JP2017063845A - 光学装置、内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】磁力を用いて移動枠を移動させる際のガタ付きを簡単な構成にて確実に防止することできる構成を具備する光学装置を提供する。【解決手段】対物レンズ１１、移動レンズ２２と、磁性体から構成された移動枠２１と、移動枠２１を前後に移動自在に保持する保持枠１２と、保持枠１２の外周に設けられた、磁石３３、３４がそれぞれ設けられたヨーク３０と、ヨーク３０よりも保持枠１２側に設けられたコイル３５とを有した駆動機構５０と、を具備し、ヨーク３０は、コイル３５の外周を覆う枠部３０ｗと、枠部３０ｗの前端及び後端において、保持枠１２の外周面１２ｇに突出することにより、枠部３０ｗと外周面１２ｇとの距離を縮める、枠部３０ｗの周方向に部分的に形成されたヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２とを有している。【選択図】図２

Description

本発明は、保持枠内に設けられた移動枠を磁力によって移動させる構成を具備する光学装置、内視鏡に関する。

内部に光学系を保持するとともに、保持枠内において光学系の光軸方向の前後に移動自在なことにより、被写体の焦点を切り替える移動枠を有する光学装置を具備する撮像装置が周知である。尚、撮像装置は、例えば、内視鏡の挿入部内に設けられる。

移動枠は、保持枠内においてモータ等を用いて移動自在な構成が周知であるが、この構成では、移動枠の移動構成が複雑になってしまうばかりか、移動枠の移動の際の応答速度が遅いといった問題があった。

このような問題に鑑み、磁力を用いて、移動枠を移動させる構成が周知である。特許文献１では、移動枠の外周面に磁石が設けられるとともに、保持枠の外周面における磁石に対向する位置にコイルが設けられ、コイルに電流が供給されることによって磁石と電磁コイルとの間に磁界が発生することにより、フレミングの左手の法則により移動枠を光軸方向に移動させるボイスコイルモータを用いた撮像装置の構成が開示されている。

また、保持枠の外周に、光軸方向の前後に同じ極性が向かい合うよう磁石がそれぞれ設けられたヨークが配置されるとともにヨークよりも保持枠側にコイルが配置され、コイルに電流が供給されることによって保持枠内に右ネジの法則により発生しヨークにより強められた磁界によって、移動枠に対する前後の磁石の相対的な磁力（引力）の大きさを変えて移動枠を光軸方向に移動させる駆動機構を用いた撮像装置も周知である。

特開平６−１８９５１８号公報

ところで、上述した磁力を用いた移動枠の移動構成においては、いずれも保持枠内において移動枠を光軸方向に移動自在にするため、移動枠の外周面と保持枠の内周面との間には、間隙が形成されている。

ここで、保持枠内において移動枠が光軸方向に移動する際、間隙により移動枠が保持枠内において揺動してしまい、即ち、ガタ付きが発生してしまい、光学性能が低下してしまうといった問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものあり、磁力を用いて移動枠を移動させる際のガタ付きを簡単な構成にて確実に防止することできる構成を具備する光学装置、内視鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の一態様における光学装置は、光学像を形成する光学系と、前記光学系の少なくとも一部を内部に保持する磁性体から構成された移動枠と、内部に前記光学系を保持するとともに、前記移動枠を前記光学系の光軸方向の前後に移動自在に保持する保持枠と、前記保持枠の外周に設けられた、前記光軸方向の前端及び後端に同じ極性が向かい合うよう磁石がそれぞれ設けられたヨークと、前記保持枠の径方向において前記ヨークよりも前記保持枠側に設けられたコイルとを有した駆動機構と、を具備し、前記ヨークは、前記コイルの外周を覆う枠部と、前記枠部の前記光軸方向の前端及び後端において、前記保持枠の外周面に突出することにより、前記枠部と前記保持枠の前記外周面との前記径方向の距離を縮める、前記枠部の周方向に部分的に形成されたヨーク凸部とを有している。

また、本発明の他態様における光学装置は、光学像を形成する光学系と、前記光学系の少なくとも一部を内部に保持するとともに外周面に磁石が設けられた移動枠と、内部に前記光学系を保持するとともに、前記移動枠を前記光学系の光軸方向の前後に移動自在に保持する保持枠と、前記保持枠の外周に前記磁石に対向して設けられた、前記光軸方向の前端に第１のヨークが設けられるとともに後端に第２のヨークが設けられた、前記移動枠を磁力によって前記光軸方向の前後に移動させるコイルと、を具備する。

さらに、本発明の一態様における内視鏡は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の前記光学装置を有する内視鏡であって、前記移動枠が前記光軸方向に移動することにより、被写体の焦点を切り替える。

本発明によれば、磁力を用いて移動枠を移動させる際のガタ付きを簡単な構成にて確実に防止することできる構成を具備する光学装置、内視鏡を提供することができる。

第１実施の形態の光学装置を含む撮像装置を具備する内視鏡の外観を示す図 図１の内視鏡における挿入部の先端部内に設けられた撮像装置を、移動枠が光軸方向の後方位置に移動した状態において示す部分断面図 図２の移動枠が光軸方向の前方位置に移動した状態を示す撮像装置の部分断面図 図２中のIV-IV線に沿う撮像装置の部分断面図 第２実施の形態における光学装置を含む撮像装置を、移動枠が光軸方向の後方位置に移動した状態において示す部分断面図 図５の移動枠が光軸方向の前方位置に移動した状態を示す撮像装置の部分断面図 図５中のVII-VII線に沿う撮像装置の部分断面図 図５中のVIII-VIII線に沿う撮像装置の部分断面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本実施の形態の光学装置を含む撮像装置を具備する内視鏡の外観を示す図である。

図１に示すように、内視鏡１は、被検体内に挿入される挿入部２と、該挿入部２の基端側に連設された操作部３と、該操作部３から延出されたユニバーサルコード８と、該ユニバーサルコード８の延出端に設けられたコネクタ９とを具備して主要部が構成されている。尚、コネクタ９を介して、内視鏡１は、制御装置や照明装置等の外部装置と電気的に接続される。

操作部３に、挿入部２の湾曲部２ｗを上下方向に湾曲させる上下用湾曲操作ノブ４と、湾曲部２ｗを左右方向に湾曲させる左右用湾曲操作ノブ６とが設けられている。

また、操作部３に、上下用湾曲操作ノブ４の回動位置を固定する固定レバー５と、左右用湾曲操作ノブ６の回動位置を固定する固定ノブ７とが設けられている。

さらに、操作部３に、後述する撮像装置１００における移動枠２１（いずれも図２参照）を後述する光学系の光軸方向Ｌに沿って移動させるズームレバー１０が設けられている。尚、移動枠２１が光軸方向Ｌの前後に移動することにより、被写体の焦点が切り替わる。

挿入部２は、先端側から順に、先端部２ｓと湾曲部２ｗと可撓管部２ｋとを具備して構成されており光軸方向Ｌに沿って細長に形成されている。

湾曲部２ｗは、上下用湾曲操作ノブ４や左右用湾曲操作ノブ６の回動操作により、例えば上下左右の４方向に湾曲されることにより、先端部２ｓ内に設けられた撮像装置１００の観察方向を可変したり、被検体内における先端部２ｓの挿入性を向上させたりするものである。さらに、可撓管部２ｋは、湾曲部２ｗの基端側に連設されている。

湾曲部２ｗの先端側に連設された先端部２ｓ内に、上述した撮像装置１００が設けられている。

次に、撮像装置１００の構成について、図２〜図４を用いて説明する。図２は、図１の内視鏡における挿入部の先端部内に設けられた撮像装置を、移動枠が光軸方向の後方位置に移動した状態において示す部分断面図、図３は、図２の移動枠が光軸方向の前方位置に移動した状態を示す撮像装置の部分断面図、図４は、図２中のIV-IV線に沿う撮像装置の部分断面図である。

図２、図３に示すように、撮像装置１００は、固定レンズユニット１５と、移動レンズユニット２０と、駆動機構５０と、撮像素子４０とから主要部が構成されている。尚、以下の実施の形態においては、光学装置とは、撮像装置１００から撮像素子４０を除いたものを示す。

固定レンズユニット１５は、光学像を形成する光学系である対物レンズ１１と、非磁性体から構成された保持枠１２と、円環形状を有する２つの位置規定部材１３ａ、１３ｂとから構成されている。

保持枠１２は、光軸方向Ｌに沿って細長な円筒状に形成されているとともに、光軸方向Ｌの先端内に、光学絞り１４が設けられた対物レンズ１１を保持している。尚、対物レンズ１１は、複数のレンズ群から構成されていてもよい。

また、保持枠１２の内周面１２ｎにおいて、対物レンズ１１の光軸方向Ｌの後方（以下、単に後方と称す）に、光軸方向Ｌにおいて光学絞り１４を挟むよう移動レンズユニット２０の前方位置を規定する位置規定部材１３ａが固定され、撮像素子４０よりも光軸方向の前方（以下、単に前方と称す）に、移動レンズユニット２０の後方位置を規定する位置規定部材１３ｂが固定されている。

移動レンズユニット２０は、磁性体から構成された円筒状の移動枠２１と、該移動枠２１内に保持された光学像を形成する光学系である移動レンズ２２とから構成されている。尚、移動レンズ２２は、複数のレンズ群から構成されていても良い。

尚、移動レンズユニット２０は、保持枠１２内において、光軸方向Ｌの前後に移動自在となるよう設けられている。

具体的には、移動枠２１は、該移動枠２１の光軸方向Ｌの前端（以下、単に前端と称す）が位置規定部材１３ａに当接する位置と、光軸方向Ｌの後端（以下、単に後端と称す）が位置規定部材１３ｂに当接する位置との間において、光軸方向Ｌの前後に移動自在となっている。尚、移動枠２１の移動に伴い、内視鏡１における被写体の焦点は切り替えられる。

また、図２、図３に示すように、保持枠１２の内周面１２ｎと、移動枠２１の外周面２１ｇとの間には、移動枠２１が光軸方向Ｌに移動自在となるよう、間隙が形成されている。

撮像素子４０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等のイメージセンサから構成されており、固定レンズユニット１５の光軸方向Ｌの後方に固定された図示しない撮像素子保持枠に固定されている。

また、撮像素子４０は、対物レンズ１１及び移動レンズ２２を介して撮像した被写体の光学像を映像信号に変換するものである。

駆動機構５０は、移動枠２１を磁力によって光軸方向Ｌの前後に移動させるものであり、保持枠１２の外周に周状に設けられており、リング状の磁石３３、３４が設けられたヨーク３０と、コイル３５とから構成されている。

コイル３５は、光軸方向Ｌに沿って所定の長さを有するとともに、保持枠１２の外周面１２ｇに対して周状に巻回されて接着されている。

ヨーク３０は、コイル３５に発生する磁力を増幅するものであり、磁性体、例えばケイ素鋼から構成されており、コイル３５よりも径方向Ｋの外側に、即ち、コイル３５の外周に周状に接着されている。

また、ヨーク３０の前端３０ａの一部に磁石３３が接着されており、後端３０ｂの一部に磁石３４が接着されている。

磁石３３、３４は、同じ極性が光軸方向Ｌにおいて向かい合うよう、それぞれ前端３０ａ、後端３０ｂの一部に当接されて接着されている。

尚、図２、図３においては、磁石３３、３４は、Ｎ極同士が光軸方向Ｌにおいて向かい合うよう配置されている。即ち、磁石３３が前方側にＳ極が着磁され、後方側にＮ極が着磁されており、磁石３４が前方側にＮ極が着磁され、後方側にＳ極が着磁されている場合を例に挙げて示しているが、反対に、Ｓ極同士が光軸方向Ｌにおいて向かい合うよう配置されていても構わない。即ち、磁石３３が前方側にＮ極が着磁され、後方側にＳ極が着磁されており、磁石３４が前方側にＳ極が着磁され、後方側にＮ極が着磁されていても構わない。

また、図２〜図４に示すように、ヨーク３０は、コイル３５の外周を覆う枠部３０ｗと、枠部３０ｗの前端及び後端において、保持枠１２の外周面１２ｇに当接するよう径方向Ｋに突出することにより、枠部３０ｗと外周面１２ｇとの径方向Ｋの距離を縮める、枠部３０ｗの周方向Ｒに部分的に形成されたヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２とから構成されている。

具体的には、図４に示すように、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２は、周方向Ｒに沿って扇状に形成されており、扇の中心角の角度が１８０°以下となるよう設定され同一方向に配置されている。

尚、図４においては、ヨーク凸部３０ｔ２は記載されていないが、ヨーク凸部３０ｔ１と同じ形状に形成されている。

また、本実施の形態においては、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２は、図２〜図４中の径方向Ｋの下方Ｋ１において、図２〜図４の上方Ｋ２に向けてＣ字状となるよう配置されている場合を例に挙げて示している。

このように構成された駆動機構５０は、磁石３３の磁界Ｂ、Ｄ及び磁石３４の磁界Ａ、Ｃに対して、コイル３５への通電方向を切り替える。

これにより駆動機構５０は、コイル３５に発生する磁界の向きが変わり、磁性体から構成された移動枠２１を引き付ける磁石３３及び磁石３４の相対的な磁力の大きさを変えて、移動レンズユニット２０を光軸方向Ｌの前後に移動させる。

具体的には、図２に示すように、コイル３５に通電がされていない状態において、移動枠２１の後端が位置規定部材１３ｂに当接している状態においては、磁石３４のＮ極、ヨーク凸部３０ｔ２、移動枠２１、磁石３４のＳ極に働く磁界Ａと、磁石３４のＮ極、移動枠２１、磁石３４のＳ極に働く磁界Ｃとにより、磁石３４の引力により、移動枠２１は、後端が位置規定部材１３ｂに当接した後方位置で保持される。

尚、この際、磁石３３のＮ極、ヨーク凸部３０ｔ１、移動枠２１、磁石３３のＳ極に働く磁界Ｂと、磁石３３のＮ極、移動枠２１、磁石３３のＳ極に働く磁界Ｄも発生しているが、磁石３３は、磁石３４よりも光軸方向Ｌにおいて離れて位置していることから、磁界Ｂ、磁界Ｄの引力は磁界Ａ、磁界Ｃの引力よりも弱いため、移動枠２１は、磁石３４の引力によって後方位置に固定されている。

また、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２により、磁界ＡとＣの磁力バランス及び、磁界ＢとＤとの磁力のバランスが崩れていることから、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２を介した磁力バランスが強い磁界Ａ、Ｂにより、移動枠２１は、図２〜図４において径方向Ｋの下方Ｋ１側に引き寄せられ、移動枠２１の外周面２１ｇは、保持枠１２の下方Ｋ１側の内周面１２ｎに押し付けられる。

尚、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２が、周方向Ｒに沿って扇状に形成されている場合、扇の中心角の角度が１８０°以下となるよう設定されていると、移動枠２１を確実に保持枠１２の下方Ｋ１側の内周面１２ｎに押し付けることができることは、シミュレーションの結果から分かっている。言い換えれば、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２の扇の中心角の角度が１８０°よりも大きい場合は、保持枠１２の内周面１２ｎに対する移動枠２１の押し付け方向が定まらなくなってしまうことがシミュレーションの結果から分かっている。

この図２に示す状態において、コイル３５に対し電流の向きが一方向となるよう通電すると、コイル３５に、右ネジの法則により磁石３４の磁界Ａ、Ｃと反対側の磁界Ｇ１が発生する。

このことにより、磁石３４と移動枠２１との引力が打ち消され、移動レンズユニット２０は、磁石３３の磁界Ｂ、Ｄによる磁力に引き寄せられ、図３に示す移動枠２１の前端が位置規定部材１３ａに当接する前方位置へと移動する。

この移動中においても、ヨーク凸部３０ｔ１により、磁界Ｂの引力は、磁界Ｄの引力よりも強いため、移動枠２１の外周面２１ｇは、保持枠１２の下方Ｋ１側の内周面１２ｎに押し付けられたままガタ付くことなく摺動移動する。

尚、図３に示す前方位置へ移動レンズユニット２０が移動した後、コイル３５に通電がされていない状態において、移動枠２１の前端が位置規定部材１３ａに当接している状態においては、磁石３３のＮ極、ヨーク凸部３０ｔ１、移動枠２１、磁石３３のＳ極に働く磁界Ｂと、磁石３３のＮ極、移動枠２１、磁石３３のＳ極に働く磁界Ｄとにより、磁石３３の引力により、移動枠２１は、前端が位置規定部材１３ａに当接した前方位置で保持される。

尚、この際、磁石３４のＮ極、ヨーク凸部３０ｔ２、移動枠２１、磁石３４のＳ極に働く磁界Ａと、磁石３４のＮ極、移動枠２１、磁石３４のＳ極に働く磁界Ｃも発生しているが、磁石３４は、磁石３３よりも光軸方向Ｌにおいて離れて位置していることから、磁界Ａ、磁界Ｃの引力は磁界Ｂ、磁界Ｄの引力よりも弱いため、移動枠２１は、磁石３３の引力によって前方位置に固定されている。

また、この前方位置においても、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２により、磁界ＡとＣの磁力バランス及び、磁界ＢとＤとの磁力のバランスが崩れていることから、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２を介した磁力バランスが強い磁界Ａ、Ｂにより、移動枠２１は、図２〜図４において径方向Ｋの下方Ｋ１側に引き寄せられ、移動枠２１の外周面２１ｇは、保持枠１２の下方Ｋ１側の内周面１２ｎに押し付けられる。

この図３に示す状態において、コイル３５に電流の向きが一方向とは反対の他方向となるよう通電すると、コイル３５に、右ネジの法則により磁石３３の磁界Ｂ、Ｄと反対側の磁界Ｇ２が発生する。

このことにより、磁石３３と移動枠２１との引力が打ち消され、移動レンズユニット２０は、磁石３４の磁界Ａ、Ｃによる磁力に引き寄せられ、図２に示す移動枠２１の後端が位置規定部材１３ｂに当接する後方位置へと移動する。

この移動中においても、ヨーク凸部３０ｔ２により、磁界Ａの引力は、磁界Ｃの引力よりも強く、ヨーク凸部３０ｔ１により、磁界Ｂの引力は、磁界Ｄの引力よりも強いため、移動枠２１の外周面２１ｇは、保持枠１２の下方Ｋ１側の内周面１２ｎに押し付けられたままガタ付くことなく摺動移動する。

このように、本実施の形態においては、ヨーク３０は、コイル３５の外周を覆う枠部３０ｗと、枠部３０ｗの前端及び後端において、保持枠１２の外周面１２ｇに当接するよう径方向Ｋに突出することにより、枠部３０ｗと外周面１２ｇとの径方向Ｋの距離を縮める、枠部３０ｗの周方向Ｒに部分的に形成されたヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２とから構成されており、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２は、周方向Ｒに沿って扇状に形成されており、扇の中心角の角度が１８０°以下となるよう設定されていると示した。

このことによれば、駆動機構５０を用いて移動レンズユニット２０を、図２に示す後方位置に移動させる際や、図３に示す前方位置に移動させる際、加えて図２に示す後方位置並びに図３に示す前方位置においては、図２〜図４に示すように、扇状に形成されたヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２により、磁界Ａ、Ｂの引力は、磁界Ｃ、Ｄの引力よりも強く磁力のバランスが崩れるため、移動枠２１の外周面２１ｇは、保持枠１２の下方Ｋ１側の内周面１２ｎに押し付けられる。

即ち、移動枠２１は、外周面２１ｇが、保持枠１２の下方Ｋ１側の内周面１２ｎに押し付けられたままガタ付くことなく摺動移動する。

よって、ヨーク３０の枠部３０ｗの前端及び後端に、周方向Ｒに部分的に形成されたヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２を設けるのみの簡単な構成により、移動枠２１が移動する際のガタ付きを確実に防止することができる。

以上から、磁力を用いて移動枠２１を移動させる際のガタ付きを簡単な構成にて確実に防止することできる構成を具備する光学装置、内視鏡１を提供することができる。

尚、上述した本実施の形態においては、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２は、図２〜図４中の径方向Ｋの下方Ｋ１において、図２〜図４の上方Ｋ２に向けてＣ字状となるよう配置されている場合を例に挙げて示した。

これに限らず、ヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２は、図２〜図４中の径方向Ｋの上方Ｋ２において、図２〜図４の下方Ｋ１に向けてＣ字状となるよう配置されていても良く、また、径方向Ｋの右方Ｋ３において、左方Ｋ４に向けてＣ字状となるよう配置されていても良く、さらには、径方向Ｋの左方Ｋ４において、右方Ｋ３に向けてＣ字状となるよう配置されていても良い。

これらの場合、保持枠１２の内周面１２ｎに対する移動枠２１の外周面２１ｇが押し付けられる方向が変化するだけで、上述した本実施の形態と同様の効果を得ることができる。尚、これらの場合においても、扇状のヨーク凸部３０ｔ１、３０ｔ２は、扇の中心角の角度が１８０°以下となるよう設定されていれば良い。
本実施例では撮像素子４０に映像が結像する場合を示しているが、撮像素子４０の変わりに、イメージファイバーに結像するようにしても良い。

（第２実施の形態）
図５は、本実施の形態における光学装置を含む撮像装置を、移動枠が光軸方向の後方位置に移動した状態において示す部分断面図、図６は、図５の移動枠が光軸方向の前方位置に移動した状態を示す撮像装置の部分断面図、図７は、図５中のVII-VII線に沿う撮像装置の部分断面図、図８は、図５中のVIII-VIII線に沿う撮像装置の部分断面図である。

この第２実施の形態の光学装置を含む撮像装置の構成は、上述した図１〜図４に示した第１実施の形態の撮像装置と比して、磁石が移動枠の外周面に設けられているとともに、ヨークがコイルの前端及び後端に対して周方向に部分的に設けられた、移動枠の移動に既知のボイスコイルモータを用いている点が異なる。

よって、この相違点のみを説明し、第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図５、図６に示すように、撮像装置２００は、固定レンズユニット２１５と、移動レンズユニット２２０と、コイル２３５と、第１のヨーク２３１と、第２のヨーク２３２と、撮像素子４０とから主要部が構成されている。

固定レンズユニット２１５は、光学像を形成する光学系である対物レンズ２１１と、非磁性体から構成された保持枠２１２と、円環形状を有する２つの位置規定部材２１３ａ、２１３ｂとから構成されている。

保持枠２１２は、光軸方向Ｌに沿って細長な円筒状に形成されているとともに、光軸方向Ｌの先端内に、光学絞り２１４が設けられた対物レンズ２１１を保持している。尚、対物レンズ２１１は、複数のレンズ群から構成されていてもよい。

また、保持枠２１２の内周面２１２ｎにおいて、対物レンズ２１１の後方に、光軸方向Ｌにおいて光学絞り２１４を挟むよう移動レンズユニット２２０の前方位置を規定する位置規定部材２１３ａが固定され、撮像素子４０よりも前方に、移動レンズユニット２２０の後方位置を規定する位置規定部材２１３ｂが固定されている。

移動レンズユニット２２０は、非磁性体から構成された円筒状の移動枠２２１と、該移動枠２２１内に保持された光学像を形成する光学系である移動レンズ２２２とから構成されている。尚、移動レンズ２２２は、複数のレンズ群から構成されていても良い。

尚、移動レンズユニット２２０は、ズームレバー１０の操作に伴い、保持枠２１２内において、光軸方向Ｌの前後に移動自在となるよう設けられている。

具体的には、移動枠２２１は、該移動枠２２１の前端が位置規定部材２１３ａに当接する位置と、後端が位置規定部材２１３ｂに当接する位置との間において、光軸方向Ｌの前後に移動自在となっている。尚、移動枠２２１の移動に伴い、内視鏡１における被写体の焦点は切り替えられる。

図５、図６、図８に示すように、移動枠２２１の外周面２２１ｇに、光軸方向Ｌの前端側（以下、単に前端側と称す）に第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄが周方向Ｒに沿って周状に設けられており、光軸方向Ｌの後端側（以下、単に後端側と称す）に、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄに対して後方に離間して第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄ（磁石２７０ｂ、２７０ｄは図示されず）が周方向Ｒに沿って周状に設けられている。

また、図８に示すように、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄは、外周面２２１ｇに対して、周方向Ｒにおいて、略９０°間隔にて設けられている。尚、図示しないが、第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄも、外周面２２１ｇに対して、周方向Ｒにおいて、略９０°間隔にて設けられている。

第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄは、図８に示すように、径方向Ｋにおいて、内周側にＳ極が着磁されており、外周側にＮ極が着磁されている。

また、第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄは、図５、図６において第２の磁石２７０ａ、２７０ｃのみ図示するが、径方向Ｋにおいて、内周側にＮ極が着磁されており、外周側にＳ極が着磁されている。即ち、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄと、第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄとでは着磁方向が反対となっている。

尚、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄと、第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄとで着磁方向が反対となっていれば、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄは、内周側にＮ極が着磁されているとともに外周側にＳ極が着磁され、第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄは、内周側にＳ極が着磁されているとともに外周側にＮ極が着磁されていても構わない。

尚、保持枠２１２の内周面２１２ｎと、移動枠２２１の外周面２２１ｇとの間には、移動枠２２１が光軸方向Ｌに移動自在となるよう、間隙が形成されている。

コイル２３５は、第１のコイル２３６と第２のコイル２３７とから構成されており、保持枠２１２の外周面２１２ｇにおいて、光軸方向Ｌにおける第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄ及び第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄの可動範囲に、通電に伴い移動枠２２１に対して磁力により駆動力を発生する第１のコイル２３６、第２のコイル２３７が周状に巻回されて接着されている。つまり、第１のコイル２３６、第２のコイル２３７は、間に保持枠２１２を介在した状態で、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄ及び第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄに対向して設けられている。

尚、外周面２１２ｇにおいて、第１のコイル２３６は、第２のコイル２３７よりも先端側に巻回されている。また、第１のコイル２３６と第２のコイル２３７は逆向きに巻回されており、第１のコイル２３６に通電される電流の向きと、第２のコイル２３７に通電される電流の向きとは反対になっている。

このことにより、第１のコイル２３６、第２のコイル２３７にそれぞれ向きの異なる電流が通電されると、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄ及び第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄの着磁方向が反対となっていることにより、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄ及び第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄに対して発生する駆動力は、フレミングの左手の法則により同一方向に作用する。

そして、第１のコイル２３６、第２のコイル２３７に流す電流の向きを切り替えることで、図５、図６に示すように、移動枠２２１は、保持枠２１２内において前方または後方に移動する。

尚、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄ、第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄが、外周面２１２ｇにおいて周方向Ｒに略９０°間隔にて均等に４つ設けられているのは、周状の第１のコイル２３６、第２のコイル２３７から第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄ、第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄに付与される磁力を、外周面２１２ｇの全周方向、即ち、径方向Ｋを構成する複数方向において均等にするためである。

よって、このことを考慮すれば、磁石は、外周面２１２ｇにおいて周方向Ｒに略１２０°間隔にて均等に前後にそれぞれ３つ設けられていても構わないし、均等に５個以上設けられていても構わないし、周状に構成されていても構わない。

尚、第１のコイル２３６、第２のコイル２３７、第１の磁石２６０ａ〜２６０ｄ、第２の磁石２７０ａ〜２７０ｄを用いた移動枠２２１の光軸方向Ｌへの移動構成は、通常のボイスコイルモータを用いた移動構成と同じであり、周知であるため、その詳しい説明は省略する。

第１のヨーク２３１は、磁性体、例えばケイ素鋼から構成されており、コイル２３５の前端２３５ａ、即ち、第１のコイル２３６の前端に接着されている。

また、第２のヨーク２３２は、磁性体、例えばケイ素鋼から構成されており、コイル２３５の後端２３５ｂ、即ち、第２のコイル２３７の後端に接着されている。

第１のヨーク２３１及び第２のヨーク２３２は、図５〜図７に示すように、第１のコイル２３６の前端、第２のコイル２３７の後端に対して、それぞれ周方向Ｒに部分的に被覆されている。

具体的には、図７に示すように、第１のヨーク２３１及び第２のヨーク２３２は、周方向Ｒに沿って扇状に形成されており、扇の中心角の角度が１８０°以下となるよう設定されている。

尚、図７においては、第２のヨーク２３２は記載されていないが、第１のヨーク２３１と同じ形状に形成されている。

また、本実施の形態においては、第１のヨーク２３１及び第２のヨーク２３２は、図５〜図７中の径方向Ｋの下方Ｋ１において、図５〜図７の上方Ｋ２に向けてＣ字状となるよう配置されている場合を例に挙げて示している。

このように構成された撮像装置２００のボイスコイルモータは、図５に示すように、コイル２３５に通電がされていない状態において、移動枠２２１の後端が位置規定部材２１３ｂに当接している状態においては、第２の磁石２７０ｃのＮ極、第２のヨーク２３２、第２の磁石２７０ｃのＳ極に働く磁界Ｅにより、第２の磁石２７０ｃの引力により、移動枠２２１は、後端が位置規定部材２１３ｂに当接した後方位置で保持される。

尚、この際、第１の磁石２６０ｃのＮ極、第１のヨーク２３１、第１の磁石２６０ｃのＳ極に働く磁界Ｆも発生しているが、第１の磁石２６０ｃと第１のヨーク２３１との距離は第２の磁石２７０ｃと第２のヨーク２３２との距離よりも離れて位置していることから、磁界Ｆの引力は磁界Ｅの引力よりも弱いため、移動枠２２１は、第２の磁石２７０ｃの引力によって後方位置に固定されている。

また、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２を介した磁界Ｅ、Ｆの強い引力により、移動枠２２１は、図５〜図７において径方向Ｋの下方Ｋ１側に引き寄せられ、移動枠２２１の外周面２２１ｇは、保持枠２１２の下方Ｋ１側の内周面２１２ｎに押し付けられる。

尚、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２が、周方向Ｒに沿って扇状に形成されている場合、扇の中心角の角度が１８０°以下となるよう設定されていると、移動枠２２１を確実に保持枠２１２の下方Ｋ１側の内周面２１２ｎに押し付けることができることは、シミュレーションの結果から分かっている。言い換えれば、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２の扇の中心角の角度が１８０°よりも大きい場合は、保持枠２１２の内周面２１２ｎに対する移動枠２２１の押し付け方向が定まらなくなってしまうことがシミュレーションの結果から分かっている。

この図５に示す状態において、コイル２３５に対し電流の向きが一方向となるよう通電すると、図６に示す移動枠２２１の前端が位置規定部材２１３ａに当接する前方位置へと移動する。

この移動中においても、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２により、磁界Ｅ、Ｆの引力により、移動枠２２１の外周面２２１ｇは、保持枠２１２の下方Ｋ１側の内周面２１２ｎに押し付けられたままガタ付くことなく摺動移動する。

尚、図６に示す前方位置へ移動レンズユニット２２０が移動した後、コイル２３５に通電がされていない状態において、移動枠２２１の前端が位置規定部材２１３ａに当接している状態においては、第１の磁石２６０ｃのＮ極、第１のヨーク２３１、第１の磁石２６０ｃのＳ極に働く磁界Ｆにより、第１の磁石２６０ｃの引力により、移動枠２２１は、前端が位置規定部材２１３ａに当接した前方位置で保持される。

尚、この際、第２の磁石２７０ｃのＮ極、第２のヨーク２３２、第２の磁石２７０ｃのＳ極に働く磁界Ｅも発生しているが、第２の磁石２７０ｃと第２のヨーク２３２との距離は、第１の磁石２６０ｃと第１のヨーク２３１との距離よりも離れて位置していることから、磁界Ｅの引力は磁界Ｆの引力よりも弱いため、移動枠２２１は、第１の磁石２６０ｃの引力によって前方位置に固定されている。

また、この前方位置においても、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２を介した磁界Ｆ、Ｅの強い引力により、移動枠２２１は、図５〜図７において径方向Ｋの下方Ｋ１側に引き寄せられ、移動枠２２１の外周面２２１ｇは、保持枠２１２の下方Ｋ１側の内周面２１２ｎに押し付けられる。

この図６に示す状態において、コイル２３５に電流の向きが一方向とは反対の他方向となるよう通電すると、図５に示す移動枠２２１の後端が位置規定部材２１３ｂに当接する後方位置へと移動する。

この移動中においても、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２により、磁界Ｆ、Ｅにより、移動枠２２１の外周面２２１ｇは、保持枠２１２の下方Ｋ１側の内周面２１２ｎに押し付けられたままガタ付くことなく摺動移動する。

このように、本実施の形態においては、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２は、コイル２３５の前端及び後端において、周方向Ｒに沿って扇状に部分的に形成されており、扇の中心角の角度が１８０°以下となるよう設定されていると示した。

このことによれば、移動レンズユニット２２０を、図５に示す後方位置に移動させる際や、図６に示す前方位置に移動させる際、加えて図５に示す後方位置並びに図６に示す前方位置においては、図５〜図７に示すように、扇状に形成された第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２により、磁界Ｅ、Ｆの引力により、移動枠２２１の外周面２２１ｇは、保持枠２１２の下方Ｋ１側の内周面２１２ｎに押し付けられる。

即ち、移動枠２２１は、外周面２２１ｇが、保持枠２１２の下方Ｋ１側の内周面２１２ｎに押し付けられたままガタ付くことなく摺動移動する。

よって、コイル２３５の前端及び後端に、周方向に部分的に形成された第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２を設けるのみの簡単な構成により、移動枠２２１が移動する際のガタ付きを確実に防止することができる。

以上から、磁力を用いて移動枠２２１を移動させる際のガタ付きを簡単な構成にて確実に防止することできる構成を具備する撮像装置２００、内視鏡１を提供することができる。

尚、上述した本実施の形態においても、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２は、図５〜図７中の径方向Ｋの下方Ｋ１において、図５〜図７の上方Ｋ２に向けてＣ字状となるよう配置されている場合を例に挙げて示した。

これに限らず、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２は、図５〜図７中の径方向Ｋの上方Ｋ２において、図５〜図７の下方Ｋ１に向けてＣ字状となるよう配置されていても良く、また、図８において径方向Ｋの右方Ｋ３において、左方Ｋ４に向けてＣ字状となるよう配置されていても良く、さらには、径方向Ｋの左方Ｋ４において、右方Ｋ３に向けてＣ字状となるよう配置されていても良い。

これらの場合、保持枠２１２の内周面２１２ｎに対する移動枠２２１の外周面２２１ｇが押し付けられる方向が変化するだけで、上述した本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

尚、これらの場合においても、第１のヨーク２３１、第２のヨーク２３２は、扇の中心角の角度が１８０°以下となるよう設定されていれば良い。

また、上述した本実施の形態においては、磁石は、第１の磁石２６０、第２の磁石２７０の２群から構成され、コイル２３５は第１のコイル２３６、第２のコイル２３７の２つから構成されていると示したが、１群の磁石と１つのコイルによる構成においても本実施の形態は適用可能である。

また、上述した第１、第２実施の形態においては、移動枠２１、２２１、保持枠１２、２１２は、円筒状から構成されていると示したが、これに限らず、断面が矩形状からなる筒から構成されていても良い。

さらに、上述した第１、第２実施の形態においては、撮像装置１００、２００は、内視鏡１に設けられていると示したが、これに限らず、カメラ等に設けられる場合であっても適用可能である。

１…内視鏡
１１…対物レンズ（光学系）
１２…保持枠
１２ｇ…保持枠の外周面
２１…移動枠
２２…移動レンズ（光学系）
３０…ヨーク
３０ａ…ヨークの前端
３０ｂ…ヨークの後端
３０ｔ１…ヨーク凸部
３０ｔ２…ヨーク凸部
３０ｗ…枠部
３３…磁石
３４…磁石
３５…コイル
４０…撮像素子
５０…駆動機構
１００…撮像装置
２１１…対物レンズ（光学系）
２１２…保持枠
２１２ｇ…保持枠の外周面
２２１…移動枠
２２１ｇ…移動枠の外周面
２２２…移動レンズ（光学系）
２３１…第１のヨーク
２３２…第２のヨーク
２３５…コイル
２３５ａ…コイルの前端
２３５ｂ…コイルの後端
２３６…第１のコイル
２３７…第２のコイル
２６０ａ〜２６０ｄ…第１の磁石（磁石）
２７０ａ〜２７０ｄ…第２の磁石（磁石）
Ｋ…径方向
Ｌ…光軸方向
Ｒ…周方向

Claims (10)

1. 光学像を形成する光学系と、
   前記光学系の少なくとも一部を内部に保持する磁性体から構成された移動枠と、
   内部に前記光学系を保持するとともに、前記移動枠を前記光学系の光軸方向の前後に移動自在に保持する保持枠と、
   前記保持枠の外周に設けられた、前記光軸方向の前端及び後端に同じ極性が向かい合うよう磁石がそれぞれ設けられたヨークと、前記保持枠の径方向において前記ヨークよりも前記保持枠側に設けられたコイルとを有した駆動機構と、
   を具備し、
   前記ヨークは、
   前記コイルの外周を覆う枠部と、
   前記枠部の前記光軸方向の前端及び後端において、前記保持枠の外周面に突出することにより、前記枠部と前記保持枠の前記外周面との前記径方向の距離を縮める、前記枠部の周方向に部分的に形成されたヨーク凸部と
   を有していることを特徴とする光学装置。
2. 前記移動枠及び前記保持枠は、円筒状に形成されており、
   前記ヨーク凸部は、扇状に形成されており、該扇の中心角の角度は、１８０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記光軸方向の前後に並んだ前記ヨーク凸部が同一側に配されていることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
4. 前記磁石は、前記ヨークの前記前端及び後端に一部が接触することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
5. 光学像を形成する光学系と、
   前記光学系の少なくとも一部を内部に保持するとともに外周面に磁石が設けられた移動枠と、
   内部に前記光学系を保持するとともに、前記移動枠を前記光学系の光軸方向の前後に移動自在に保持する保持枠と、
   前記保持枠の外周に前記磁石に対向して設けられた、前記光軸方向の前端に第１のヨークが設けられるとともに後端に第２のヨークが設けられた、前記移動枠を磁力によって前記光軸方向の前後に移動させるコイルと、
   を具備することを特徴とする光学装置。
6. 前記第１のヨーク及び前記第２のヨークは、前記コイルの前記前端及び前記後端に対し、前記保持枠の周方向に部分的に被覆されていることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
7. 前記磁石は、前記移動枠の前記外周面において前記光軸方向に沿って並ぶ第１の磁石及び第２の磁石から構成されており、
   前記コイルは、前記保持枠の外周面において前記光軸方向に沿って並ぶ第１のコイル及び第２のコイルから構成されていることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
8. 前記移動枠及び前記保持枠は、円筒状に形成されており、
   前記第１のヨーク及び前記第２のヨークは、扇状に形成されており、該扇の中心角の角度は、１８０°以下であることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
9. 前記第１のヨーク及び前記第２のヨークが同一側に配されていることを特徴とする請求項８に記載の光学装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の前記光学装置を有する内視鏡であって、
    前記移動枠が前記光軸方向に移動することにより、被写体の焦点を切り替えることを特徴とする内視鏡。

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