JP4800805B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で可変絞り機構の精度を確保しながらも作業性良く組み立てることができ、良好な光学特性が得られる小型化の撮像装置を提供することを目的とする。
図1から図9は本発明の撮像装置の実施例1を示し、図1は撮像装置を内視鏡挿入部の先端部に設けた場合の先端部の断面図、図2は図1の可変絞りユニットの製造方法を説明するための説明図、図3は図1の可変絞りユニットの外観構成を示す斜視図、図4は図3の可変絞りユニットの分解組み立て図、図5から図9は可変絞りユニットの絞り動作を説明するための説明図であり、図5は絞り羽根部の絞り込み状態を示し、図6は絞り羽根部の開放状態をそれぞれ示している。また、図7は図5の絞り込み状態に対応した可変絞り機構の外観構成を示し、図8は図7に示す絞り込み状態から開放状態に達するまでの絞り羽根部の中間状態である可変絞り機構の外観構成を示し、図9は図6の開放状態に対応した可変絞り機構の外観構成をそれぞれ示している。
尚、本実施例では、本発明に係る撮像装置を内視鏡に用いて構成した場合について説明するが、本発明に係る撮像装置はこれに限定されるものではなく、その他の小型カメラ等の撮像機器についても適用可能である。
尚、この内視鏡は、使用時には、図示はしないが、ビデオプロセッサ、光源装置、及びモニター等の機器が接続されることより、内視鏡システムとして構成される。また、このような内視鏡システムにおいて、内視鏡は、可撓性を有する細長の挿入部2と、この挿入部2の基端側に接続された操作部(図示せず)と、この操作部(図示せず)の側部から延出され、先端部2A内に設けられた撮像手段である撮像装置1に接続する信号ケーブル27、及び光源装置からの照明光を伝達するライトガイドファイバ(図示せず)などを内蔵したユニバーサルコード(図示せず)と、このユニバーサルコードの端部に設けられ、光源装置及びビデオプロセッサと着脱可能な接続部分であるコネクタ部(図示せず)と、を有している。
図1に示すように、内視鏡の先端部2A内には、前記したように撮像装置1を構成する撮像ユニット11が設けられている。尚、撮像ユニット11の具体的な構成は後述する。
また、2つの対物レンズからなる第3レンズ群20が第3レンズ枠14に保持され、1つの対物レンズからなる第4レンズ21が第4レンズ枠15に保持されている。
尚、前記可変絞りユニット30の具体的な構成については後述する。
撮像素子23は、第4レンズ枠15最基端にある対物レンズの基端側に並設されるカバーガラス22が受光面側に設けられ、回路基板24に光学像に対応する電気信号を出力する。この回路基板24は、電気部品及び配線パターンを有し、撮像素子23からの光学像を電気的な画像信号に光電変換を行い、その画像信号を信号ケーブル27に出力する。尚、回路基板24は、信号ケーブル27の複数の信号線25が半田附け等の手段によって接続されている。
この可変絞りユニット30の具体的な構成、及び製造方法について、図1から図4を参照しながら説明する。
本実施例では、図2に示すように、可変絞り機構31を構成する第1の基板33の出射面側に接続部35であるUV硬化樹脂部材を塗布し、そして、その接続部35上に重ねるようにして位置決めを行いながら、2重焦点レンズ19の入射面側を貼り付ける。
2重焦点レンズ19の位置決めとは、絞り羽根部32の絞り開口における長手方向の中心軸Oと2重焦点レンズ19(凸レンズ部分)における焦点位置とを位置させて2重焦点レンズ19の芯出しを行うための位置決めである。
図4に示すように、第1の基板33には、最大の絞り開口径を形成する固定絞り開口33aと、駆動軸38を摺動しながら移動させるための長穴33bと、回動軸39を固定するための回動軸穴33cと、固定軸40を固定するための固定軸穴33dとが形成されている。
そして、第1の基板33側に突出する駆動軸38は、第1の基板33の長穴33bに挿通される。また、第2の基板33側に突出する駆動軸38は、第2の基板34の長穴34bに挿通され、さらに、イオン伝導アクチュエータ36の接合部37の挿通孔37aに挿通して係合することができるような長さで形成されている。
そして、第1の基板33側に突出する固定軸40は、第1の基板33の固定軸穴33dに嵌合される。また、第2の基板33側に突出する固定軸40は、第2の基板34の固定軸穴34dに挿通され、さらに、イオン伝導アクチュエータ36のもう一方の接合部37の挿通孔37aに挿通して係合することができるような長さで形成されている。
このような組み立て手順により、本実施例の可変絞り機構31を簡単に組み付けて製造することが可能となる。
本実施例の撮像装置1は、可変絞りユニット30の可変絞り機構31(イオン伝導アクチュエータ36)に電気的に接続される信号ケーブル26を介して、駆動用信号の電流値を変えることによって、イオン伝導アクチュエータ36の変形作用により絞り開口径を変えるようにしている。
すると、信号線26a、26bを介して供給されていた駆動用信号は、可変絞り機構31のイオン伝導アクチュエータ36には流れない。このため、このイオン伝導アクチュエータ36は、電圧の印加が停止されることにより、例えば両側の接合部37が、図9中に示す円弧形状の外側方向に伸びて元の状態に戻るように変形する。
また、可変絞りユニット30は、絞り羽根部32によって絞り開口を絞った状態にて2重焦点レンズ19の芯出しを行って、この2重焦点レンズ19と可変絞り機構31との位置決めを行った後に接続部35により固定するので、絞りを絞った状態での絞り内径のばらつきを抑えることが可能となる。よって、このような可変絞りユニット30を用いることにより、良好な光学特性が得られる撮像装置の実現が可能となる。
さらに、小型化の可変絞りユニット30を用いることによって、撮像装置1の小型化にも寄与する。
(変形例1)
図10から図13は実施例1の変形例1を示し、図10は変形例1の可変絞りユニットの外観構成を示す斜視図、図11は図10の可変絞りユニットの分解組み立て図、図12及び図13は可変絞りユニットの絞り動作を説明するための説明図であり、図12は絞り羽根部の絞り込み状態を示し、図13は絞り羽根部の開放状態をそれぞれ示している。尚、図10から図13は実施例1と同様な構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
図11に示すように、変形例1の可変絞り機構31Aは、前記したように実施例1の構成要素の他に、第3の基板41と、2枚羽根である第1、第2の絞り羽根部42、43と、第1、第2のスペーサ44、45と、第1、第2のスペーサ受け部46、47と、第1、第2の駆動軸40、48とを設けて構成されている。
そして、第1の基板33A側に突出する第1の駆動軸40は、第1の基板33Aの長穴33bに挿通される。また、第3の基板41側に突出する第1の駆動軸40は、第3の基板41の長穴41b、第2の絞り羽根部43の挿通孔43c、第2の基板34Aの長穴34bを介して挿通され、そして、イオン伝導アクチュエータ36の接合部37の挿通孔37aに挿通されて係合される。
このような組み立て手順により、変形例1の可変絞り機構31Aを簡単に組み付けて製造することが可能となる。
変形例1においては、可変絞り機構31Aの駆動制御については、略実施例1と同様である。すなわち、術者が図示しない内視鏡の操作部に設けられたスイッチを操作することによって行われる。そして、このスイッチの操作信号に基づいて、ビデオプロセッサ内の駆動制御手段(図示せず)が制御されて、駆動用信号の電流値が変わるようになっている。
すなわち、これらの接合部37に挿通されている第1、第2の駆動軸40、48が長穴34b、33b、41bの固定絞り開口34a方向に移動することによって、第1、第2の絞り羽根部42、43は、回動軸42b、43bを介して回動する。そして、図12に示すように、第1、第2の絞り羽根部42、43の絞り開口42a、43aは、第1〜第3の基板33A、34A、41の固定絞り開口34a、33a、41a内にて接合することで、円弧形状の絞り開口を形成する。よって、可変絞り機構31Aの絞り開口径を最も小さくして絞りを絞った状態、すなわち、第1、第2の絞り羽根部42、43によって絞り径を図2に示す絞り内径Φにした状態となる。
すると、信号線26a、26bを介して供給されていた駆動用信号は、可変絞り機構31Aのイオン伝導アクチュエータ36には流れない。このため、このイオン伝導アクチュエータ36は、電圧の印加が停止されることにより、例えば両側の接合部37が、図10中に示す円弧形状の外側方向に伸びて元の状態に戻るように変形する。
すなわち、第1、第2の絞り羽根部42、43の回動制御を行うことで、第1〜第3の基板33A、34A、41の固定絞り開口33a、34a、41aの開口径を変えることが可能となる。
さらに、第1、第2の絞り羽根部42、43を設けたことによって、絞り開口径を徐々に調整することができるので、所望する光量が得られる。このため、第1〜第3の基板33A、34A、41の固定絞り開口33a、34a、41aの径を小さくすることが可能となり、その結果、2重焦点レンズ19、及び対物レンズの外径を小さくでき、撮像装置1の小型化を図ることも可能となる。その他の効果は実施例1と同様である。
図14から図17は本発明の撮像装置の実施例2を示し、図14は実施例2の撮像装置の断面図、図15は図14のイオン伝導アクチュエータを駆動するための電気回路構成を示すブロック図、図16は図14のイオン伝導アクチュエータの構成を示す平面図である。尚、図14から図17は実施例1の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
また、対物レンズ20aの基端側には、2枚の対物レンズ20bが配置され、両者は共に第3レンズ枠15に保持されている。
図14に示すように、内視鏡の撮像ユニット11Bにおいて、移動レンズ枠50の対物レンズ20aが、基端側の対物レンズ20bよりも最も離れる位置にある状態を初期状態(Tele端位置ともいう)とすると、撮像ユニット11Aは、初期状態となっている。
図17、及び図18は実施例2の変形例1を示し、図17は変形例1の内視鏡装置の断面図、図18は図17のイオン伝導アクチュエータの構成を示す平面図である。尚、図17、及び図18は実施例2の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
その他の構成は、実施例2と同様である。
図19、及び図20は実施例2の変形例2を示し、図19は変形例2の撮像装置の主要部分の断面図、図20は絞り機能を兼ね備えた図19のイオン伝導アクチュエータの作用を説明するための説明図である。尚、図19、及び図20は実施例2の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
(付記項1)
撮像用のレンズの光軸方向に移動自在に設けられた移動レンズと、
前記移動レンズを前記光軸方向に移動させるためのイオン伝導アクチュエータを有するズーム機構と、
を有することを特徴とする撮像装置。
前記イオン伝導アクチュエータは、
電気的に接続された信号ケーブルを介する通電によって変形する特性を有し、この通電による変形によって前記移動レンズを光軸方向に移動させることを特徴とする付記項1に記載の撮像装置。
前記イオン伝導アクチュエータは、
前記移動レンズの前方側に配置され、前記移動レンズを基端側方向に移動させるための第1のイオン伝導アクチュエータと、
前記移動レンズの後方側に配置され、前記移動レンズを先端側方向に移動させるための第2のイオン伝導アクチュエータと、を有していることをと特徴とする付記項2に記載の撮像装置。
前記第1のイオン伝導アクチュエータと、前記第2のイオンアクチュエータとに流れる駆動電流の極性を反転させるように切り替えることにより、前記移動レンズを基端側方向、又は先端側方向に移動させることを特徴とする付記項3に記載の撮像装置。
前記第1、及び前記第2のイオン伝導アクチュエータは、中央に開口部を有して円弧形状に形成されたもので、その外周部が前記移動レンズを移動自在に保持する鏡枠部材に固定されたことを特徴とする付記項4に記載の撮像装置。
前記第1、及び前記第2のイオン伝導アクチュエータは、中央に開口部を有して円弧形状に形成されたもので、前記開口近傍には前記移動レンズ、又は前記移動レンズを保持する移動レンズ枠部材が固定されたことを特徴とする付記項4に記載の撮像装置。
前記第1、及び前記第2のイオン伝導アクチュエータの変形する支点位置は、前記移動レンズの外径よりも外側に配置したことを特徴とする付記項5、又は付記項6に記載の撮像装置。
撮像用のレンズと、前記レンズの絞りの開口径を可変可能な可変絞り機構と、前記レンズと前記可変絞り機構とを接続するための接続部と、を有する可変絞りユニットと、
前記レンズの光軸方向に移動自在に設けられた移動レンズと、
前記移動レンズを光軸方向に移動させるためのイオン伝導アクチュエータを有するズーム機構と、
を有することを特徴とする撮像装置。
撮像用のレンズの光軸方向に移動自在に設けられた移動レンズと、
前記移動レンズを前記光軸方向に移動させるためのイオン伝導アクチュエータを有するズーム機構と、を有し、
前記イオン伝導アクチュエータは、中央部に前記レンズの絞りの開口径を可変可能な開口部を有し、この開口部の可変状態に連動して前記移動レンズを前記光軸方向に移動させることを特徴とする撮像装置。
前記イオン伝導アクチュエータは、
電気的に接続された信号ケーブルを介する通電によって変形する特性を有し、この通電による変形によって前記開口部を可変させることを特徴とする付記項9に記載の撮像装置。
2A…先端部、
2…挿入部、
3…先端カバー、
4…円柱部材、
10…処置具チャンネル、
11A…レンズユニット、
11…撮像ユニット、
19…2重焦点レンズ(多重焦点レンズ)、
22…カバーガラス、
23…撮像素子、
24…回路基板、
25…信号線、
26a、26b…信号線、
27…信号ケーブル、
31…可変絞り機構、
32…絞り羽根部、
32a…開口、
33…第1の基板、
33a…開口、
33b…長穴、
33c…回動軸穴、
33d…固定軸穴、
34…第2の基板、
34c…回動軸穴、
34d…固定軸穴、
34b…長穴、
35…接続部、
36…イオン伝導アクチュエータ、
37…接合部、
37a…挿通孔、
38…駆動軸、
39…回動軸、
40…固定軸、
41…第3の基板。
Claims (3)
- 撮像用の2重焦点レンズと、
前記2重焦点レンズの絞りの開口径を可変可能にするための絞り羽根部と、前記絞り羽根部材を、前記2重焦点レンズに対して位置決めし、かつ前記絞りの開口径の中心軸に対して直交する方向に回動自在に装着するための基板と、を有する可変絞り機構と、
前記2重焦点レンズ面と前記可変絞り機構の前記基板とを接続固定するための接続部と、
を有する可変絞りユニットを具備し、
前記2重焦点レンズは、
前記可変絞り機構の絞り羽根部により前記絞りの開口径が絞られたときに、前記2重焦点レンズの光軸と前記絞り開口径の中心軸とを一致させるようにして位置決めされた状態で前記接続部によって前記可変絞り機構の前記基板に接続固定されることを特徴とする撮像装置。 - 前記可変絞り機構は、前記絞りの開口径を可変するためのイオン伝導アクチュエータを有していることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記可変絞り機構の前記基板は、前記絞り羽根部材の回動軸を軸支するための軸穴と、前記絞り羽根部材を前記中心軸に対して直交する方向に回動させるための前記絞り羽根部材の駆動軸を摺動しながら移動させるための長穴と、を有していることを特徴とする請求項1、又は請求項2に記載の撮像装置。
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