、G、B的值是采用RGB表色系统作为颜色空间的情况下的变量。图像处理部33将包含拍摄图像的对比度值的图像数据输入给缓存器37。这里所说的对比度值是在拍摄图像中最亮的部分的亮度值与最暗的部分的亮度值之比。

并且，图像处理部33具有判定部331和第2差分计算部332。判定部331取得判断部322的判断结果，根据该判断结果来判定位置信号是否异常。在利用判定部331判定为位置信号异常的情况下，第2差分计算部332从缓存器37取得最新的图像数据的前一个图像数据的对比度值(代表信号值)，计算最新的图像数据的对比度值(代表信号值)与该前一个图像数据的对比度值之间的差分。该差分也与上述的第1差分计算部321所计算出的差分同样，差分的值和正负表示以对比度值增大的方向为正的可动框20的移动量和移动方向。第2差分计算部332将所计算出的差分输入给缓存器37，并且将该差分作为驱动信号输入给第2驱动控制部36。

选择部34取得判断部322的判断结果，根据判断结果来切换(设定)成第1驱动控制部35和第2驱动控制部36中的对可动框20进行驱动控制的驱动控制部。在判断部322的判断结果是位置信号无异常的情况下，选择部34将进行驱动控制的驱动控制部设定为第1驱动控制部35。与此相对，在判断部322的判断结果是位置信号异常的情况下，选择部34将进行驱动控制的驱动控制部设定为第2驱动控制部36。

第1驱动控制部35根据第1差分计算部321所计算出的差分，进行使线圈13A、13B中流过用于维持可动框20的停止位置的电流的控制，或者进行使线圈13A、13B中流过用于使可动框20移动的电流的控制，从而对可动框20进行驱动控制。当第1驱动控制部35从第1差分计算部321取得作为差分的驱动信号时，例如，进行驱动信号的放大和相位的调整。第1驱动控制部35使电流按照与调整后的驱动信号对应的电流值经由控制部38流过线圈13A、13B，从而进行可动框20的驱动控制。

第2驱动控制部36进行使线圈13A、13B中流过用于维持可动框20的停止位置的电流的控制，或者进行使线圈13A、13B中流过用于根据第2差分计算部332所计算出的差分而使可动框20移动的电流的控制，从而对可动框20进行驱动控制。当第2驱动控制部36从第2差分计算部332取得作为差分的驱动信号时，例如，进行驱动信号的放大和相位的调整。第2驱动控制部36使电流按照与调整后的驱动信号对应的电流值经由控制部38流过线圈13A、13B，从而进行可动框20的驱动控制。在本实施方式1中，第2驱动控制部36根据差分来进行如下控制：使可动框20移动到使对比度值成为刚判断为位置信号异常之前的图像数据的对比度值的位置。并且，关于第1驱动控制部35所进行的增益调整和第2驱动控制部36所进行的增益调整，由于输入到各驱动控制部的驱动信号的值不同，因此驱动信号的放大率不同。

缓存器37例如是使用环形缓存器而实现的，该缓存器37沿着时间序列分别存储第1差分计算部321所计算出的差分、图像处理部33所生成的图像数据(包含对比度值)。当容量不足时，用最新的信息覆盖最早的信息，从而沿时间序列依次存储各个最新的信息。

控制部38是使用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等构成的，该控制部38进行包含光学单元2在内的各构成部的驱动控制和针对各构成部的信息的输入输出控制等。控制部38将第1驱动控制部35或第2驱动控制部36所生成的信号(与电流值对应的电流)等经由规定的信号线发送给光学单元2。在进行自动对焦的情况下，控制部38根据图像信号来生成指示可动框20的移动位置的指示值，进行可动框20的控制。

存储部39对包含有用于使光学系统1进行动作的各种程序以及光学系统1的动作所需的各种参数等的数据进行存储。存储部39是使用闪存或DRAM(Dynamic Random AccessMemory：动态随机存取存储器)等半导体存储器而实现的。并且，存储部39具有驱动信息存储部391，该驱动信息存储部391存储有作为用于判断位置信号是否异常的阈值的差分变化量的基准值、用于判断是否到达目标位置(固定位置保持中)的阈值以及用于判断可动框20是否处于移动中的阈值等。

接着，参照图5对本实施方式1的驱动控制进行说明。图5是说明本发明的实施方式1的光学系统所进行的处理的流程图。以下所说明的驱动控制是以存在指示值的输入且位置信号正常的情况下进行控制直到可动框20到达与该指示值对应的位置(以下，称作目标位置)来进行说明。并且，在本流程中，作为进行手动对焦的驱动控制，对经由输入部31输入指示值的例子进行说明，但在进行自动对焦的情况下，控制部38生成指示值。

首先，控制部38经由输入部31来判断是否存在指示值的输入(步骤S101)。当控制部38判断为存在指示值的输入时(步骤S101：是)，转移到步骤S102。另一方面，当控制部38判断为不存在指示值的输入时(步骤S101：否)，重复进行指示值的输入的确认或结束驱动控制。

在步骤S102中，控制部38从位置检测部100取得位置信号。位置信号是如上述那样将霍尔元件14所检测出的磁场强度转换成的电压值的信号。

在取得位置信号之后，第1差分计算部321计算位置信号(信号值)与指示值之间的差分(步骤S103)。第1差分计算部321将计算出的差分输入给判断部322。

当从第1差分计算部321输入差分时，判断部322判断该差分是否随时间变化(步骤S104)。判断部322例如取得在这次取得的差分之前刚计算出的差分(即，例如从缓存器37取得的过去的差分)，对这次计算出的差分与过去的差分进行比较，如果差分存在变化，则判断为位置信号正常，在差分几乎不变化的情况下，判断为位置信号有可能出现异常。判断部322例如根据该差分之差和存储在驱动信息存储部391中的阈值，判断位置信号是否异常。该阈值例如是根据可动框20移动时被视为最低限度变化的差分之差的最小值而设定的。判断部322将判断结果输入给图像处理部33。在位置信号正常的情况下，图像处理部33进行如上所述的图像数据的生成处理等。

在通过判断部322判断为差分存在变化时(步骤S104：是)，选择部34将对可动框20进行驱动控制的驱动控制部设定为第1驱动控制部35(步骤S105)。

在设定为第1驱动控制部35之后，信号处理部32将第1差分计算部321所计算出的差分作为驱动信号而输入给第1驱动控制部35(步骤S106)。

当差分作为驱动信号被输入时，第1驱动控制部35根据该差分来进行可动框20的驱动控制(步骤S107)。具体而言，第1驱动控制部35进行驱动信号的放大和相位的调整。第1驱动控制部35使电流按照与调整后的驱动信号对应的电流值经由控制部38流过线圈13A、13B，从而进行可动框20的驱动控制。

另一方面，在步骤S104中，当判断部322判断为差分不存在变化时(步骤S104：否)，判断在步骤S103中计算出的差分是否为阈值以上(步骤S108)。如果差分比阈值小(步骤S108：否)，则判断部322判断为位置信号正常(即可动框20到达了目标位置)，转移到步骤S105。与此相对，如果差分为阈值以上(步骤S108：是)，则判断部322判断为位置信号异常，转移到步骤S109。步骤S108中的阈值是根据可动框20被实施用于维持停止位置的控制(固定位置保持控制)时随时间变化的差分(与固定位置保持控制中的可动框20的移动对应的差分)而设定的。判断部322将判断结果输入给图像处理部33。并且，在通过判断部322判断为差分为阈值以上(位置信号异常)的情况下，也可以通过声音、光、图像等进行通知。

在步骤S109中，选择部34将对可动框20进行驱动控制的驱动控制部设定为第2驱动控制部36(步骤S109)。

在设定为第2驱动控制部36之后，当判定部331根据判断结果判定为位置信号异常时，第2差分计算部332计算图像数据的对比度值的差分(步骤S110)。具体而言，第2差分计算部332将所输入的指示值置换成刚判断为位置信号异常之前的图像数据的对比度值，计算这次取得的图像信号的对比度值与置换成指示值的对比度值(位置信号正常的情况下的对比度值)之间的差分。之后，第2差分计算部332将计算出的差分输入给第2驱动控制部36(步骤S111)。

当差分作为驱动信号被输入时，第2驱动控制部36根据该差分来进行可动框20的驱动控制(步骤S112)。具体来说，第2驱动控制部36进行驱动信号的放大或相位的调整。第2驱动控制部36使电流按照与调整后的驱动信号对应的电流值经由控制部38流过线圈13A、13B，从而进行可动框20的驱动控制。关于该情况下的驱动控制，进行使可动框20移动到刚判定为位置信号异常之前的位置的控制。

通过上述的驱动控制，在位置信号出现异常而无法在驱动处理中控制可动框20的情况下，也能够使可动框20移动到维持某种程度的分辨率的位置(具体来说是异常出现之前的位置)。并且，可以构成为在到达了目标位置(差分为阈值以下)的情况下结束位置信号的正常异常判定，仅进行通常的可动框20的位置控制，也可以构成为即使到达目标位置也反复进行位置信号的正常异常判定而进行位置控制。

根据以上说明的本发明的实施方式1，如果位置检测部100所检测出的位置信号正常，则使用该位置信号进行可动框20的驱动控制，如果位置信号异常，则根据摄像元件3a所拍摄到的摄像信号来进行可动框20的驱动控制，因此即使仅有一个位置检测部100，在无法正常进行可动透镜21的位置检测的情况下，也能够取得维持可继续对被检体进行处置的画质的图像，并且能够抑制大型化。

并且，根据本实施方式1，由于将检测用磁铁25设置在主轴22的附近(即，与可动框20的光轴垂直的方向的侧面)，因此即使因主轴22与轴承24之间的晃动而使可动框20产生绕主轴22的倾斜的情况下，也能够减小位置检测误差。

并且，根据本实施方式1，由于使用轻金属或耐热树脂来形成可动框20，与使用轻金属以外的金属形成可动框20的情况相比更加轻量化，因此能够使致动器变小，其结果是，能够使光学单元2小型化。

并且，在本实施方式1中，对在固定框10上设置磁铁12A、12B并且在可动框20上设置线圈13A、13B的情况进行了说明，但也可以在固定框10上设置线圈13A、13B，在可动框20上设置磁铁12A、12B。

并且，在本实施方式1中，对以下情况进行了说明：第2驱动控制部36根据刚判断为位置信号异常之前的对比度值来判断对焦，从而对可动框20的驱动进行控制，但并不限于此，也可以设置阈值而进行反馈控制，对可动框20进行驱动控制直到对比度值超过该阈值，也可以不使用前一个对比度值，而使用规定的期间内的对比度值中的最大的对比度值来进行反馈控制，也可以进行单次扫描自动对焦(单次扫描AF)，根据对焦值来进行可动框20的驱动控制，也可以在摄像元件3a上设置相位差像素，通过像面相位差方式来进行自动对焦，根据对焦值来进行可动框20的驱动控制。在进行单次扫描AF的情况下，由于没有要置换成指示值的值，所以检测在一定的步长量(规定的期间内)内获得的多个图像信号的对比度值的最大值，将该最大值置换成指示值。并且，也可以检测图像中的掩模的尺寸，使可动框20移动以使该掩模的尺寸成为规定的大小。

此外，可以根据像素值(亮度值)的亮度方差、高频成分的过零次数、边缘量以及相邻的像素的像素值之间的差分中的任意的值来控制可动框20，也可以对包含对比度值在内的这些值进行组合来控制可动框20。

例如，在使用像素值(亮度值)的亮度方差的情况下，图像处理部33通过观察包含在摄像元件3a所生成的摄像信号中的每1个像素的像素值的亮度方差，判断是否已经对焦。亮度方差越大(即亮度值越分散)，则明暗越明显，在亮度方差较大的情况下判断为已经对焦。

并且，在使用高频成分的过零次数的情况下，图像处理部33提取包含在摄像元件3a所生成的摄像信号中的每1个像素的像素值的高频成分的信号值，对相邻的像素的高频成分的信号值进行二次微分。通过二次微分而获得的值根据像素位置从正变化为负或从负变化为正。将该位置(相邻的像素的组合)称作过零，该过零的次数越多，则能够判断为已经对焦。因此，如果对过零的次数设定阈值，则能够判断是否已经对焦。

并且，在使用边缘量的情况下，首先，图像处理部33对图像进行过滤而提取边缘成分的信号值，通过对该信号值进行积分来计算边缘量。该边缘量越大，则图像中包含有越多的边缘成分，因此能够判断为已经对焦。因此，如果对边缘量设置阈值，则能够判断是否已经对焦。

并且，在使用相邻的像素的像素值之间的差分的情况下，首先，图像处理部33计算相邻的像素的像素值之间的差分，通过对该差分值进行积分来计算积分值。该积分值越大，则像素间的变化越大，该变化越大，则能够判断为已经对焦。因此，如果对积分值设置阈值，则能够判断是否已经对焦。

(实施方式1的变形例)

在上述实施方式1中，对使可动框20沿着主轴22进行移动的情况进行了说明，但并不限于此。例如，可动框也可以被固定框保持，一边在固定框的内周面上滑动一边进行移动。图6是示出本发明的实施方式1的变形例的光学系统的概要结构的示意图，是将穿过光轴的平面作为切断面的局部剖视图。并且，对与上述构成要素相同的构成要素标注相同的标号。

本变形例的光学系统1a具有：光学单元2a，其能够使透镜在光轴方向上移动；控制装置3，其进行包含光学单元2a在内的各构成部的驱动控制和针对各构成部的信息的输入输出控制；以及摄像元件3a，其对经由光学单元2a接受的光实施光电转换处理。

光学单元2a具有：固定框4(保持框)；可动框5，其能够相对于固定框4滑动；以及音圈马达8，其产生使可动框5相对于固定框4滑动的驱动力。

固定框4具有：固定框主体40；前框部6，其安装在固定框主体40的物体侧，对比可动框5所保持的可动透镜组Gv靠物体侧的物体侧固定透镜组Gf进行保持；以及后框部7，其安装在固定框主体40的像侧，对比可动透镜组Gv靠像侧的像侧固定透镜组Gb进行保持。

固定框主体40由以规定的轴线N2为中心的筒形状的部件构成。在固定框主体40上形成有分别在径向上贯通的多个减重部40a。

前框部6是筒状的部件。前框部6保持物体侧固定透镜组Gf。物体侧固定透镜组Gf具有前第1透镜Lf1和前第2透镜Lf2，从物体侧按该顺排列。前框部6在内周部中保持前第1透镜Lf1和前第2透镜Lf2。

后框部7是筒状的部件。后框部7保持像侧固定透镜组Gb。像侧固定透镜组Gb具有后第1透镜Lb1和后第2透镜Lb2。后框部7在内周部中从物体侧按该顺序保持后第1透镜Lb1和后第2透镜Lb2。并且，在后框部7的外周部上设置有上述的霍尔元件14。

可动框5是筒状的部件。可动框5保持可动透镜组Gv。具体而言，可动框5在内周部中保持可动透镜组Gv所具有的可动第1透镜Lv1。并且，在可动框5的内周部上设置有上述的检测用磁铁25，利用霍尔元件14和检测用磁铁25来构成位置检测部100。

可动框5一边使外周部的一部分与固定框主体40的内周面接触一边插入到固定框主体40中。此时，像侧固定透镜组Gb的至少一部分存在于可动框5的径向内侧(即，由可动框5形成的中空空间内)。在本变形例中，在可动框5移动到最靠物体侧的位置的情况下，物体侧固定透镜组Gf的至少一部分存在于可动框5的径向内侧。

如图6所示，音圈马达8具有：线圈9A，其配置在固定框4的固定框主体40上；以及磁铁9B，其以与线圈9A对置的方式配置在可动框5上。

线圈9A是将卷绕在固定框主体40的外周的两个线圈90、91沿轴线N2方向排列而配置成的。优选沿轴线N2方向相邻的两个线圈串联连接，但也可以并联连接。

第1磁铁92和第2磁铁93分别以进入到固定框4的各减重部40a内的方式配置在可动框5上。第1磁铁92和第2磁铁93例如分别具有沿周向配置的四个磁铁。第1磁铁92的磁铁组和第2磁铁93的磁铁组分别在可动框5的径向上磁化，磁极为互相反向。

在本变形例中，优选线圈90、91的卷绕方向在第1磁铁92的磁铁组与第2磁铁93的磁铁组之间反转。或者，也可以将线圈90、91连接成线圈90、91的卷绕方向相同，电流方向相反。在该情况下，只要使流过线圈90的电流的方向与流过线圈91的电流的方向为相反方向即可。

当在光学单元2a的线圈9A中流过电流时，由于磁铁9B的磁场的影响而使可动框5产生沿轴线N2方向的力，可动框5相对于固定框4在轴线N2方向上移动。例如，通过对分别流过线圈90、91的电流进行控制，能够使可动框5相对于固定框4进行移动。

在使用具有以上说明的结构的光学单元2a进行上述实施方式1的驱动控制的情况下，如果位置检测部100所检测出的位置信号正常，则使用该位置信号来控制线圈90、91中的电流，进行可动框5的驱动控制，如果位置信号异常，则根据摄像元件3a所拍摄到的摄像信号来控制线圈90、91中的电流，进行可动框5的驱动控制。因此，在光学系统1a中也能够抑制大型化，并且在无法正常进行可动透镜的位置检测的情况下也能够维持可继续对被检体进行处置的画质。

并且，在本实施方式1和变形例中，对在固定框侧设置霍尔元件、在可动框侧设置检测用磁铁的情况进行了说明，但也可以在固定框侧设置检测用磁铁，在可动框侧设置霍尔元件。

并且，在本实施方式1和变形例中，作为位置检测传感器，以霍尔元件为例进行了说明，但也可以使用MR传感器来检测位置。

并且，在本实施方式1和变形例中，也可以不设置检测用磁铁，而使用音圈马达的磁铁来进行位置检测。

并且，在上述实施方式1和变形例中，也可以使音圈马达的磁铁、线圈的配置相反。

并且，在上述实施方式1和变形例中，对霍尔元件将检测出的磁场强度依次转换成电压值并将基于磁场强度的电压值作为位置信号输出给控制装置的情况进行了说明，但也可以将磁场强度作为位置信号输出给控制装置。在该情况下，将电压值替换成磁场强度而分别进行计算。

(实施方式2)

图7是示出具有本发明的实施方式2的内窥镜的内窥镜系统的结构的图。该图所示的内窥镜系统50具有内窥镜51、控制装置55以及显示装置57。内窥镜51具有上述的实施方式1或变形例的光学系统1、1a中的任意的光学系统。下面，以具有光学系统1(光学单元2)的情况为例进行说明。

内窥镜51能够导入到人体等被检体内，对被检体内的规定的观察部位进行光学拍摄。并且，供内窥镜51导入的被检体并不限于人体，可以是其他的生物体，也可以是机械、建筑物等人造物。换言之，内窥镜51可以是医疗用内窥镜，也可以是工业用内窥镜。

内窥镜51具有：插入部52，其被导入到被检体的内部；操作部53，其位于插入部52的基端；以及作为复合缆线的通用缆线54，其从操作部53延伸出来。

插入部52具有：前端部52a，其配设在前端；弯曲自如的弯曲部52b，其配设在前端部52a的基端侧；以及具有挠性的挠性管部52c，其配设在弯曲部52b的基端侧，与操作部53的前端侧连接。在前端部52a中设置有摄像部58，该摄像部58对来自被摄体的光进行会聚而拍摄该被摄体。摄像部58具有：光学单元2，其对来自被摄体的光进行会聚；以及摄像元件3a，其对光学单元2所会聚的光进行光电转换并输出。并且，内窥镜51也可以是插入部52不具有挠性管部52c的硬性内窥镜。

操作部53具有：角度操作部53a，其对弯曲部52b的弯曲状态进行操作；以及光学单元操作部53b，其指示上述的音圈马达30A、30B的动作，进行光学单元2的变焦动作或对焦动作。角度操作部53a形成为旋钮形状，光学单元操作部53b形成为杆形状，但也可以分别是调量开关、推动开关等其它的形式。

通用缆线54是将操作部53和控制装置55连接的部件。内窥镜51经由设置在通用缆线54的基端部的连接器54a与控制装置55连接。

在插入部52、操作部53以及通用缆线54中贯通插入有线、电线以及光纤等缆线56。

控制装置55具有：驱动控制部55a，其对弯曲部52b的弯曲状态进行控制；图像控制部55b，其对摄像部58进行控制；以及光源控制部55c，其对未图示的光源装置进行控制。控制装置55具有CPU(Central Processing Unit)等处理器，该控制装置55对内窥镜系统50的整体进行统一控制。控制装置55具有作为上述控制装置3的构成要素的输入部31、信号处理部32、选择部34、缓存器37以及存储部39。

驱动控制部55a具有致动器，该驱动控制部55a经由线与操作部53和弯曲部52b机械连接。驱动控制部55a通过使线进退来控制弯曲部52b的弯曲状态。并且，驱动控制部55a具有作为上述控制装置3的构成要素的第1驱动控制部35和第2驱动控制部36，该驱动控制部55a进行反馈控制而使光学单元2的可动框20移动至期望的位置。

图像控制部55b经由电线与摄像部58和操作部53电连接。图像控制部55b进行摄像部58所具有的音圈马达30A、30B的驱动控制和摄像部58所拍摄到的图像的处理。图像控制部55b所处理后的图像被显示在显示装置57上。并且，图像控制部55b也可以具有图像处理部33，该图像处理部33进行图像数据的生成。

光源控制部55c经由光纤与光源和操作部53光学连接。光源控制部55c对从前端部52a照射的光源的明亮度等进行控制。

并且，操作部53也可以构成为由与插入部52分开的部件形成，通过远程操作来进行插入部52的操作。

由于具有以上结构的内窥镜系统50具有摄像部58，该摄像部58具有上述的光学单元2，因此能够小型化并且能够进行高精度的变焦或对焦动作。并且，由于内窥镜系统50具有控制装置3的构成要素，因此在来自位置检测部100的位置信号存在异常的情况下，也能够取得维持可继续对被检体进行处置的画质的图像。并且，当在内窥镜系统50中使用光学单元2的情况下，优选用于可动框20等的耐热性的树脂例如是具有140℃以上的耐热性的树脂。

这样，本发明可以包含未在这里记载的各种实施方式等，能够在不脱离权利要求书所记载的技术思想的范围内适当地进行设计变更等。

标号说明

1、1a：光学系统；2、2a：光学单元；10：固定框；11A、11B：磁轭；12A、12B：磁铁；13A、13B：线圈；14：霍尔元件；20：可动框；21：可动透镜；22：主轴；23：副轴；24：轴承；24a、24b：滑动接触部；25：检测用磁铁；8、30A、30B：音圈马达；31：输入部；32：信号处理部；33：图像处理部；34：选择部；35：第1驱动控制部；36：第2驱动控制部；37：缓存器；38：控制部；39：存储部；50：内窥镜系统；51：内窥镜；52：插入部；100：位置检测部。

Claims (10)

1.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有：

光学元件，其使光透过；

可动框，其保持所述光学元件，沿着规定的方向进行移动；

保持框，其保持所述可动框；

音圈马达，其具有磁铁和线圈，该音圈马达使所述可动框沿着所述规定的方向相对于所述保持框进行相对移动；

位置检测部，其检测与所述可动框相对于所述保持框的位置相关的信息而生成位置信号；

信号处理部，其根据所述位置检测部所生成的位置信号来生成驱动信号，并且判断所述位置信号是否正常，其中，该驱动信号包含与所述可动框相对于所述保持框的移动量和移动方向相关的信息；

摄像元件，其对穿过了所述光学元件的光进行光电转换而生成摄像信号；

图像处理部，其根据所述摄像信号来生成图像信号；

第1驱动控制部，其根据所述信号处理部所生成的所述驱动信号，对流过所述线圈的电流进行控制而驱动所述可动框；

第2驱动控制部，其根据所述图像处理部所生成的所述图像信号，对流过所述线圈的电流进行控制而驱动所述可动框；以及

选择部，其根据所述信号处理部的判断结果，从所述第1驱动控制部和所述第2驱动控制部中选择进行所述可动框的驱动控制的驱动控制部，

在所述信号处理部判断为所述位置信号正常的情况下，所述选择部选择所述第1驱动控制部，在所述信号处理部判断为所述位置信号不正常的情况下，所述选择部选择所述第2驱动控制部，

所述第2驱动控制部对流过所述线圈的电流进行控制，以使所述可动框移动到使所述图像处理部所生成的所述图像信号的代表信号值成为规定的值的位置。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

该摄像装置还具有输入部，该输入部接受对所述可动框的移动位置进行指示的指示信号的输入，

所述信号处理部计算所述位置信号的信号值与所述指示信号的信号值之间的差分，根据该差分来判断所述位置信号是否正常。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

该摄像装置还具有控制部，该控制部根据所述图像信号来生成指示可动框的移动位置的指示值，

所述信号处理部计算所述位置信号的信号值与所述指示值之间的差分，根据该差分来判断所述位置信号是否正常。

4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述规定的值是刚判断为所述位置信号不正常之前的所述图像信号的代表信号值。

5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述规定的值是规定的期间内的多个所述图像信号的代表信号值中的最高的值。

6.根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，

所述规定的值是判断为通过单次扫描自动对焦而进行了对焦的值。

7.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述图像处理部生成所述图像信号，该图像信号包含对比度值、亮度值以及相位差中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述第2驱动控制部根据所述图像处理部所生成的所述图像信号来进行所述可动框的反馈控制。

9.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，

所述位置检测部具有：

磁场产生部，其设置在所述可动框和所述保持框中的一方，产生位置检测用的磁场；以及

磁场检测部，其设置在所述可动框和所述保持框中的另一方，检测与所述可动框的移动方向垂直的磁场。

10.一种内窥镜系统，其插入到被检体的内部而对该被检体的内部进行观察，其特征在于，

该内窥镜系统具有权利要求1所述的摄像装置。

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