JP2015114651A - 駆動ユニット、光学ユニット、撮像装置及び内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボイスコイルモータを用いて可動部を進退駆動する小型化及び軽量化された駆動ユニット、光学ユニット、撮像装置及び内視鏡を提供する。【解決手段】 駆動ユニット１は、所定の軸Ｃを中心とした筒形状の固定部２と、固定部２の内側に配置され軸Ｃを中心とした筒形状の可動部３と、固定部２に配置されたコイル１１と、可動部３に配置された磁石１２と、によって、可動部３を固定部２に対して、軸Ｃ方向に相対移動させることが可能なボイスコイルモータ１０と、を備え、可動部３に磁石１２を設置した状態では、軸Ｃから磁石１２の径方向の外側の面１２１までの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長いことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ボイスコイルモータを用いて可動部を進退駆動する駆動ユニット、光学ユニット、撮像装置及び内視鏡に関する。

デジタルカメラなどの撮像装置は、レンズ及びレンズを保持するレンズ枠を備えるレンズユニットを光軸方向に移動させる駆動ユニットを備える。駆動ユニットは、レンズ枠は鏡筒などのガイド部材に光軸方向に移動可動に取付けられている。そして、モータなどの駆動源によりレンズユニットが光軸方向に移動し、焦点距離調整、ピント調整などが行われる。この駆動源としてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が用いられている。ボイスコイルモータはコイルと永久磁石を備え、コイルに流れる電流及び永久磁石の磁界により電磁力が発生する。そして発生した電磁力によりレンズユニットが光軸方向に移動する。この電磁力を上げるため、また効率よくレンズユニットに伝えるため、コイルと永久磁石を複数用いるケースがある（特許文献１及び２参照）。

特開平０２−３０１０２３号公報 特開平０６−１８９５１８号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載された撮像装置に用いられるボイスコイルモータでは、永久磁石がリング状に形成され、永久磁石の外面よりも径方向で外側に固定部の内周面が存在している。このような構造は、装置の小型化及び軽量化の妨げとなっていた。

本発明にかかる実施形態は、ボイスコイルモータを用いて固定部に対して可動部を進退駆動する小型化及び軽量化された駆動ユニット、光学ユニット、撮像装置及び内視鏡を提供することにある。

本発明のある態様に係る駆動ユニットは、
所定の軸を中心とした筒形状の固定部と、
前記固定部の内側に配置され前記軸を中心とした筒形状の可動部と、
前記固定部に配置されたコイルと、前記可動部に配置された磁石と、によって、前記可動部を前記固定部に対して、前記軸方向に相対移動させることが可能なボイスコイルモータと、
を備え、
前記可動部に前記磁石を設置した状態では、前記軸から前記磁石の径方向の外側の面までの第１の距離は、前記軸から前記固定部の内周面までの第２の距離よりも長い
ことを特徴とする。

本発明にかかる実施形態によれば、ボイスコイルモータを用いて可動部を進退駆動する小型化及び軽量化された駆動ユニット、光学ユニット、撮像装置及び内視鏡を提供することが可能となる。

第１実施形態の駆動ユニットを示す図である。 第１実施形態の駆動ユニットを示す断面図である。 第１実施形態の駆動ユニットの固定部を示す図である。 第１実施形態の駆動ユニットの可動部を示す図である。 第１実施形態の駆動ユニットの作動状態を示す図である。 第２実施形態の駆動ユニットを示す図である。 第３実施形態の駆動ユニットの可動部を示す図である。 第４実施形態の駆動ユニットの可動部を示す図である。 第５実施形態の駆動ユニットで使用する磁石を示す図である。 第５実施形態の駆動ユニットを示す軸に直交する断面図である。 第６実施形態の駆動ユニットで使用する磁石を示す図である。 第６実施形態の駆動ユニットを示す図である。 第７実施形態の駆動ユニットで使用する磁石を示す図である。 第７実施形態の駆動ユニットを示す図である。 第８実施形態の駆動ユニットで使用する磁石を示す図である。 第８実施形態の駆動ユニットを示す図である。 第９実施形態の駆動ユニットを示す斜視図である。 第９実施形態の駆動ユニットを示す断面図である。 第１０実施形態の駆動ユニットを示す斜視図である。 第１０実施形態の駆動ユニットを示す断面図である。 第１１実施形態の駆動ユニットを示す斜視図である。 第１１実施形態の駆動ユニットを示す断面図である。 本実施形態の光学ユニット及び撮像装置を示す断面図である。 本実施形態の撮像装置を備えたデジタルカメラの一例を示す図である。 本実施形態のデジタルカメラの主要部の内部回路を示すブロック図である。 本実施形態の撮像装置を備えた内視鏡の一例を示す図である。

以下、本実施形態の駆動ユニットについて説明する。

図１は、第１実施形態の駆動ユニットを示す断面図である。図２は、第１実施形態の駆動ユニットを示す断面図である。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図３は、第１実施形態の駆動ユニットの固定部を示す図である。図４は、第１実施形態の駆動ユニットの可動部を示す図である。なお、図１の断面図は、第１ボイスコイルモータ１０ａが配設された位置の断面である。

本実施形態の駆動ユニット１は、図２に示すように、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。

固定部２は、図３に示すように、所定の軸Ｃに対して筒形状の部材からなる。第１実施形態の固定部２は、筒部２１と、筒部２１の外周側の一部に形成された平面部２２と、を有する。なお、平面部２２の内周側は筒状のシリンドリカル面でよい。平面部２２の一部には、肉抜き部２ａが形成される。第１実施形態では、筒部２１の軸Ｃを中心として９０°毎に径方向に対して直交する４つの平面部２２が形成され、各平面部２２のうち、軸方向の両端部を残して肉抜き部としての孔２ａが形成される。なお、孔２ａは、少なくとも平面部２２の一部に形成されればよく、筒部２１の一部にはみ出すように形成されてもよい。

可動部３は、図４に示すように、所定の軸Ｃに対して筒形状の部材からなる。第１実施形態の可動部３は、筒部３１と、筒部３１の軸Ｃ方向の両端部に形成され、筒部３１よりも外周の径が大きい突縁部３２と、突縁部３２の外周側の一部に形成された平面部３３と、軸Ｃ方向で両端の平面部３３の間で筒部３１よりも内周側に形成される段差部３４と、軸方向の一方で筒部３１の内周面よりも内径が小さく形成される小内径部３５と、を有する。可動部３の筒部３１と突縁部３２は、別体の部材を組み立てる構成でもよい。

段差部３４の一部には、孔３ａが形成される。小内径部３５の軸Ｃ方向外側の端面には、凹部３ｂが形成される。第１実施形態では、筒部３１の軸Ｃを中心として９０°毎に４つの段差部３４が形成され、各段差部３４の一部に孔３ａが形成される。各段差部３４は、軸Ｃの中心に対して９０°毎に、径方向に対して直交する４つの平面を形成する。

図２に示すように、ボイスコイルモータ１０は、固定部２に配置されたコイル１１と、コイル１１に対向するように可動部３に配置された磁石１２と、を有する。

図２（ａ）に示すように、第１実施形態のコイル１１は、固定部２の外周に巻かれる第１コイル１１ａと、第１コイル１１ａの軸Ｃ方向に並んで、固定部２の外周に巻かれる第２コイル１１ｂと、を有する。軸Ｃ方向に隣り合う第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂは、リード線が逆方向に巻かれ、直列に接続されることが好ましい。第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂは、それぞれ固定部２の孔２ａに対応する平面１１ａｐ，１１ｂｐを有する。すなわち、第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂは、それぞれ周方向に平面部１１ａｐ，１１ｂｐと円筒部１１ａｔ，１１ｂｔとが交互に配置される。

図２（ａ）に示すように、磁石１２は、第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂの平面部１１ｐに対向するように、軸中心に対して９０°毎に、可動部３の段差部３４に第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂがそれぞれ軸方向に並べて配置される。そのため、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、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。

軸方向に隣り合う第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂは、径方向に着磁され、磁極が互いに逆向きであることが好ましい。例えば、第１磁石１２ａの第１コイル１１ａ側をＳ極、その反対側をＮ極とし、第２磁石１２ｂの第２コイル１１ａ側をＮ極、その反対側をＳ極のようにすればよい。

第１実施形態の駆動ユニット１は、第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂの巻かれた固定部２の内周側に、それぞれ第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂに対向して第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂ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及び第２コイル１１ｂの平面部１１ａｐ，１１ｂｐは、それぞれ第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂの径方向の外側の面１２１ａ，１２１ｂに直交する方向の磁界の中に存在する。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及び第２磁石１２ｂの径方向の外側の面１２１ａ，１２１ｂを平面で形成することで、駆動ユニット１を容易に組み立てることが可能となる。

第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂの軸方向の幅の合計は、第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂの軸方向の幅よりも長くし、可動部３の移動範囲内で第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂが常に第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂの軸方向の幅内にそれぞれ存在するように設定することが好ましい。

図１及び図２に示すように、可動部３に第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂを設置した状態では、第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂの径方向の外側の面１２１ａ，１２１ｂが固定部２の孔２ａ内に配置される。すなわち、それぞれ軸Ｃから第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂの径方向の外側の面１２１ａ，１２１ｂまでの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長い。第１の距離Ｌ１を第２の距離Ｌ２よりも長くすることで、固定部２の径を小さくすることができ、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット１は、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、図２（ｂ）に示すように、可動部３の突縁部３２の外周面は、固定部２の内周面２３に接触する摺動面３２ａを構成する。固定部２の内周面２３と可動部３の摺動面３２ａを接触させることで、固定部２に対して可動部３を常に接触した状態で移動させることができ、固定部２に対する可動部３の傾斜を抑制することができ、可動部３を的確に移動させることが可能となる。

さらに、駆動ユニット１は、軸Ｃに対して対称に形成されることが好ましい。固定部２の内周面２３と可動部３の摺動面３２ａを接触させる構造に加えて、駆動ユニット１全体を軸Ｃに対して対称に形成することで、重心を軸Ｃ上に配置することができ、固定部２に対する可動部３の傾斜をさらに抑制することが可能となる。

なお、第１実施形態では、軸Ｃを中心として９０°毎に磁石１２を設置したが、９０°に限らず、他の角度で複数設置されてもよい。

図５は、第１実施形態の駆動ユニットの作動状態を示す図である。図５（ａ）は可動部３が紙面左に移動している状態、図５（ｂ）は可動部３が紙面右に移動している状態を示す。

このような構造の駆動ユニット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に軸方向の力が発生し、固定部２に対して可動部３が軸Ｃの方向に移動する。例えば、第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂに流す電流を制御することによって、可動部３は、固定部２に対して、図５（ａ）に示す位置から図５（ｂ）に示す位置まで移動することが可能となる。なお、可動部３が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２の孔２ａ内に配置される。

このように、本実施形態の駆動ユニット１は、小型で軽量に形成することができ、駆動効率が向上し、可動部３を迅速に作動させることが可能となる。また、作動中も固定部２の内周面２３と可動部３の摺動面３２ａが接触することで、固定部２に対する可動部３の傾斜を抑制することができ、可動部３を的確に移動させることが可能となる。

図６は、第２実施形態の駆動ユニットを示す図である。図６（ａ）は、軸方向の断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のｄ−ｄ断面図である。なお、第２実施形態以降の説明では、第１コイル１１ａと第２コイル１１ｂを区別する必要がない場合、両者をコイル１１とまとめて説明し、第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂを区別する必要がない場合、両者を磁石１２とまとめて説明する。

第２実施形態の駆動ユニット１は、第１実施形態の固定部２に形成された孔２ａを凹部２ｂに代えた構造を有する。

第２実施形態の駆動ユニット１では、固定部２は、図６に示すように、筒形状の部材からなる。第２実施形態の固定部２は、筒部２１の内周面２３の一部に肉抜き部としての凹部２ｂが形成される。第２実施形態では、筒部２１の内周面２３に、軸Ｃを中心として９０°毎に４つの凹部２ｂが形成される。凹部２ｂの形状は磁石１２の径方向の外側の面１２１の形状と対応させることが好ましい。

図６に示すように、可動部３に磁石１２を設置した状態では、磁石１２の一部が固定部２の凹部２ｂ内に配置される。すなわち、軸Ｃから磁石１２の径方向の外側の面１２１までの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長い。第１の距離Ｌ１を第２の距離Ｌ２よりも長くすることで、固定部２の径を小さくすることができ、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット１は、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実施形態の固定部２の孔２ａと比較して、第２実施形態のように固定部２に凹部２ｂを形成することによって、径方向で可動部３が外部に露出することがなくなり、外部からの埃や塵等の侵入が低減され、駆動ユニット１を的確に作動させることが可能となる。

図７は、第３実施形態の駆動ユニットの可動部３を示す図である。図７（ａ）は、第３実施形態の駆動ユニットの可動部３の斜視図、図７（ｂ）は、可動部３の軸Ｃに直交する方向の断面図である。

第３実施形態の駆動ユニット１では、第１実施形態の可動部３に形成された孔３ａを設けず、すべて段差部３４に代えた構造を有する。

第３実施形態の駆動ユニット１では、可動部３は、図７に示すように、筒形状の部材からなる。第３実施形態の可動部３は、筒部３１と、筒部３１の軸方向の両端に形成され、筒部３１よりも外周の径が大きい突縁部３２と、突縁部３２の外周側の一部に形成された平面部３３と、を有する。筒部３１には、段差部３４が形成される。第３実施形態では、筒部３１の軸Ｃを中心として９０°毎に４つの段差部３４が形成される。各段差部３４は、軸中心に対して９０°毎に、径方向に対して直交する４つの平面を形成する。

段差部３４には、図示しない磁石１２が第１及び第２実施形態と同じように配置される。可動部３に磁石１２を設置した状態では、図１及び図６に示したように、磁石１２の一部が固定部２の孔２ａ又は凹部２ｂ等の肉抜き部内に配置される。すなわち、軸Ｃから磁石１２の径方向の外側の面１２１までの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長い。第１の距離Ｌ１を第２の距離Ｌ２よりも長くすることで、固定部２の径を小さくすることができ、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット１は、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、図４に記載された孔３ａに代えて、段差部３４を形成することで、孔３ａを形成する工程を省略することができ、短時間で容易に形成することが可能となる。さらに、軸Ｃを中心に筒部３１と一体に段差部２３を形成するので、可動部３の強度を向上させることが可能となる。

図８は、第４実施形態の駆動ユニットの可動部３を示す図である。図８（ａ）は、第４実施形態の駆動ユニットの可動部３の斜視図、図８（ｂ）は、可動部３の軸Ｃに直交する方向の断面図である。

第４実施形態の駆動ユニット１では、第１実施形態の可動部３に磁石１２を配置する段差部３４の数を代えた構造を有し、その他の構成は、第１実施形態の駆動ユニット１と同様の構成をしているので、説明は省略する。

第４実施形態の駆動ユニット１では、可動部３は、図８に示すように、筒形状の部材からなる。第４実施形態の可動部３は、筒部３１と、筒部３１の軸方向の両端部に形成され、筒部３１よりも外周の径が大きい突縁部３２と、突縁部３２の外周側の一部に形成された平面部３３と、筒部３１のうち、軸方向で両端の平面部３３の間に形成される段差部３４と、軸方向の一方で内径が小さく形成される小内径部３５と、を有する。段差部３４の一部には、孔３ａが形成される。第４実施形態では、筒部３１の軸Ｃを中心として１２０°毎に３つの段差部３４が形成され、各段差部３４の一部に孔３ａが形成される。各段差部３４は、軸中心に対して１２０°毎に、径方向に対して直交する３つの平面を形成する。

段差部３４には、図示しない磁石１２が第１及び第２実施形態と同じように配置される。可動部３に磁石１２を設置した状態では、図１及び図６に示したように、磁石１２の一部が固定部２の孔２ａ又は凹部２ｂ等の肉抜き部内に配置される。すなわち、軸Ｃから磁石１２の径方向の外側の面１２１までの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長い。第１の距離Ｌ１を第２の距離Ｌ２よりも長くすることで、固定部２の径を小さくすることができ、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット１は、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、図１に記載された４つの段差部３４に代えて、３つの段差部３４を形成することで、段差部３４を形成する工程及び磁石１２を設置する工程を短縮することができ、短時間で容易に形成することが可能となる。さらに、使用する磁石１２の数が減るので、低コストに作成することが可能となる。

図９は、第５実施形態の駆動ユニットで使用する磁石１２を示す図である。図１０は、第５実施形態の駆動ユニット１を示す軸に直交する断面図である。

第５実施形態の駆動ユニット１では、図９に示すように、磁石１２の径方向の外側の面１２１をシリンドリカル形状とする。なお、径方向の内側の面は、平面である。

第５実施形態の磁石１２は、図１０に示すように、各段差部３４に配置される。可動部３に磁石１２を設置した状態では、磁石１２の一部が固定部２の肉抜き部としての孔２ａ内に配置される。すなわち、軸Ｃから磁石１２の径方向の外側の面１２１までの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長い。第１の距離Ｌ１を第２の距離Ｌ２よりも長くすることで、固定部２の径を小さくすることができ、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット１は、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、磁石１２の径方向の外側の面１２１をシリンドリカル面とすることで、円筒状のコイル１１の内周面２３に沿った形状になり、駆動力を向上させることが可能となる。また、磁石１２の径方向の外側の面１２１と、磁石１２の径方向の外側の面１２１と対向するコイル１１の内周面２３とを、面の曲率をあわせた相似な形状として設置することができ、駆動力を向上させることが可能となる。

図１１は、第６実施形態の駆動ユニットで使用する磁石１２を示す図である。図１２は、第６実施形態の駆動ユニット１を示す図である。図１２（ａ）は第６実施形態の駆動ユニット１の軸を含む断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のｅ−ｅ断面図である。

第６実施形態の駆動ユニット１では、図１１に示すように、磁石１２は、連結部１２２を有し、環状に形成される。第６実施形態の径方向に着磁された磁石１２は、軸に対して９０°毎に配置され、これらの磁石１２を連結する連結部１２２が形成される。なお、内周側は円筒状でよい。磁石１２と連結部１２２は、元々一体に形成してもよいし、磁石１２とは異なる材料で別体に形成したものを接合してもよい。

磁石１２は、図１２に示すように、可動部３の筒部３１の外周に設置される。磁石の径方向の外側の面１２１は、対向するコイル１１の内周面２３と相似な形状とすればよく、第６実施形態では、図１で示した第１実施形態と同様に、平面となっている。可動部３に磁石１２を設置した状態では、磁石１２の一部が固定部２の孔部２ａ内に配置される。すなわち、軸Ｃから磁石１２の径方向の外側の面１２１までの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長い。第１の距離Ｌ１を第２の距離Ｌ２よりも長くすることで、固定部２の径を小さくすることができ、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット１は、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。

図１３は、第７実施形態の駆動ユニットで使用する磁石１２を示す図である。図１４は、第７実施形態の駆動ユニット１を示す図である。図１４（ａ）は第７実施形態の駆動ユニット１の軸を含む断面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のｆ−ｆ断面図である。

第７実施形態の駆動ユニット１では、図１３に示すように、磁石１２は、連結部１２２を有し、環状に形成される。第７実施形態の径方向に着磁された磁石１２は、軸に対して９０°毎に配置され、これらの磁石１２を連結する連結部１２２が形成される。磁石１２と連結部１２２は、元々一体に形成してもよいし、磁石１２とは異なる材料で別体に形成したものを接合してもよい。第７実施形態の磁石１２の連結部１２２は、外周側が平面で形成される。したがって、中間部分が薄肉となり、軽量化が図れる。なお、内周側は円筒状でよい。

磁石１２は、図１４に示すように、可動部３の筒部３１の外周に設置される。磁石の径方向の外側の面１２１は、対向するコイル１１の内周面２３と相似な形状とすればよく、第７実施形態では、図１０で示した第５実施形態と同様にシリンドリカル面となっている。可動部３に磁石１２を設置した状態では、磁石１２の一部が固定部２の孔部２ａ内に配置される。すなわち、軸Ｃから磁石１２の径方向の外側の面１２１までの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長い。第１の距離Ｌ１を第２の距離Ｌ２よりも長くすることで、固定部２の径を小さくすることができ、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット１は、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。

図１５は、第８実施形態の駆動ユニットで使用する磁石１２を示す図である。図１６は、第８実施形態の駆動ユニット１を示す図である。図１６（ａ）は第８実施形態の駆動ユニット１の軸を含む断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のｇ−ｇ断面図である。

第８実施形態の駆動ユニット１では、図１５に示すように、磁石１２は、連結部１２２を有し、環状に形成される。第８実施形態の径方向に着磁された磁石１２は、軸に対して９０°毎に配置され、これらの磁石１２を連結する連結部１２２が形成される。磁石１２と連結部１２２は、元々一体に形成してもよいし、磁石１２とは異なる材料で別体に形成したものを接合してもよい。第８実施形態の磁石１２の連結部１２２は、外周側が磁石１２の径方向の外側の面１２１に連なる平面で形成される。したがって、中間部分が薄肉となり、軽量化が図れることに加えて、外周を容易に加工することが可能となる。なお、内周側は円筒状でよい。

磁石１２は、図１６に示すように、可動部３の筒部３１の外周に設置される。磁石の径方向の外側の面１２１は、対向するコイル１１の内周面２３と相似な形状とすればよく、第８実施形態では、図１０で示した第５実施形態と同様にシリンドリカル面となっている。可動部３に磁石１２を設置した状態では、磁石１２の一部が固定部２の孔部２ａ内に配置される。すなわち、軸Ｃから磁石１２の径方向の外側の面１２１までの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長い。第１の距離Ｌ１を第２の距離Ｌ２よりも長くすることで、固定部２の径を小さくすることができ、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット１は、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。

図１７は、第９実施形態の駆動ユニット１を示す斜視図である。図１８は、第９実施形態の駆動ユニット１を示す断面図である。図１８（ａ）は第９実施形態の駆動ユニット１の軸を含む断面図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のｈ−ｈ断面図である。

第９実施形態の駆動ユニット１では、４つのコイル１１が軸に対して９０°毎に配置される。コイル１１は、軸方向に配置された１組の磁石１２に対して１つ配置される。したがって、コイル１１が４つ、磁石１２が８つ配置される。また、磁石１２の径方向の外側の面１２１と磁石１２の径方向の外側の面１２１に対向するコイル１１とは、平面で形成される。

このような構造の駆動ユニット１によれば、単純な形状のコイル１１を載置するだけで組み立てることができ、生産性が向上し、容易に組み立てることができ、組み立て時間を短縮することが可能となる。

図１９は、第１０実施形態の駆動ユニット１を示す斜視図である。図２０は、第１０実施形態の駆動ユニット１を示す断面図である。図２０（ａ）は第１０実施形態の駆動ユニット１の軸を含む断面図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）のｉ−ｉ断面図である。

第１０実施形態の駆動ユニット１では、４つのコイル１１が軸に対して９０°毎に配置される。コイル１１は、軸方向に配置された１組の磁石１２に対して１つ配置される。したがって、コイル１１が４つ、磁石１２が８つ配置される。また、磁石１２の径方向の外側の面１２１と磁石１２の径方向の外側の面１２１に対向するコイル１１とは、平面で形成される。コイル１１は、固定部２の平面部２２から両側に隣り合う筒部２１にかけて配置され、筒部２１の外周側に沿って配置される部分は、シリンドリカル形状に形成される。

第１０実施形態の駆動ユニット１では、生産性が向上し、容易に組み立てることができ、組み立て時間を短縮することが可能となる。また、第１０実施形態の駆動ユニット１では、第９実施形態と比較してコイル１１が大きくなるので、駆動力を大きくすることが可能となる。

図２１は、第１１実施形態の駆動ユニット１を示す斜視図である。図２２は、第１１実施形態の駆動ユニット１を示す断面図である。図２２（ａ）は第１１実施形態の駆動ユニット１の軸を含む断面図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のｊ−ｊ断面図である。

第１１実施形態の駆動ユニット１では、１つのコイル１１が固定部２の外周に沿って折り曲げられて配置される。すなわち、コイル１１は、磁石１２の径方向の外側の面１２１に対向する部分が平面で形成され、筒部２１に沿って配置される部分がシリンドリカル形状に形成される。

第１０実施形態の駆動ユニット１では、１つのコイル１１を配置すればよいので、生産性が向上し、容易に組み立てることができ、組み立て時間を短縮することが可能となる。

図２３は、本実施形態の光学ユニット７０及び撮像装置８０を示す図である。

光学ユニット７０は、第１実施形態と同様の駆動ユニット１と、駆動ユニット１の小内径部３５に取り付けられた可動レンズ群Ｇｖと、を有する。可動レンズＬｖの中心軸Ｏは、駆動ユニット１の軸Ｃと同一であることが好ましい。

光学ユニット７０は、可動レンズ群Ｇｖに可動レンズＬｖを取り付けた状態で、固定部２に対して可動部３が軸Ｃ方向に移動可能な状態となっている。固定部２に対して可動部３を移動させることによって、光学ユニット７０の焦点位置を移動させることが可能となる。

撮像装置８０は、光学ユニット７０と、光学ユニット７０の物体側で固定部２に取り付けられる前レンズ群Ｇｆと、光学ユニット７０の像側で固定部２に取り付けられる後レンズ群Ｇｂと、像面に受光部が配置される撮像素子ＩＳと、を有する。

本実施形態の前レンズ群Ｇｆは、固定部２に圧入又は接着等によって取り付けられる前群枠４に保持される第１前レンズＬｆ１、第２前レンズＬｆ２、及び第３前レンズＬｆ３を有する。本実施形態の後レンズ群Ｇｂは、固定部２に圧入又は接着等によって取り付けられる後群枠５に保持される第１後レンズＬｂ１及び第２後レンズＬｂ２を有する。本実施形態の撮像素子ＩＳは、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の各種形式のイメージセンサからなり、撮像素子枠６に保持される。撮像素子ＩＳの物体側には、フィルター又はカバーガラス等の光学素子ＯＤが隣接して配置される。

なお、前レンズ群Ｌｆ、後レンズ群Ｌｂ及び可動レンズ群Ｇｖのレンズ構成は、本実施形態に限らず、適宜変更してもよい。また、本実施形態では、上述のように固定部２に対して前群枠４および後群枠５が接着され、また後群枠５に撮像素子枠６が保持されている構成としたが、固定部２に対するこれらの枠のうち１つまたは複数をまとめて固定部と見なすこともできる。この場合、それぞれ軸Ｃから第１磁石１２ａ及び第２磁石１２ｂの径方向の外側の面までの第１の距離は、軸Ｃから固定部が備える最大外径に対する内周面までの第２の距離よりも長いように構成される。

本実施形態の撮像装置８０では、可動部３が移動可能範囲の最も像側に位置している場合に撮影倍率が最も高く、可動部３が移動可能範囲の最も物体側に位置している場合に撮影倍率が最も低い。言い換えると、可動部３が移動可能範囲の最も像側に位置している場合に焦点距離が最も長く、視野が狭いテレ端の状態であり、可動部３が移動可能範囲の最も物体側に位置している場合に焦点距離が最も短く、視野が広いワイド端の状態である。

このように、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することで、撮像装置８０を小型化及び軽量化することが可能となる。また、固定部２に対して可動部３を移動させることによって、撮像装置８０のズーム変更を迅速に行うことが可能となる。

さて、以上のような本実施形態の撮像装置８０は、電子撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。

図２４は、本実施形態の撮像装置８０を備えたデジタルカメラ８１の一例を示す図である。

撮像装置８０は、デジタルカメラ８１、デジタルビデオカメラ、又は携帯電話等の製品に用いることが可能である。本実施形態の撮像装置８０は、デジタルカメラ８１に用いた場合について説明する。

本実施形態のデジタルカメラ８１は、図２４に示すように、カメラ本体８２及び交換レンズとしてのレンズ鏡筒８３を有する。なお、カメラ本体８２とレンズ鏡筒８３とは、脱着可能な構成を有してもよいし、一体に形成されてもよい。

カメラ本体８２には、撮像素子ＩＳが配設されており、被写体像を電子的に撮像し記録する。撮像素子ＩＳの受光部には、入射す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に配列されている。レンズ鏡筒８３には、光軸ＣＬの方向に沿って複数の対物レンズ８６が設けられ、図２３に示した光学ユニット７０が含まれている。すなわち、カメラ本体８２とレンズ鏡筒８３の一部が、撮像装置８０を構成する。なお、レンズ鏡筒８３に図２３に示した前レンズ群Ｇｆを配設し、カメラ本体８２に図２３に示した光学ユニット７０及び後レンズ群Ｇｂを配設してもよい。

カメラ本体８２の上部には、撮影者が撮像動作の指示を入力するためのレリーズスイッチ８４及び撮影者がカメラ本体８２の電源オン及び電源オフの指示を入力するための電源スイッチ８５が配設されている。

本実施形態では、レリーズスイッチ８４は、押しボタン型のスイッチである。レリーズスイッチ８４を全押下量の途中まで押下する半押し操作を行うと、撮像装置８０がオートフォーカス等の動作を行う。レリーズスイッチ８４を半押し操作からさらに押下し、全押し操作すると、撮像動作を行い、画像を記録する。なお、レリーズスイッチ８４は、押しボタン型に限らず、タッチセンサ等の他の形態のスイッチでもよい。

図示しないカメラの背面には、画像表示部及び撮像装置８０のズーム動作を指示するズーム操作部等が配設されている。また、カメラ本体８２には、電力を供給するための一次電池又は二次電池を収容する電池収容部及び画像を記録するためのフラッシュメモリを収容する記録媒体収容部が配設されている。

図２５は、本実施形態のデジタルカメラ８０の主要部の内部回路を示すブロック図である。なお、以下の説明では、処理手段は、例えば、ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４、一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８等で構成され、記憶手段は、記憶媒体部等で構成される。

図２５に示されるように、デジタルカメラ８１は、操作部１１２と、この操作部１１２に接続された制御部１１３と、この制御部１１３の制御信号出力ポートにバス１１４及び１１５を介して接続された撮像駆動回路１１６並びに一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１を備えている。

上記の一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１は、バス１２２を介して相互にデータの入力、出力が可能とされている。また、撮像駆動回路１１６には、撮像素子ＩＳとＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４が接続されている。

操作部１１２は、各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらを介して外部（カメラ使用者）から入力されるイベント情報を制御部１１３に通知する。制御部１１３は、例えばＣＰＵなどからなる中央演算処理装置であって、不図示のプログラムメモリを内蔵し、プログラムメモリに格納されているプログラムに従って、デジタルカメラ８１全体を制御する。

ＣＣＤ等の撮像素子ＩＳは、撮像駆動回路１１６により駆動制御され、光学ユニット７０を介して形成された物体像の画素ごとの光量を電気信号に変換し、ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４に出力する撮像素子である。

ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４は、撮像素子ＩＳから入力される電気信号を増幅し、かつ、アナログ／デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ（ベイヤーデータ、以下ＲＡＷデータという。）を一時記憶メモリ１１７に出力する回路である。

一時記憶メモリ１１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４から出力されるＲＡＷデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部１１８は、一時記憶メモリ１１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１１３にて指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。

記憶媒体部１１９は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記憶媒体を着脱自在に装着して、これらのフラッシュメモリに、一時記憶メモリ１１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１１８で画像処理された画像データを記録して保持する。

表示部１２０は、液晶表示モニターなどにて構成され、撮影したＲＡＷデータ、画像データや操作メニューなどを表示する。設定情報記憶メモリ部１２１には、予め各種の画質パラメータが格納されているＲＯＭ部と、操作部１１２の入力操作によってＲＯＭ部から読み出された画質パラメータを記憶するＲＡＭ部が備えられている。

このように構成されたデジタルカメラ８１は、本実施形態の光学ユニット７０を採用することで、小型で動画撮像に適した撮像装置８０とすることが可能となる。

図２６は、本実施形態の撮像装置８０を備えた内視鏡９０の一例を示す図である。

本実施形態の内視鏡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。

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ケーブル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、図２３に示した撮像装置８０が内蔵されている。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、図２３に示したボイスコイルモータ１０の動作を指示し、撮像装置８０のズーム動作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と外部装置９４とを接続する部材である。外部装置９４とは、コネクタ９３ａを介して接続される。外部装置９４は、湾曲部９１ｂの湾曲状態を制御する駆動制御部９４ａ、撮像装置８０を制御する画像制御部９４ｂ、及び図示しない光源部及び光源部を制御する光源制御部９４ｃ等を有する。

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。ワイヤは、外部装置９４に配設された駆動制御部９４ａと操作部９２及び湾曲部９１ｂとを接続する。電気線は、撮像装置８０と操作部９２及び画像制御部９４ｂとを電気的に接続する。光ファイバは、光源と操作部９２及び光源制御部９４ｃとを光学的に接続する。

駆動制御部９４ａは、アクチュエータ等からなり、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、図２３に示した撮像装置８０に内蔵するボイスコイルモータ１０の駆動制御及び撮像素子ＩＳ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、画像表示部９６に表示される。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及び外部装置９４は、挿入部９１と別体で形成され、遠隔操作によって挿入部９１を操作及び制御してもよい。

このように構成された内視鏡９０は、本実施形態の撮像装置８０を採用することで、小型で迅速にズーム変更することができ、動画撮像に適したものとすることが可能となる。

このように本実施形態の駆動ユニット１によれば、所定の軸Ｃを中心とした筒形状の固定部２と、固定部２の内側に配置され軸Ｃを中心とした筒形状の可動部３と、
固定部２に配置されたコイル１１と、可動部３に配置された磁石１２と、によって、可動部３を固定部２に対して、軸Ｃ方向に相対移動させることが可能なボイスコイルモータ１０と、を備え、可動部３に磁石１２を設置した状態では、軸Ｃから磁石１２の径方向の外側の面１２１までの第１の距離Ｌ１は、軸Ｃから固定部２の内周面２３までの第２の距離Ｌ２よりも長いので、固定部２の径を小さくすることができ、駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット１は、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、本実施形態の駆動ユニット１によれば、固定部２は、磁石１２の径方向の外側の面１２１に対応する位置に肉抜き部２ａ，３ａが形成されているので、簡単な構造で駆動ユニット１を小型化及び軽量化することが可能となる。

また、本実施形態の駆動ユニット１によれば、可動部３の外周面に、径方向に対して直交する平面からなる段差部３４が形成され、磁石１２は、段差部３４に配置されるので、磁石１２を安定して設置することができ、安定した磁界が形成され、固定部２に対して可動部３を的確に移動させることが可能となる。

また、本実施形態の駆動ユニット１によれば、可動部３は、固定部２の内周面２３に当接する摺動面３２ａを有するので、固定部２に対して可動部３を常に接触した状態で移動させることができ、固定部２に対する可動部３の傾斜を抑制することができ、可動部３を的確に移動させることが可能となる。

また、本実施形態の駆動ユニット１によれば、磁石１２の径方向の外側の面１２１と、磁石１２の径方向の外側の面１２１に対向するコイル１１の内周面とを、相似な形状とするので、駆動力を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の駆動ユニット１によれば、コイル１１は、固定部２の外周面に沿って巻かれ、磁石１２の径方向の外側の面１２１に対応する部分を磁石の径方向の外側の面１２１に沿った形状とするので、駆動力を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の駆動ユニット１によれば、磁石の径方向の外側の面は平面であるので、容易に組み立てることが可能となる。

また、本実施形態の駆動ユニット１によれば、磁石１２は、可動部３の外周面に沿った環状部１２２を有するので、容易に組み立てることが可能となると共に、磁石の設置がより安定し、安定した磁界が形成され、固定部２に対して可動部３を的確に移動させることが可能となる。

また、本実施形態の駆動ユニット１によれば、磁石１２は、軸方向に隣り合う第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂを有し、第１磁石１２ａと第２磁石１２ｂは、径方向に着磁され、磁極が互いに逆向きであり、コイル１１は、第１磁石１２ａに対向する第１コイル１１ａと、第２磁石１２ｂに対向する第２コイル１１ｂと、を有するので、駆動力を増加させることが可能となる。

また、本実施形態の光学ユニット７０によれば、可動部３は、光学部材Ｌｖを備えるので、固定部２に対して可動部３を移動させることによって、光学ユニット７０の焦点位置を移動させることが可能となる。

また、本実施形態の撮像装置８０によれば、光学部材を通過した光が入射する撮像素子ＩＳと、前記光学ユニット７０と、を備えるので、撮像装置８０を小型化及び軽量化することが可能となる。また、固定部２に対して可動部３を移動させることによって、撮像装置８０のズーム変更を迅速に行うことが可能となる。

また、本実施形態の内視鏡９０によれば、体内に挿入される挿入部９１と、挿入部９１に設置される前記撮像装置８０と、を備えるので、小型で迅速にズーム変更することができ、動画撮像に適したものとすることが可能となる。

なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。

１…駆動ユニット
２…固定部
２３…内周面
３…可動部
１０…ボイスコイルモータ
１１…コイル
１２…磁石
１２１…径方向の外側の面

Claims (12)

1. 所定の軸を中心とした筒形状の固定部と、
   前記固定部の内側に配置され前記軸を中心とした筒形状の可動部と、
   前記固定部に配置されたコイルと、前記可動部に配置された磁石と、によって、前記可動部を前記固定部に対して、前記軸方向に相対移動させることが可能なボイスコイルモータと、
   を備え、
   前記可動部に前記磁石を設置した状態では、前記軸から前記磁石の径方向の外側の面までの第１の距離は、前記軸から前記固定部の内周面までの第２の距離よりも長い
   ことを特徴とする駆動ユニット。
2. 前記固定部は、前記磁石の径方向の外側の面に対応する位置に肉抜き部が形成されている
   請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記可動部の外周面に、径方向に対して直交する平面からなる段差部が形成され、
   前記磁石は、前記段差部に配置される
   請求項１又は２に記載の駆動ユニット。
4. 前記可動部は、前記固定部の内周面に当接する摺動面を有する
   請求項1乃至３のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
5. 前記磁石の径方向の外側の面と、前記磁石の径方向の外側の面に対向する前記コイルの内周面とを、相似な形状とする
   請求項１乃至４のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
6. 前記コイルは、前記固定部の外周面に沿って巻かれ、前記磁石の径方向の外側の面に対応する部分を前記磁石の径方向の外側の面に沿った形状とする
   請求項１乃至５のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
7. 前記磁石の径方向の外側の面は平面である
   請求項１乃至６のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
8. 前記磁石は、前記可動部の外周面に沿った環状部を有する
   請求項１乃至７のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
9. 前記磁石は、前記軸方向に隣り合う第１磁石と第２磁石を有し、
   前記第１磁石と前記第２磁石は、径方向に着磁され、磁極が互いに逆向きであり、
   前記コイルは、前記第１磁石に対向する第１コイルと、前記第２磁石に対向する第２コイルと、を有する
   請求項１乃至８のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
10. 前記可動部は、光学部材を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の光学ユニット。
11. 前記光学部材を通過した光が入射する撮像素子と、
    請求項１０に記載の前記光学ユニットと、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
12. 体内に挿入される挿入部と、
    前記挿入部に設置される請求項１１に記載の前記撮像装置と、
    を備えることを特徴とする内視鏡。

Images