JP2017090504A - 駆動装置、撮像装置および内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動枠の摺動性の低下を改善して、安定した応答速度で移動枠を駆動させることができる駆動装置の提供。【解決手段】 駆動装置３０は、保持枠１２内で第１の方向に沿って進退自在に配設された移動枠２１と、移動枠２１に設けられた磁石３１，３２と、第１の方向に直交する第２の方向に沿った一方向に移動枠２１を保持枠１２の一方向側に引き寄せる磁性部材３５よりなる片寄せ機構と、保持枠１２に設けられ、通電に伴い磁石３１，３２に対する駆動力を発生して移動枠に対して第１の方向に沿った進退駆動力を発生する第１の駆動コイル３３，３４と、通電に伴い磁石３１，３２に対して磁性部材３５よりなる片寄せ機構の一方向側に寄せる力に抗する斥力を発生させて移動枠２１を第２の方向に沿った他方向側に移動させる第２の駆動コイル４１〜４４と、第２の駆動コイル４１〜４４への通電を制限する制限素子４５〜４７と、を具備する。【選択図】図３

Description

本発明は、内部に光学系を有する移動枠を磁力によって前後に移動して光学機能を可変する駆動装置、撮像装置および内視鏡に関する。

内部に光学系を備えた移動枠を光学系の光軸方向の前後に移動させて、光学性能を切り替えることができる撮像装置が周知である。この撮像装置は、カメラの他、カメラ付き通信端末、内視鏡などに設けられている。

例えば、特許文献１には、移動レンズ枠に磁石が設けられ、この磁石に対向する位置に電磁コイルによる磁気的作用で移動レンズ枠の駆動を行う駆動装置を備えた撮像装置および内視鏡が知られている。

特開２０１４−１０６３８９号公報

ところで、特許文献１に開示されるような従来の撮像装置に設けられる駆動装置では、磁性部材によって一方に引き寄せられる移動レンズ枠の外周面と固定レンズ枠の内周面の一方側の面が常に接触した状態となっており、この状態で移動レンズ枠が摺動するため、使用時間が多くなるにつれて移動レンズ枠の摺動時間も多くなり、移動レンズ枠の摺動特性が低下してしまう。

移動レンズ枠の摺動特性が低下する要因は、特に、移動レンズ枠の外周面と固定レンズ枠の内周面の間に摩耗粉などが混入してしまい、移動レンズ枠の動きを悪くしている。

そのため、従来の撮像装置に設けられる駆動装置は、長期に亘って使用されると、移動レンズ枠の摺動積算時間も増加するため、摩耗粉などが発生して、移動レンズ枠の応答速度にムラが発生するという問題があった。特に、従来の撮像装置では、移動レンズ枠を低速駆動するときのパフォーマンズが低下してしまう。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みなされたものあり、移動枠の摺動性の低下を改善して、安定した応答速度で移動枠を駆動させることができる駆動装置、撮像装置および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駆動装置は、筒状の保持枠と、前記保持枠内で第１の方向に沿って進退自在に配設された移動枠と、前記移動枠に設けられた磁石と、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿った一方向に前記磁石に対する引力を発生して前記移動枠を前記保持枠の前記一方向側に引き寄せる磁性部材よりなる片寄せ機構と、前記保持枠に設けられ、通電に伴い前記磁石に対する駆動力を発生して前記移動枠に対して前記第１の方向に沿った進退駆動力を発生する第１の駆動コイルと、通電に伴い前記磁石に対して前記片寄せ機構の一方向側に寄せる力に抗する斥力を発生させて前記移動枠を前記第２の方向に沿った他方向側に移動させる第２の駆動コイルと、前記第２の駆動コイルへの通電を制限する制限素子と、を具備する。

また、本発明の一態様における撮像装置は、筒状の保持枠と、内部に光学部材を保持し、前記保持枠内で第１の方向に沿って進退自在に配設された移動枠と、前記移動枠に設けられた磁石と、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿った一方向に前記移動枠を前記保持枠の前記一方向側に引き寄せる磁性部材よりなる片寄せ機構と、前記保持枠に設けられ、通電に伴い前記磁石に対する駆動力を発生して前記移動枠に対して前記第１の方向に沿った進退駆動力を発生する第１の駆動コイルと、通電に伴い前記磁石に対して前記片寄せ機構の一方向側に寄せる力に抗する斥力を発生して、前記移動枠を前記第２の方向に沿った他方向側に移動させる第２の駆動コイルと、前記第２の駆動コイルへの通電を制限する制限素子と、を具備する。

また、本発明の一態様における内視鏡は、筒状の保持枠と、内部に光学部材を保持し、前記保持枠内で第１の方向に沿って進退自在に配設された移動枠と、前記移動枠に設けられた磁石と、前記第１の方向に直交する第２の方向に沿った一方向に前記移動枠を前記保持枠の前記一方向側に引き寄せる磁性部材よりなる片寄せ機構と、前記保持枠に設けられ、通電に伴い前記磁石に対する駆動力を発生して前記移動枠に対して前記第１の方向に沿った進退駆動力を発生する第１の駆動コイルと、通電に伴い前記磁石に対して前記片寄せ機構の一方向側に寄せる力に抗する斥力を発生して、前記移動枠を前記第２の方向に沿った他方向側に移動させる第２の駆動コイルと、前記第２の駆動コイルへの通電を制限する制限素子と、を具備する撮像装置と、前記撮像装置が内蔵される先端部を有する挿入部と、を具備する。

本発明によれば、移動枠の摺動性の低下を改善して、安定した応答速度で移動枠を駆動させることができる駆動装置、撮像装置および内視鏡を提供することができる。

本発明の一態様の撮像装置を具備する内視鏡の外観を示す図 同、撮像ユニットの構成を示す正面図 同、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図 同、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図 同、渦巻配線の構成を示す平面図 同、撮像装置の電気的な構成を示すブロック図 同、通常動作時の移動レンズユニットを前方に移動するときの電流の流れを説明する図 同、通常動作時の移動レンズユニットを後方に移動するときの電流の流れを説明する図 同、非通常動作時の移動レンズユニットを前方に移動するときの電流の流れを説明する図 同、非通常動作時の移動レンズユニットを後方に移動するときの電流の流れを説明する図 同、移動レンズユニットを駆動するときの制御例を示すフローチャート 同、移動レンズユニットを駆動するときの制御例を示す図１１に続くフローチャート 同、第１の変形例の撮像装置の構成を示す断面図 同、第１の変形例のＦＰＣの構成を示す断面図 同、第１の変形例のＦＰＣ表面側の渦巻配線の構成を示す平面図 同、第１の変形例のＦＰＣ裏面側の渦巻配線の構成を示す平面図 同、第２の変形例の撮像装置の構成を示す断面図

ここでは、本発明である撮像装置を備えた内視鏡を例に挙げて説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

また、以下の構成説明における撮像装置を備えた内視鏡は、生体の上部または下部の消化器官に挿入するため挿入部が可撓性のある所謂軟性鏡を例に挙げて説明するが、これに限定されることなく、外科用に用いられる挿入部が硬質な所謂硬性鏡にも適用できる技術である。

さらに、撮像装置は、内視鏡などの医療機器に設けられるものに限定されることなく、例えば、カメラ付き携帯電話にも採用することができるものである。

以下、本発明の一態様の撮像装置および内視鏡について、図面に基づいて説明する。
なお、図１は、本発明の一態様の撮像装置を具備する内視鏡の外観を示す図、図２は撮像ユニットの構成を示す正面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は渦巻配線の構成を示す平面図、図６は撮像装置の電気的な構成を示すブロック図、図７は通常動作時の移動レンズユニットを前方に移動するときの電流の流れを説明する図、図８は通常動作時の移動レンズユニットを後方に移動するときの電流の流れを説明する図、図９は非通常動作時の移動レンズユニットを前方に移動するときの電流の流れを説明する図、図１０は非通常動作時の移動レンズユニットを後方に移動するときの電流の流れを説明する図、図１１は移動レンズユニットを駆動するときの制御例を示すフローチャート、図１２は移動レンズユニットを駆動するときの制御例を示す図１１に続くフローチャート、図１３は第１の変形例の撮像装置の構成を示す断面図、図１４は第１の変形例のＦＰＣの構成を示す断面図、図１５は第１の変形例のＦＰＣ表面側の渦巻配線の構成を示す平面図、図１６は第１の変形例のＦＰＣ裏面側の渦巻配線の構成を示す平面図、図１７は第２の変形例の撮像装置の構成を示す断面図である。

先ず、図１を参照して、本発明に係る撮像装置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している。

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。

詳しくは後述するが、先端部１１０には、撮像装置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。

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、モニタなどの画像表示部１２１にケーブルを介して接続されている。

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内に挿通された複合ケーブル１１５（不図示）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）を有している。

複合ケーブル１１５は、内視鏡コネクタ１０５と撮像装置１とを電気的に接続するように構成されている。内視鏡コネクタ１０５が外部装置１２０に接続されることによって、撮像装置１は、複合ケーブル１１５を介して外部装置１２０に電気的に接続される。

この複合ケーブル１１５を介して、外部装置１２０から撮像装置１への電力の供給および外部装置１２０と撮像装置１との間の通信が行われる。

外部装置１２０には、画像処理部が設けられている。この画像処理部は、撮像装置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。即ち、本実施形態では、撮像装置１により撮像された光学像（内視鏡像）が、映像として画像表示部１２１に表示される。

なお、内視鏡１０１は、外部装置１２０または画像表示部１２１に接続する構成に限定されず、例えば、画像処理部またはモニタの一部または全部を有する構成であっても良い。

また、光ファイバ束（不図示）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。さらに、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、本実施の形態の撮像装置１の構成について以下に詳しく説明する。
図２から図４に示す撮像装置１は、固定レンズユニット１０と、移動レンズユニット２０と、駆動装置であるアクチュエータ３０と、撮像素子４０と、を有している。

この撮像装置１には、駆動装置であるアクチュエータ３０を構成する移動レンズユニット２０を一方に引き寄せる磁性部材３５よりなる片寄せ機構と、移動レンズユニット２０の挙動を検出するため、ＦＰＣ３６上に設けられたホール素子などのセンサ３７と、磁性部材３５の表面に配設された第１の渦巻配線４１，４２および磁性部材３５の裏面に配設された第２の渦巻配線４３，４４と、を有している。

撮像素子４０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどのイメージセンサであって、図示しない撮像素子保持枠に固定され、この撮像素子保持枠が固定レンズユニット１０の後方に連設されている。

固定レンズユニット１０は、対物レンズであって被写体像（光学像）の光を撮像素子４０に向けて集束させる光学系である筒状の保持枠である固定レンズ１１と、レンズ保持枠であって非磁性部材から形成された保持枠としての略筒状の固定レンズ枠１２と、固定レンズ枠１２の内周部部分の前後に設けられた円環形状の２つの規制部材１３ａ，１３ｂと、を有している。

固定レンズ枠１２は、撮像光軸Ｏに沿って細長な筒状に形成されていると共に、撮像光軸Ｏの先端部分に撮像光学部材として、光学絞り１４が設けられた固定レンズ１１を保持している。なお、固定レンズ１１は、複数のレンズ群から構成されていてもよい。

そして、固定レンズ枠１２の内周部には、固定レンズ１１の後方に光学絞り１４を挟むように移動レンズユニット２０の先端側の位置を規制する規制部材１３ａ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２０の後端側の位置を規制する規制部材１３ｂが固定されている。

移動レンズユニット２０は、磁性部材から形成された略筒状の移動枠である移動レンズ枠２１と、被写体像の光を撮像素子４０の受光部に集束させる光学系である移動レンズ２２と、を有している。

移動レンズ枠２１は、前後に規制部材１３ａ，１３ｂに当接して移動レンズユニット２０の前後の位置を規定する外向フランジ２３，２４が形成されており、内部に移動レンズ２２を保持している。

なお、移動レンズ２２は、複数のレンズ群から構成されていてもよい。移動レンズ枠２１には、これら外向フランジ２３，２４の対向面側に第１の磁石３１および第２の磁石３２が設けられている。

この移動レンズユニット２０は、固定レンズユニット１０の固定レンズ枠１２に内包され、撮像光軸Ｏに沿った前後方向に移動自在に設けられている。

本実施の形態の駆動装置としてのアクチュエータ３０は、保持枠の固定レンズ枠１２と、移動枠の移動レンズ枠２１と、移動レンズ枠２１に設けられた例えば、リング状の第１の磁石３１および第２の磁石３２と、固定レンズ枠１２の外周部に巻回固定された巻方向が異なる、水平駆動コイルとしての２つのソレノイドコイル（以下、単にコイルという）３３，３４と、後述するセンサ３７と、磁性部材３５と、垂直駆動コイルとしての第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４と、を有し構成されている。

なお、移動レンズ枠２１の前方側に設けられる第１の磁石３１が外周側にＳ極が着磁され、内周側にＮ極が着磁されており、移動レンズ枠２１の後方側に設けられる第２の磁石３２が外周側にＮ極が着磁され、内周側にＳ極が着磁された永久磁石である。

即ち、第１の磁石３１と、第２の磁石３２とでは着磁方向が反対となっている。なお、第１の磁石３１と、第２の磁石３２とで着磁方向が反対となっていれば、第１の磁石３１が内周側にＳ極が着磁されていると共に外周側にＮ極が着磁され、第２の磁石３２が内周側にＮ極が着磁されていると共に外周側にＳ極が着磁されていてもよい。

さらに、第１の磁石３１および第２の磁石３２は、リング状に限定されることなく、移動レンズ枠２１の周方向に沿って周状に複数設けた構成としてもよい。

固定レンズ枠１２の外周面に設けられた、一対の第１の駆動コイルを構成している第１のコイル３３および第２のコイル３４は、撮影光軸Ｏ方向における第１の磁石３１および第２の磁石３２の可動範囲において、互いが電気的に直列に繋がれた状態で、それぞれが周状に巻回されており、通電に伴い移動レンズユニット２０の第１の磁石３１および第２の磁石３２に対してフレミングの左手の法則により移動レンズユニット２０に対し駆動力を発生させることで前後に進退駆動させる。

つまり、第１のコイル３３および第２のコイル３４は、それぞれの間に固定レンズ枠１２を介在した状態で、移動レンズユニット２０の移動レンズ枠２１に設けられた第１の磁石３１および第２の磁石３２に対して、通電により生じるフレミングの左手の法則によって移動レンズユニット２０を進退駆動するように対向して設けられている。

なお、固定レンズ枠１２の外周面において、第１のコイル３３は、第２のコイル３４よりも先端側に巻回されており、第１のコイル３３と電気的に繋がれた状態で第２のコイル３４が逆向きに巻回されている。これにより、第１のコイル３３に通電される電流の向きと、第２のコイル３４に通電される電流の向きとは反対となる。

このことにより、第１のコイル３３および第２のコイル３４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３１および第２の磁石３２の着磁方向が反対となっているため、第１の磁石３１および第２の磁石３２に対して発生する駆動力がフレミングの左手の法則により同一方向に作用することになる。

そして、第１のコイル３３および第２のコイル３４に流す電流の向きを切り替えることで、移動レンズユニット２０が固定レンズ枠１２内において、図３に示すように前方または図４に示すように後方に進退移動する。移動レンズユニット２０の進退移動に伴い、撮像装置１における光学特性が切り替えられる。

なお、ここでの撮像装置１は、アクチュエータ３０の駆動によって、移動レンズユニット２０を前後に移動させて、例えば、図３に示すように移動レンズユニット２０が前方（図中矢印Ｆ方向）に移動した状態のワイドおよび図４に示すように移動レンズユニット２０が後方（図中矢印Ｂ方向）に移動した状態のテレの２つの光学特性に切り替える構成となっている。

また、撮像装置１は、固定レンズ１１および移動レンズ２２のレンズ設計などによって、移動レンズユニット２０の前後の停止位置によるワイドおよびテレの２つの光学特性を逆にしてもよい。

さらに、移動レンズユニット２０を前後に移動させるズーム機能に限定されることなく、被写体のピント調整のための焦点位置を切り替える構成としてもよい。

また、第１のコイル３３および第２のコイル３４からの磁界を受けて、第１の磁石３１および第２の磁石３２を用いた移動レンズユニット２０の撮影光軸Ｏ方向への進退移動構成については周知であるため、その詳しい説明は省略する。

磁性部材３５は、例えば平板状をしており、固定レンズ枠１２の外周に設けられた第１のコイル３３および第２のコイル３４よりも外径方向に所定の距離離間した位置に配設されている。

そして、磁性部材３５は、移動レンズ枠２１に設けられた第１の磁石３１および第２の磁石３２に対向して設けられることにより、これら第１の磁石３１および第２の磁石３２の間で引力を発生させる。

即ち、磁性部材３５は、移動レンズユニット２０を固定レンズ枠１２の内周面の一方向側に押し付けるように、第１の磁石３１および第２の磁石３２を引き寄せる。

これにより、移動レンズユニット２０は、磁性部材３５との引力によって固定レンズ枠１２の内周面の一方向側に押し付けられた状態で撮影光軸Ｏに沿って前後に移動する。

そのため、撮像装置１は、固定レンズ枠１２の内周面と移動レンズ枠２１の外向フランジ２３，２４の外周面との間に間隙が形成されていたとしても、磁性部材３５による第１の磁石３１および第２の磁石３２との引力により、固定レンズ枠１２内において、移動レンズユニット２０がガタ付くことなく前後に進退移動する構成とすることができる。

なお、センサ３７が設けられたＦＰＣ３６は、固定レンズ枠１２の外周に設けられた第１のコイル３３および第２のコイル３４と、表裏面に一対の第２の駆動コイルを構成している第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４が設けられた磁性部材３５と、の間に介装されている。このセンサ３７の詳細な作用については、後に詳しく説明する。

また、センサ３７は、ここでは移動レンズユニット２０の移動レンズ枠２１に設けられた第１の磁石３１および第２の磁石３２の磁力を検出して撮影光軸Ｏに沿った移動位置、移動速度などの挙動を検出するホール素子などが用いられるが、これに限定されることなく、レーザセンサなどの各種センサであってもよい。

図５に示すように、第１の渦巻配線４１，４２は、磁性部材３５の表面に絶縁された状態で配設される。同様に、第２の渦巻配線４３，４４も、磁性部材３５の裏面に絶縁された状態で配設される。

即ち、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４も、磁性部材３５を挟んだ状態で、この磁性部材３５と同様に、移動レンズユニット２０の移動レンズ枠２１に設けられた第１の磁石３１および第２の磁石３２に対向して設けられている。

なお、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４は、絶縁シースに被覆されたものを用いて、磁性部材３５の表裏面に巻回した状態で貼着されていてもよいし、巻回した状態から薄膜の絶縁シートにラミネートされて磁性部材３５の表裏面に貼着されてもよい。

なお、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４は、金属素線を巻き方向が異なる２つの渦巻状となるように並設されており、磁性部材３５の表裏面において、それぞれ一方の渦巻配線４１，４３が前方側に同じ巻方向となっており、それぞれ他方の渦巻配線４２，４４が後方側に同じ巻方向となるように設けられている。

ここでは、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４のうち、それぞれ一方の渦巻配線４１，４３が撮像光軸Ｏ方向、即ち撮像装置１の中心側から外径方向に見て左回りに巻回されており、それぞれ他方の渦巻配線４２，４４が右回りに巻回されている。

なお、第１の渦巻配線４１，４２における一方の渦巻配線４１と他方の渦巻配線４２は、例えば、１本の導体が用いられ、互いが電気的に直列に繋がれた状態となっている。同様に、第２の渦巻配線４３，４４における一方の渦巻配線４３と他方の渦巻配線４４も、例えば、１本の導体が用いられ、互いが電気的に直列に繋がれた状態となっている。

即ち、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４は、通電によって、それぞれ一方の渦巻配線４１，４３と他方の渦巻配線４２，４４に相反する磁界が発生するように構成されている。

なお、一方の渦巻配線４１，４３の磁界は、移動レンズ枠２１の前方側に設けられた第１の磁石３１に対して斥力（図中矢印Ｒ）を発生させ、他方の渦巻配線４２，４４の磁界が移動レンズ枠２１の後方側に設けられた第２の磁石３２に対して斥力（図中矢印Ｒ）を発生させる。

また、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４のうち、前方側に設けられる一方の渦巻配線４１，４３が移動レンズユニット２０の移動範囲において、第１の磁石３１に対向するように配設され、後方側に設けられる他方の渦巻配線４２，４４が移動レンズユニット２０の移動範囲において、第２の磁石３２に対向するように配設されていることが好ましい。

このように、固定レンズ枠１２内の移動レンズユニット２０は、磁性部材３５の表裏面に設けられた第１の渦巻配線４１，４２または第２の渦巻配線４３，４４に通電されると、移動レンズ枠２１に設けられた第１の磁石３１および第２の磁石３２に対して、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４で発生した磁界によって磁性部材３５との引力に抗した斥力が発生する。

これにより、移動レンズユニット２０は、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４から離れるように撮影光軸Ｏに略直交した方向（図３および図４に示す矢印ＦＬ方向）に浮き上がるように移動する。

即ち、移動レンズユニット２０は、磁性部材３５との引力によって固定レンズ枠１２の内周面の一方向側に押し付けられた状態から他方向側に浮き上がって、撮影光軸Ｏに沿って前後に移動する。

これにより、撮像装置１は、移動レンズユニット２０が浮き上がることで、固定レンズ枠１２の内周面と移動レンズ枠２１の外向フランジ２３，２４の外周面との間に混入する摩耗粉などの影響を受けずに、スムーズに移動レンズユニット２０を駆動させ、摩耗粉による摺動性の低下を解除することができる。

ここで、以上のように構成された撮像装置１において、第１のコイル３３、第２のコイル３４、センサ３７、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４を駆動制御する電気的構成要素について以下に詳しく説明する。
図６に示すように、撮像装置１に設けられる第１のコイル３３、第２のコイル３４、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４は、制御部５０によって駆動制御される。

なお、制御部５０は、図１に示した外部装置１２０に搭載してもよいし、内視鏡１０１側の操作部１０３、撮像素子４０を駆動する撮像素子回路などに搭載してもよい。

ここでの制御部５０は、センサ駆動回路５２と、コイル駆動回路５３と、ＡＤ変換回路５４と、電源ＩＣ５５と、コイル制御回路５６と、を有して主に構成されている。

センサ駆動回路５２は、抵抗を介してＶｃｃに接続されており、センサ３７に駆動信号を供給する。コイル駆動回路５３は、第１のコイル３３および第２のコイル３４に駆動信号を供給する。

ＡＤ変換回路５４は、センサ３７から位置検出信号であるアナログ信号が入力され、その位置検出信号をデジタル信号に変換してコイル制御回路５６に出力する。電源ＩＣ５５は、外部電源から入力された電圧を適した電圧に変換する。

コイル制御回路５６は、ＡＤ変換回路５４から入力されたデジタル信号に基いてコイル駆動回路５３を制御する。なお、コイル駆動回路５３は、コイル制御回路５６の制御に基いた駆動信号を第１のコイル３３および第２のコイル３４に出力する。

なお、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４は、それぞれが第１のコイル３３および第２のコイル３４に駆動信号を供給する配線と並列に電気的に接続されている。

そして、第１の渦巻配線４１，４２には、制限素子である第１のダイオード４５および第１の定電圧ダイオード４６が直列に電気的に接続されている。また、第２の渦巻配線４３，４４には、制限素子である第２のダイオード４７および第２の定電圧ダイオード４８が直列に電気的に接続されている。

なお、第１の定電圧ダイオード４６または第２の定電圧ダイオード４８は、それぞれ第１の渦巻配線４１，４２または第２の渦巻配線４３，４４と第１のダイオード４５または第２のダイオード４７との間に介装されている。

また、第１の渦巻配線４１，４２、第１のダイオード４５および第１の定電圧ダイオード４６と、第２の渦巻配線４３，４４、第２のダイオード４７および第２の定電圧ダイオード４８とは、第１のコイル３３および第２のコイル３４の配線に配列方向が逆向きとなるように並列に接続されている。

次に、第１のコイル３３、第２のコイル３４への通電時に、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４への通電が停止される通常動作時の電流の流れについて説明する。

なお、通常動作時とは、移動レンズユニット２０の摺動特性が良好で、少ない電流で移動レンズユニット２０の応答性が良く動作する状態を言う。

先ず、通常動作時において、図３に示したように、移動レンズユニット２０がワイド側となる前方（図中矢印Ｆ方向）に移動させるとき、図７に示すように、一方向、ここでは図中左回りに通電される予め設定された電流ＩＬの値が小さく、第１の定電圧ダイオード４６によって第１の渦巻配線４１，４２に電流が流れない。一方、第２の渦巻配線４３，４４にも、第２のダイオード４７によって電流が流れない。

また、通常動作時において、図４に示したように、移動レンズユニット２０がテレ側となる後方（図中矢印Ｂ方向）に移動させるときも、図８に示すように、他方向、ここでは図中右回りに通電される予め設定された電流ＩＬの値が小さく、第２の定電圧ダイオード４８によって第２の渦巻配線４３，４４に電流が流れない。ここでも、第１の渦巻配線４１，４２にも、第１のダイオード４５によって電流が流れない。

なお、このとき、移動レンズユニット２０は、磁性部材３５側に移動レンズ枠２１に設けられた第１の磁石３１および第２の磁石３２が引力によって引き寄せられた状態で第１のコイル３３および第２のコイル３４で発生した磁界を受けて前後に進退移動する。

次に、第１のコイル３３および第２のコイル３４への通電時に、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４へ通電がされる非通常動作時の電流の流れについて説明する。

なお、非通常動作時とは、上述したように、固定レンズ枠１２の内周面と移動レンズ枠２１の外向フランジ２３，２４の外周面との間に摩耗粉などが混入して移動レンズユニット２０の摺動特性が低下して、予め設定された小さな電流値ＩＬで移動レンズユニット２０の一定の応答性が得られなくなった状態を言う。

先ず、非通常動作時において、図３に示したように、移動レンズユニット２０がワイド側となる前方（図中矢印Ｆ方向）に移動するとき、図９に示すように、一方向、ここでは図中左回りに通電される予め設定された電流ＩＬよりも大きな所定の値の電流ＩＨが流される。

このとき、第１の定電圧ダイオード４６の両端の電位差も十分に大きくなり、第１の渦巻配線４１，４２に電流ＩＨ２が流れると共に、第１のコイル３３および第２のコイル３４側へ電流ＩＨ１が流れる。一方、第２の渦巻配線４３，４４には、第２のダイオード４７によって電流が流れない。

また、非通常動作時において、図４に示したように、移動レンズユニット２０がテレ側となる後方（図中矢印Ｂ方向）に移動するときも、図１０に示すように、他方向、ここでは図中右回りに通電される予め設定された電流ＩＬよりも大きな所定の値の電流ＩＨが流される。

このとき、第２の定電圧ダイオード４８の両端の電位差も十分に大きくなり、第２の渦巻配線４３，４４に電流ＩＨ２が流れる第１のコイル３３および第２のコイル３４側へ電流ＩＨ１が流れる。ここでは、第１の渦巻配線４１，４２には、第１のダイオード４５によって電流が流れない。

なお、このとき、移動レンズユニット２０は、磁性部材３５側に引き寄せられる引力に抗して、移動レンズ枠２１に設けられた第１の磁石３１および第２の磁石３２と第１の渦巻配線４１，４２または第２の渦巻配線４３，４４で発生する磁界による斥力によって、撮影光軸Ｏに略直交した方向（図中矢印ＦＬ方向）に浮き上がった状態で第１のコイル３３および第２のコイル３４で発生した磁界を受けて前後に進退移動する。

したがって、撮像装置１は、固定レンズ枠１２の内周面と移動レンズ枠２１の外向フランジ２３，２４の外周面との間に摩耗粉などが混入して移動レンズユニット２０の摺動特性が低下した場合でも、移動レンズユニット２０を浮き上がらせることで摺動性の低下を改善して、安定した応答速度で移動レンズユニット２０を駆動させることができる構成となっている。

なお、非通常状態において、移動レンズユニット２０は、摩耗粉などが混入している摺動面が一度、隙間を有するように離面すると、摺動を阻害している要因となる摩耗粉などの混入による影響が解消され、摺動特性が良くなる。

そのため、撮像装置１は、フィードバック制御によって予め設定された電流ＩＬで移動レンズユニット２０を駆動する通常動作時に戻る。

ここで、移動レンズユニット２０を前後に駆動する通常動作時と非通常動作時を切り替える制御一例について、図１１および図１２のフローチャートに基いて以下に詳しく説明する。

図１１に示すように、撮像装置１は、内視鏡システム１０１の電源が投入されると、図３に示したように、先ず、移動レンズユニット２０を前方側となるワイドの位置に駆動する（Ｓ０）。

このとき、制御部５０は、図７に示したように、一方向、ここでは図中左回りに通電される予め設定された電流を第１のコイル３３および第２のコイル３４に流す。

これにより、移動レンズユニット２０は、移動レンズ枠２１に設けられた第１の磁石３１および第２の磁石３２が第１のコイル３３および第２のコイル３４で発生した磁界を受けて、磁性部材３５側に引力によって引き寄せられた状態で前方のワイド側に移動する。

制御部５０は、ユーザによって、内視鏡１０１の操作部１０３に設けられたスイッチ操作によるワイドまたはテレを切り替える目標位置の指定（Ｓ１０）の制御信号が入力されたか否かを判定する（Ｓ１）。

制御部５０は、ステップＳ１において、ワイドまたはテレの現在位置から変更する制御信号が入力されて目標位置の指定があった場合、目標位置の更新を行い（Ｓ２）、センサ３７からの位置検出信号を取得して（Ｓ３）、移動レンズユニット２０の現在位置が入力される。

なお、制御部５０は、ステップＳ１において、ワイドまたはテレの現在位置から変更する制御信号が入力されず目標位置の指定がなかった場合、ステップＳ３のセンサ３７からの位置検出信号を取得して、レンズユニット２０の現在位置が入力される。

次に、制御部５０は、ワイドまたはテレの目標位置に対して移動レンズユニット２０の現在位置がどれだけ離れているかの乖離距離を計算する（Ｓ４）。

そして、制御部５０は、ワイド位置またはテレ位置からの乖離距離が光学性能上問題とならない設定された所定の範囲内のズレであるか否かを判定する（Ｓ５）。

次に、制御部５０は、ワイド位置またはテレ位置からの乖離距離が所定の範囲内でない場合、センサ３７からの位置検出信号から移動レンズユニット２０が停止しているか否かを判定する（Ｓ６）。

移動レンズユニット２０が停止していない場合、印加する制御電圧を計算する（Ｓ７）。ここでの制御電圧は、ワイド位置またはテレ位置からの乖離距離と所定の第１の定数ａとの積算と所定の第２の定数ｂをレンズユニット２０の移動距離で除算した和（制御電圧＝乖離距離×ａ＋ｂ／移動距離）から算出される。

即ち、ワイド位置またはテレ位置である目標位置から離れている乖離距離が大きいほど制御電圧が大きくなり、レンズユニット２０の動きが悪く移動距離が小さいほど制御電圧が大きくなる。

次に、制御部５０は、図１２に示す、制御電圧値が予め設定された最大設定電圧値よりも大きい電圧値であるか否かを判定する（Ｓ８）。

制御部５０は、制御電圧値が最大設定電圧値よりも小さい場合、算出された制御電圧を回路に印加する（Ｓ９）
これにより、上述したように非通常動作時として、予め設定された電流ＩＬよりも所定に大きな電流ＩＨを流すことで、第１のコイル３３および第２のコイル３４に電流ＩＨ１が流れて、第１の渦巻配線４１，４２または第２の渦巻配線４３，４４に電流ＩＨ２が流れる。

そのため、移動レンズユニット２０を磁性部材３５側に引き寄せられる引力に抗して、撮影光軸Ｏに略直交した方向に浮き上がった状態で前後に進退移動させることができる。

なお、ステップＳ５において、ワイド位置またはテレ位置からの乖離距離が光学性能上問題とならない設定された所定の範囲内のズレであった場合、制御部５０は、回路への電圧の印加を停止する（Ｓ１２）。

また、ステップＳ６において、移動レンズユニット２０が停止している場合と、ステップＳ８において、制御電圧値が予め設定された最大設定電圧値よりも大きい場合、制御部５０は、予め設定された最大設定電圧を回路に印加する（Ｓ１１）。

このときにおいても、上述したように非通常動作時として、予め設定された電流ＩＬよりも大きく設定された最大電流ＩＨを流すことで、移動レンズユニット２０を磁性部材３５側に引き寄せられる引力に抗して、撮影光軸Ｏに略直交した方向に浮き上がった状態で前後に進退移動させることができる。

なお、制御部５０は、ステップＳ９、ステップＳ１１およびステップＳ１２からは、ステップＳ１に移行して、ステップＳ１からステップＳ１２までのルーチンを繰り返すフィードバック制御を行う。

さらに、制御部５０は、内視鏡１０１の電源投入時に設定された大きな電流ＩＨを流して、移動レンズユニット２０を磁性部材３５側に引き寄せられる引力に抗して、撮影光軸Ｏに略直交した方向に浮き上がらせる制御を行ってもよい。

以上に説明したように、本実施の形態の内視鏡１０１に設けられる撮像装置１は、上記構成および制御によって移動レンズユニット２０の移動レンズ枠２１の摺動性の低下を改善して、安定した応答速度で移動レンズユニット２０を駆動させることができる構成とすることができる。

（第１の変形例）
図１３および図１４に示すように、磁性部材３５に変えて、ＦＰＣ３８にニッケルメッキなどの磁性体層３９を設け、このＦＰＣ３８にセンサ３７を搭載すると共に、ＦＰＣ３８の表裏面に第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４を設けた構成としてもよい。

なお、第１の渦巻配線４１，４２および第２の渦巻配線４３，４４は、図１５および図１６に示すように、ＦＰＣ３８の表裏面に配線接続用のスルーホール４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを設けた配線パターンとして形成してもよい。

このような構成により、撮像装置１は、上述した作用効果に加え、部品点数を減らすことで組立が容易となると共に、より小型化することができる。

なお、その他の構成要素、制御および動作は、上述と同じであるため、それらの説明を省略する。

（第２の変形例）
図１７に示すように、固定レンズユニット１０の固定レンズ枠１２に設けるコイル３１と、移動レンズユニット２０の移動レンズ枠２１に設ける磁石３１と、を１つにしたアクチュエータ３０とし、一方向、ここでは撮影光軸Ｏ方向から見た左回りの第１の糸巻配線４１および第２の糸巻配線４３のみを磁性部材３５の表裏面に設けた構成としてもよい。
また、本実施例で述べた片寄せ機構は磁性部材３５に限定されるものでは無く、バネにより直接移動レンズユニット２０を一方に押し付ける構成であっても良い。

以上の各実施の形態に記載した発明は、それら実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

例えば、各実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

１…撮像装置
１０…固定レンズユニット
１１…固定レンズ
１２…固定レンズ枠
１３ａ，１３ｂ…規制部材
２０…移動レンズユニット
２１…移動レンズ枠
２２…移動レンズ
２３，２４…外向フランジ
３０…アクチュエータ
３１…第１の磁石
３２…第２の磁石
３３…第１のコイル
３４…第２のコイル
３５…磁性部材
３６…ＦＰＣ
３７…センサ
４０…撮像素子
４１…渦巻配線
４１，４２…第１の渦巻配線
４３，４４…第２の渦巻配線
４５…第１のダイオード
４６…第１の定電圧ダイオード
４７…第２のダイオード
４８…第２の定電圧ダイオード
５０…制御部
５２…センサ駆動回路
５３…コイル駆動回路
５４…ＡＤ変換回路
５６…コイル制御回路
１０１…内視鏡
１０２…挿入部
１０３…操作部
１０４…ユニバーサルコード
１０５…内視鏡コネクタ
１０６…アングル操作ノブ
１０８…可撓管部
１０９…湾曲部
１１０…先端部
１１５…複合ケーブル
１２０…外部装置
１２１…画像表示部
Ｏ…撮影光軸

Claims (7)

1. 筒状の保持枠と、
   前記保持枠内で第１の方向に沿って進退自在に配設された移動枠と、
   前記移動枠に設けられた磁石と、
   前記第１の方向に直交する第２の方向に沿った一方向に前記移動枠を前記保持枠の前記一方向側に寄せる片寄せ機構と、
   前記保持枠に設けられ、通電に伴い前記磁石に対する駆動力を発生して前記移動枠に対して前記第１の方向に沿った進退駆動力を発生する第１の駆動コイルと、
   通電に伴い前記磁石に対して前記片寄せ機構の一方向側に寄せる力に抗する斥力を発生させて前記移動枠を前記第２の方向に沿った他方向側に移動させる第２の駆動コイルと、
   前記第２の駆動コイルへの通電を制限する制限素子と、
   を具備することを特徴とする駆動装置。
2. 前記移動枠に前記磁石が前後に２つ配設され、
   前記第２の駆動コイルが、前記移動枠の前記第１の方向の移動範囲において、２つの前記磁石にそれぞれ対向する位置に２つ配設されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第２の駆動コイルが前記片寄せ機構の表裏面に配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記磁石の磁力を検出することにより前記移動枠の前記第１の方向の位置および移動速度を検出するセンサが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の駆動装置。
5. 前記制限素子は、ダイオードおよび定電圧ダイオードを含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の駆動装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の駆動装置と、
   内部に光学部材が保持された前記移動枠と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
7. 請求項６に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置が内蔵される先端部を有する挿入部と、
   を備えたことを特徴とする内視鏡。

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