JP6495555B1 - Optical unit and endoscope - Google Patents
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Abstract
光学ユニット1は、固定レンズ保持枠21に対して進退移動自在に配設された可動レンズ保持枠23と、可動レンズ保持枠23を基端側に付勢する付勢部材31と、固定レンズ保持枠21に配設され、付勢部材31の付勢力に抗して可動レンズ保持枠23を先端側に駆動する駆動機構部30と、固定レンズ保持枠21に形成された撮影光軸Oに平行な2つの縁辺Cまたはテーパ面29と線接触または面接触して一義的に姿勢が決められた状態で固定され、可動レンズ保持枠23に当接して進退位置を調整する調整部材26と、を具備する。 The optical unit 1 includes a movable lens holding frame 23 that is disposed so as to be movable back and forth with respect to the fixed lens holding frame 21, a biasing member 31 that biases the movable lens holding frame 23 toward the base end side, and a fixed lens holding unit. A drive mechanism 30 that is disposed on the frame 21 and drives the movable lens holding frame 23 toward the distal end against the urging force of the urging member 31, and parallel to the photographing optical axis O formed on the fixed lens holding frame 21. An adjustment member 26 that is fixed in a state in which the posture is uniquely determined by line contact or surface contact with the two edges C or the tapered surface 29, and that adjusts the advance / retreat position by contacting the movable lens holding frame 23. It has.
Description
本発明は、内視鏡挿入部の先端部に配設され、対物レンズの一部を移動させる可動レンズ駆動部を有する光学ユニットおよび内視鏡に関する。 The present invention relates to an optical unit and an endoscope that are provided at a distal end portion of an endoscope insertion portion and have a movable lens driving unit that moves a part of an objective lens.
生体の体内や構造物の内部などの観察が困難な箇所を観察するために、生体や構造物の外部から内部に導入可能であって、光学像を撮像するための撮像ユニットを具備した内視鏡が、例えば医療分野および工業分野において利用されている。 An endoscope having an imaging unit that can be introduced into the living body or the structure from outside the living body or the structure to observe a portion that is difficult to observe, such as the inside of the living body or the structure. Mirrors are used, for example, in the medical and industrial fields.
内視鏡の撮像ユニットは、被写体像を結像する対物レンズと、対物レンズの結像面に配設された一般にCCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサなどの撮像素子を具備してなる。 An imaging unit of an endoscope captures an objective lens that forms a subject image and a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor that is generally disposed on the imaging surface of the objective lens. It comprises an element.
例えば、日本国特開2013−116349号公報には、対物レンズ中に可動レンズを有し、可動レンズを光軸方向に移動させることによって撮影倍率を変更する機能(変倍機能、ズーム機能)を備えた内視鏡用の光学ユニットが開示されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-116349 has a function (magnification function, zoom function) that has a movable lens in an objective lens and changes the photographing magnification by moving the movable lens in the optical axis direction. An endoscope optical unit provided is disclosed.
この日本国特開2013−116349号公報の光学ユニットは、可動レンズ保持枠の被当接面に当接部材が接触することで、被当接面が当接部材から加えられた押圧力を撮影光軸に略直交する方向および撮影光軸に沿った第2の方向に分配することで、可動レンズ保持枠を撮影光軸に沿った方向へ繰り出されるようにし、所望の光学特性を安定して再現して、進退移動時に画像揺れなどが生じないようにすると共に、可動レンズ保持枠を一定のワイド端位置で停止する再現性を向上させて視野ケラレの発生を防止する技術が開示されている。 The optical unit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-116349 photographs a pressing force applied to a contacted surface from a contact member by the contact member contacting the contacted surface of the movable lens holding frame. By distributing in a direction substantially perpendicular to the optical axis and in a second direction along the photographic optical axis, the movable lens holding frame is extended in the direction along the photographic optical axis, and the desired optical characteristics are stabilized. A technique has been disclosed that prevents the occurrence of vignetting by improving the reproducibility of stopping the movable lens holding frame at a certain wide end position while preventing the image from shaking when moving forward and backward. .
ところで、内視鏡用の光学ユニットは、近年の撮像素子の高画素化による狭ピッチ化に伴い、対物光学系の傾き、偏心などによる片ボケなどの光学性能の不具合が発生し易くなっている。 By the way, the optical unit for endoscopes is likely to suffer from defects in optical performance such as one-sided blur due to the inclination and decentration of the objective optical system, etc., with the recent decrease in pitch due to the increase in the number of pixels of the image sensor. .
そのため、日本国特開2013−116349号公報に記載されるような、前後に移動する可動レンズ保持枠を備えた従来の光学ユニットは、可動レンズ保持枠と、固定レンズ枠とに嵌合のガタ付きがある場合、可動レンズ保持枠は、前後の停止位置にばらつきが生じ、所望の光学特性を満足する位置で停止しないという問題があった。 For this reason, a conventional optical unit having a movable lens holding frame that moves back and forth as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-116349 has a backlash that fits between the movable lens holding frame and the fixed lens frame. When there is a stick, the movable lens holding frame has a problem that the front and rear stop positions vary and the movable lens holding frame does not stop at a position that satisfies the desired optical characteristics.
これにより、従来の光学ユニットは、可動レンズ保持枠および固定レンズ枠の高精度が要求される。 Accordingly, the conventional optical unit is required to have high accuracy of the movable lens holding frame and the fixed lens frame.
さらに、光学ユニットは、挿入部の細径化のため小型化が要望されており、従来と同じ寸法精度でも小さな部品による光学特性の影響が生じ易くなる。 Furthermore, the optical unit is required to be miniaturized to reduce the diameter of the insertion portion, and the optical characteristics are likely to be affected by small components even with the same dimensional accuracy as in the past.
そのため、可動レンズ保持枠の移動停止位置を規定する構成部品も小さくなり部品精度が確保できないと光学性能を満足することができないという課題があった。 For this reason, there is a problem in that the optical performance cannot be satisfied unless the component parts that define the movement stop position of the movable lens holding frame are small and the parts accuracy cannot be secured.
以上のことから、従来の光学ユニットは、より小型化すると、安定した光学特性を確保することが困難であるという問題があった。 From the above, the conventional optical unit has a problem that it is difficult to ensure stable optical characteristics when it is further downsized.
そこで、本発明は、上述の事情に鑑み、その目的とするところは、小型化しても、組み立て時に安定して所定の光学性能が得られるように、可動レンズ保持枠の進退停止位置を容易に調整できる光学ユニットおよび内視鏡を実現することである。 Therefore, in view of the above-described circumstances, the present invention aims to easily set the advance / retreat stop position of the movable lens holding frame so that a predetermined optical performance can be stably obtained at the time of assembly even if it is downsized. An optical unit and an endoscope that can be adjusted are realized.
本発明の一態様の光学ユニットは、固定レンズを保持する固定レンズ保持枠と、前記固定レンズ保持枠に対して進退移動自在に配設され、可動レンズを保持する可動レンズ保持枠と、前記可動レンズ保持枠に設けられ、前記固定レンズ保持枠の外側へ突出した腕部と、前記腕部を基端側に付勢する付勢部材と、前記固定レンズ保持枠に配設され、前記付勢部材の付勢力に抗して前記可動レンズ保持枠を先端側に駆動するために前記腕部を押圧する駆動機構部と、前記固定レンズ保持枠に形成された保持台に固定され、前記可動レンズ保持枠の進退位置を調整するために前記腕部に当接する管状部材と、を具備し、前記固定レンズ保持枠には、前記腕部が貫通されるスリットが形成され、前記保持台として、前記スリットに沿って直方体形状の2つの壁部が形成され、前記管状部材は、前記2つの壁部の対向する壁面と前記2つの壁部の突出端面との境界である2つの稜線に、接着剤により固定されている。 An optical unit according to an aspect of the present invention includes a fixed lens holding frame that holds a fixed lens, a movable lens holding frame that is arranged to be movable forward and backward relative to the fixed lens holding frame, and the movable lens. An arm portion provided on the lens holding frame and projecting to the outside of the fixed lens holding frame; an urging member for urging the arm portion toward the base end; and an urging force provided on the fixed lens holding frame. A driving mechanism that presses the arm to drive the movable lens holding frame toward the distal end against a biasing force of a member; and a holding base formed on the fixed lens holding frame; A tubular member that abuts on the arm portion in order to adjust the advancing / retreating position of the holding frame, and the fixed lens holding frame is formed with a slit through which the arm portion penetrates. A rectangular parallelepiped along the slit One of the wall portions are formed, the tubular member, the two ridgelines is a boundary between the two walls facing the wall with the two walls projecting end face of, and is fixed by an adhesive.
本発明の一態様の内視鏡は、固定レンズを保持する固定レンズ保持枠と、前記固定レンズ保持枠に対して進退移動自在に配設され、可動レンズを保持する可動レンズ保持枠と、前記可動レンズ保持枠に設けられ、前記固定レンズ保持枠の外側へ突出した腕部と、前記腕部を基端側に付勢する付勢部材と、前記固定レンズ保持枠に配設され、前記付勢部材の付勢力に抗して前記可動レンズ保持枠を先端側に駆動するために前記腕部を押圧する駆動機構部と、前記固定レンズ保持枠に形成された保持台に固定され、前記可動レンズ保持枠の進退位置を調整するために前記腕部に当接する管状部材と、を具備し、前記固定レンズ保持枠には、前記腕部が貫通されるスリットが形成され、前記保持台として、前記スリットに沿って直方体形状の2つの壁部が形成され、前記管状部材は、前記2つの壁部の対向する壁面と前記2つの壁部の突出端面との境界である2つの稜線に、接着剤により固定されている光学ユニットを具備する。 An endoscope according to an aspect of the present invention includes a fixed lens holding frame that holds a fixed lens, a movable lens holding frame that is disposed to be movable forward and backward with respect to the fixed lens holding frame, and holds the movable lens; An arm portion provided on the movable lens holding frame and projecting to the outside of the fixed lens holding frame; a biasing member for biasing the arm portion toward the base end side; and disposed on the fixed lens holding frame. A drive mechanism that presses the arm to drive the movable lens holding frame toward the distal end against the urging force of the biasing member, and a movable base that is fixed to a holding base formed on the fixed lens holding frame. A tubular member that abuts on the arm portion to adjust the advancing / retreating position of the lens holding frame, and the fixed lens holding frame is formed with a slit through which the arm portion penetrates. Two rectangular parallelepiped shapes along the slit Parts are formed, the tubular member, the two ridgelines is a boundary between the two walls facing the wall with the two walls projecting end face of the comprises an optical unit is fixed by adhesive .
以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、および各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
以下に、本発明の実施形態の一例を説明する。図1は、内視鏡用光学ユニットを備える内視鏡を説明する図、図2は内視鏡の挿入部の先端部の概略を説明する断面図、図3は内視鏡用光学ユニットを先端側から見た正面図、図4は図3のIV−IV断面図、図5は可動レンズ保持枠が基端側に移動した状態を説明する部分断面図、図6は調整部材が固定枠に配設された状態を示した斜視図、図7は調整部材が固定枠に配設される状態を示した分解斜視図、図8は調整部材が前後に調整される状態を示した斜視図、図9は調整部材が固定枠に固着された状態を示す斜視図、図10は調整部材が固定枠に固着された状態を示す部分断面図である。Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawings used for the following description, the scale of each component is made different in order to make each component recognizable on the drawing. It is not limited only to the quantity of the component described in (1), the shape of the component, the ratio of the size of the component, and the relative positional relationship of each component.
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an endoscope including an endoscope optical unit, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an outline of a distal end portion of an insertion portion of the endoscope, and FIG. 3 is a diagram illustrating an endoscope optical unit. FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3, FIG. 5 is a partial sectional view for explaining a state in which the movable lens holding frame has moved to the proximal side, and FIG. FIG. 7 is an exploded perspective view showing a state in which the adjustment member is arranged on the fixed frame, and FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the adjustment member is adjusted back and forth. 9 is a perspective view showing a state in which the adjustment member is fixed to the fixed frame, and FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing a state in which the adjustment member is fixed to the fixed frame.
まず、図1を参照して、本発明に係る光学ユニット1を具備する内視鏡101の構成の一例を説明する。なお、以下においては、ここでの内視鏡に搭載される光学ユニット1のことを、単に撮像ユニット1と称するものとする。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する。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よいし、機械や建造物などの人工物であってもよい。
First, with reference to FIG. 1, an example of a configuration of an
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。
The
挿入部102は、先端に配設される先端部110、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。なお、内視鏡101は、挿入部に可撓性を有する部位を具備しない、いわゆる硬性鏡と称される形態のものであってもよい。
The
詳しくは後述するが、先端部110には、光学ユニットとしての撮像ユニット1および、図2に示す、照明光出射部113(図1には不図示)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。
As will be described in detail later, the
操作部103には、後述する駆動機構部としてのアクチュエータ30の動作を指示し、撮像ユニット1の撮像倍率変更動作を行うためのレバースイッチである変倍操作部107が配設されている。なお、変倍操作部107は、ロータリースイッチ、プッシュスイッチまたはタッチセンサなどの他の形式であってもよい。
The
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。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内に挿通された電気ケーブル115および、図2に示す、光ファイバ束114(図1には不図示)を具備している。
An
電気ケーブル115は、コネクタ部105と撮像ユニット1とを電気的に接続するように構成されている。コネクタ部105が外部装置120に接続されることによって、撮像ユニット1は、電気ケーブル115を介して外部装置120に電気的に接続される。この電気ケーブル115を介して、外部装置120から撮像ユニット1への電力の供給、および外部装置120と撮像ユニット1との間の通信が行われる。
The
また、光ファイバ束114は、外部装置120が有する光源部から発せられた光を、先端部110の照明光出射部113にまで伝えるように構成されている。なお、光源部は、内視鏡101の操作部103や先端部110に配設される構成であってもよい。
The
外部装置120は、例えば、光源部、電源部120a、画像処理部120b、および画像表示部121を具備して構成されている。電源部120aは、使用者による変倍操作部107の操作に応じて、撮像ユニット1が有するアクチュエータ30を動作させる電力を出力するように構成されている。
The
なお、詳しくは後述するが、本実施形態では一例として、電源部120aは、アクチュエータ30が有するワイヤ状の形状記憶合金である形状記憶合金ワイヤ(以下、SMAワイヤと略記する)36(図1には不図示)に電流を印加するように構成されている。
As will be described in detail later, as an example in the present embodiment, the
画像処理部120bは、撮像ユニット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に出力する構成を有している。すなわち、撮像ユニット1により撮像された光学像は、映像として表示部121に表示される。なお、電源部120a、画像処理部120bおよび画像表示部121の一部または全部は、外部装置120ではなく内視鏡101に配設される構成であってもよい。
The
次に、先端部110の構成を説明する。図2に示すように、先端部110には、撮像ユニット1および照明光出射部113が配設されている。
Next, the configuration of the
本実施形態では一例として、撮像ユニット1は、図2中に矢印Aで示す挿入部102の長手方向(挿入軸方向)に沿って先端方向を撮像するように配設されている。より具体的には、撮像ユニット1は、対物レンズ11の撮影光軸(以下、光軸と略記)Oが挿入部102の長手方向に沿うように配設されている。なお、撮像ユニット1は、光軸Oが、挿入部102の長手方向に対して所定の角度をなすように配設されるものであってもよい。
In the present embodiment, as an example, the imaging unit 1 is disposed so as to capture the distal end direction along the longitudinal direction (insertion axis direction) of the
また、照明光出射部113は、光ファイバ束114の先端から出射された光を、撮像ユニット1の被写体を照明するように出射する構成を有している。本実施形態では、照明光出射部113は、挿入部102の長手方向に沿って、先端部110の先端面から先端方向に向かって光を出射するように構成されている。
Further, the illumination
撮像ユニット1および照明光出射部113は、先端部110に設けられた保持部111によって保持されている。保持部111は、先端部110の先端面に露出する硬質な部材であって、挿入部102の長手方向に沿って穿設された貫通孔111aおよび111bが設けられている。貫通孔111aおよび111b内には、撮像ユニット1および照明光出射部113が、接着剤やネジ止めなどの方法によって固定されている。また、貫通孔111b内に、基端側から光ファイバ束114が挿入され、固定されている。
The imaging unit 1 and the illumination
次に、本実施形態の撮像ユニット1の構成を説明する。図2および図3に示すように、撮像ユニット1は、対物レンズ11および対物レンズ11の像側に配設された撮像素子12を保持するレンズ鏡筒部20と、レンズ鏡筒部20の側部に配設された駆動機構部であるアクチュエータ30と、を含んで構成されている。
Next, the configuration of the imaging unit 1 of the present embodiment will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, the imaging unit 1 includes an
図4の断面図に示すように、対物レンズ11は、被写体像を結像する複数のレンズなどの光学系部材からなる。
As shown in the sectional view of FIG. 4, the
本実施形態の対物レンズ11は、レンズ鏡筒部20内において位置が固定された1つまたは複数のレンズからなる固定レンズ11aと、レンズ鏡筒部20内において光軸O方向に移動可能な1つまたは複数のレンズからなる可動レンズ11bを含んで構成されている。
The
なお、本実施形態では一例として、対物レンズ11は、可動レンズ11bが像側に位置する(テレ端位置)ほど、撮影倍率が高くなる(画角が狭くなるテレ状態)ように構成されている。
In the present embodiment, as an example, the
また、本実施形態の対物レンズ11は、可動レンズ11bが像側のテレ端位置となる位置ほど撮影倍率が高くなるテレ状態を有しているが、対物レンズ11は、可動レンズ11bが像側に位置するワイド位置として、撮影倍率が低くなるワイド状態であってもよい。
In addition, the
さらに、本実施形態では、可動レンズ11bの前後に固定レンズ11aが配設されているが、可動レンズ11bは、対物レンズ11の最も物体側に配設される形態であってもよいし、対物レンズ11の最も像側に配設される構成であってもよい。
Further, in the present embodiment, the fixed
また、対物レンズ11は、絞り、プリズム、光学フィルタなどの他の光学系部材を含む構成であってもよい。
The
撮像素子12は、入射される光を光電変換する複数の受光素子が配列されたものであり、例えば一般にCCD(電荷結合素子)、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサなどと称される形式、あるいはその他の各種の形式の撮像素子が適用され得る。撮像素子12は、対物レンズ11の結像面に受光素子が位置するように配設される。
The
撮像素子12の受光素子が配設された受光面上には、カバーガラス13が接着剤によって貼着されている。また、撮像素子12には、回路基板14が電気的に接続されている。回路基板14は、電気ケーブル115に電気的に接続されている。
A
まず、レンズ鏡筒部20の構成について説明する。前述した対物レンズ11および撮像素子12を保持するレンズ鏡筒部20は、主にアルミニウム、ステンレスなどの金属または硬質樹脂の非磁性材から形成された、固定レンズ保持枠である固定枠21、物体側レンズ保持枠22、可動レンズ保持枠23および像側レンズ保持枠24を含んで構成されている。
First, the configuration of the
固定枠21、物体側レンズ保持枠22および像側レンズ保持枠24は、それぞれ略筒形状の部材であり、互いの位置が接着剤、圧入などにより固定されている。
The fixed
固定枠21の基端側には、カバーガラス13の1つが接着剤によって固定されている。すなわち、撮像素子12は、2つのカバーガラス13を介して固定枠21の基端側に固定されている。
One
固定枠21の先端側には、略円筒形状の円筒部21aが設けられている。円筒部21aの側面部には、後述する可動レンズ保持枠23の腕部23bが挿通される貫通孔であるスリット21bが形成されている。スリット21bは、光軸Oに略平行な方向を長手方向とした長孔である。
A substantially cylindrical
また、固定枠21の側面上の、スリット21bよりも基端側には、腕状に径方向(光軸Oに直交する方向)外側に突出する保持部21cが設けられている。スリット21bと保持部21cは、光軸O方向から見た場合に、光軸Oに対して略同一の周方向に設けられている。
In addition, a holding
保持部21cは、アクチュエータ30を構成するガイドパイプ33の先端部を位置決めして保持する部位である。具体的には、保持部21cには、光軸Oに略平行な貫通孔が形成されており、この貫通孔内に略円筒状のガイドパイプ33が挿通された状態で固定される。なお、ガイドパイプ33内には、押圧部32が光軸O方向に進退移動可能に配設されている。
The holding
固定枠21の円筒部21aの先端側には、物体側レンズ保持枠22が固定されている。物体側レンズ保持枠22は、対物レンズ11のうちの、可動レンズ11bよりも物体側に位置する固定レンズ11aを保持する略円筒状の部材である。
An object side
物体側レンズ保持枠22の側面には、腕状に径方向(光軸Oに直交する方向)外側に突出する凸部22aが設けられている。
On the side surface of the object-side
凸部22aは、光軸O方向から見た場合に、光軸Oに対してスリット21bと略同一の周方向に設けられている。なお、この凸部22aは、アクチュエータ30の一部を構成する部位である。
The
固定枠21の円筒部21aの内部には、可動レンズ保持枠23が光軸O方向に進退移動可能に配設されている。可動レンズ保持枠23は、対物レンズ11のうちの、可動レンズ11bを保持する移動枠部材である。
A movable
可動レンズ保持枠23は、内部に可動レンズ11bを保持し、側面から径方向(光軸Oに直交する方向)外側に突出する腕部23bを有している。
The movable
可動レンズ保持枠23は、固定枠21の円筒部21a内に進退自在に配設されている。即ち、可動レンズ保持枠23は、円筒部21a内において光軸O方向に摺動可能に構成されている。
The movable
また、可動レンズ保持枠23は、円筒部21a内に配設された状態において、腕部23bがスリット21b内に挿通される。スリット21b内に腕部23bが挿通されることにより、可動レンズ保持枠23の光軸O周りの回転が規制される。
In the state where the movable
腕部23bは、可動レンズ保持枠23を物体側である先端側へ移動させた場合に、物体側レンズ保持枠22の凸部22aの基端側の平面部に当接する。これにより、可動レンズ保持枠23は、先端側への移動が規制されて、その移動が位置決めされる。
The
なお、図4では、腕部23bが凸部22aの基端側の平面部に当接し、可動レンズ保持枠23が移動可能範囲の最も先端側に位置している状態を示している。
FIG. 4 shows a state in which the
一方、可動レンズ保持枠23は、像側である基端側へ移動させた場合に、円筒部21aのスリット21b上に固定された管状の調整部材26の先端面に当接して、像側の基端側への移動が規制される。なお、調整部材26の詳細構成は、後で詳しく説明する。
On the other hand, when the movable
このように、本実施形態では、可動レンズ保持枠23の光軸O方向の移動可能範囲は、腕部23bが、物体側レンズ保持枠22の凸部22aの基端面と調整部材26の先端面に当接するまでの範囲によって定められている。
As described above, in the present embodiment, the movable range of the movable
腕部23bの先端側の面には、光軸Oに略平行な軸Zが中心軸となるように先端側へ突出する柱状の芯金25が嵌め込まれている。この芯金25は、腕部23bに対して接着、圧入などによって固定されている。
A
芯金25は、物体側レンズ保持枠22の凸部22aの基端側の平面部に設けられた凹部22c内に進入する位置に設けられている。芯金25は、後述するアクチュエータ30を構成する付勢部材である第1バネ31の座屈を防止するための部位である。
The cored
固定枠21の円筒部21aの内部において、可動レンズ保持枠23よりも基端側、且つカバーガラスとなる最先端の固定レンズ11aよりも物体側には、像側レンズ保持枠24が固定されている。像側レンズ保持枠24は、対物レンズ11のうちの、可動レンズ11bよりも像側に位置(テレ端位置)する固定レンズ11aを保持する略円筒状の部材である。
Inside the
固定枠21の基端側において、撮像素子12、回路基板14および電気ケーブル115の先端部の周囲は、金属製の薄板からなる筒状のシールド枠15によって囲われており、シールド枠15内は電気絶縁性の封止樹脂16が充填されている。
On the proximal end side of the fixed
そして、シールド枠15および電気ケーブル115の先端部の周囲は、熱収縮チューブ17によって被覆されている。
And the circumference | surroundings of the front-end | tip part of the
以上に説明したレンズ鏡筒部20の可動レンズ保持枠23は、レンズ鏡筒部20の側部に配設されたアクチュエータ30によって、光軸O方向に進退駆動される。
The movable
ここで、本実施の形態のアクチュエータ30の構成について、以下に詳しく説明する。
Here, the configuration of the
ここでのアクチュエータ30は、SMAワイヤ36の伸縮によって、可動レンズ保持枠23を光軸O方向に駆動する構成を有している。
The
アクチュエータ30は、上述したように、ガイドパイプ33が円筒状のパイプであり、先端部が固定枠21の保持部21cに設けられた貫通孔に挿通された状態で、保持部21cに固定されている。
As described above, in the
ガイドパイプ33は、固定枠21の側部において、保持部21cによって中心軸が光軸Oと略平行となるように長手中心軸である軸Zに沿って位置決めされて固定されている。
The
ガイドパイプ33の基端には、アウターチューブ35が接続されている。第1アウターチューブ35は、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂(PEEK)などの合成樹脂からなるパイプである。
An
アウターチューブ35内には、SMAワイヤ36が挿通されている。アウターチューブ35には、ガイドパイプ33の基端部分を一体的に覆う熱収縮チューブ56によって被覆されている。
An
第1アウターチューブ35は、内視鏡101の挿入部102の湾曲部109の湾曲に沿って湾曲可能であり、且つ内部に挿通されたSMAワイヤ36に加えられる張力に抗するように構成されている。
The first
ガイドパイプ33内には、ピストン状の押圧部32が、軸Z方向に摺動自在に配設されている。押圧部32は、ガイドパイプ33の先端よりも先端方向に突出している。
In the
このガイドパイプ33は、先端部分に可動レンズ保持枠23の腕部23bに直接的に当接する当接部である押圧キャップ32aが設けられている。この押圧キャップ32aには、伸縮するSMAワイヤ36の先端が固定されている。
The
また、ガイドパイプ33内には、押圧部32を先端方向へ付勢する第2バネ34が配設されている。本実施形態では第2バネ34は、圧縮コイルバネである。
A
したがって、SMAワイヤ36に張力が加えられていない場合には、押圧部32の先端に設けられた押圧キャップ32aが第2バネ34の付勢力によって、可動レンズ保持枠23の腕部23bを先端方向へ押圧する。
Therefore, when no tension is applied to the
即ち、可動レンズ保持枠23の突出した柄となる腕部23bに、当接部である押圧キャップ32aが直接的に当接する。これにより、アクチュエータ30の駆動力の伝達ロスが軽減される。
That is, the pressing cap 32a that is a contact portion directly contacts the
付勢部材である第1バネ31は、可動レンズ保持枠23を、軸Zに沿って基端方向へ付勢するように配設されている。本実施形態では、第1バネ31は圧縮コイルバネであり、物体側レンズ保持枠22の凸部22aに設けられた凹部22c内に配設されている。
The
したがって、第1バネ31は、可動レンズ保持枠23の腕部23bを挟んで押圧部32とは反対側に配設されている。
Accordingly, the
ここで、第1バネ31は、軸Zに沿って腕部23bを基端方向へ付勢する力が、第2バネ34による腕部23bを軸Zに沿って先端方向へ付勢する力よりも弱くなるように構成されている。したがって、SMAワイヤ36が伸長している場合には、第2バネ34の付勢力によって、図4に示す状態となるように、腕部23bが先端方向へ移動し、凸部22aに当接する。
Here, the
即ち、SMAワイヤ36が収縮していない場合、可動レンズ保持枠23は、移動可能範囲の先端に位置する。また、SMAワイヤ36が収縮して第2バネ34が縮み、押圧キャップ32aおよび押圧部32が軸Zに沿って基端方向へ移動する場合には、腕部23bが第1バネ31の付勢力によって軸Zに沿って基端側に移動する(図5参照)。
That is, when the
つまり、SMAワイヤ36の張力の変化に応じて押圧部32が光軸O方向に沿った軸Z上で進退移動するように構成されており、且つ第1バネ31の付勢力によって可動レンズ保持枠23を軸Zと平行な光軸Oに沿って移動させるように構成されている。なお、SMAワイヤ36は、温度が上昇すると収縮するように構成されている。
That is, the
本実施形態では、SMAワイヤ36は、図示しない一対の電気線を介して、図1に示した電源部120aに電気的に接続可能に構成されており、電源部120aから出力される電流は、SMAワイヤ36に印加される。
In the present embodiment, the
SMAワイヤ36は、印加される電流に応じて発熱し、発熱に応じて収縮して張力が加えられる。以上のように、アクチュエータ30は、可動レンズ保持枠23を駆動する駆動力を発生するように構成されている。
The
なお、このようなSMAワイヤ36の伸縮を利用したアクチュエータ30の構成は、従来と同様であるため、その他の構成要素についての詳細説明を省略する。
In addition, since the structure of the
また、駆動機構部であるアクチュエータ30の構成は、レンズ鏡筒部20の側部に配設され、可動レンズ保持枠23を光軸O方向に駆動可能な構成であれば特に限定されるものではない。
In addition, the configuration of the
例えば、駆動機構部は、電気的に可動レンズ保持枠23を駆動するアクチュエータ30の代わりに、電気ケーブル115に沿って配索されたワイヤを内視鏡101の操作部103に設けられたレバーによって押し引きすることによって手動的に可動レンズ保持枠23を駆動する機構であってもよい。また、アクチュエータ30は、例えば、リニアモータによって可動レンズ保持枠23を駆動する構成であってもよい。
For example, instead of the
以上のように構成された、撮像ユニット1は、光軸Oに平行な同一の軸Z上に駆動軸を有して可動レンズ保持枠23を進退駆動する駆動力を発生する構成となっている。
The imaging unit 1 configured as described above has a drive shaft on the same axis Z parallel to the optical axis O and generates a driving force for driving the movable
即ち、撮像ユニット1は、第1バネ31による可動レンズ保持枠23を像側の基端側へ付勢する付勢力の付勢軸と、第2バネ34の付勢力によって押圧部32が可動レンズ保持枠23を物体側の先端方向へ駆動する駆動軸と、が共に腕部23bにおける同一の軸Z上で与えられるように構成されている。
That is, in the imaging unit 1, the
これにより、可動レンズ保持枠23は、前後の進退移動時に第1バネ31による基端側への付勢力と押圧部32による先端側への付勢力による回転モーメントが生じないように構成されている。その結果、可動レンズ保持枠23が固定枠21内での進退移動時に引っかかって動かなくなるような所謂拗れが生じ難い構成とすることができる。
As a result, the movable
次に、可動レンズ保持枠23を像側である基端側への移動を当接して規制する調整部材26の構成および固定枠21へ固定される状態について、以下に詳しく説明する。
Next, the configuration of the adjusting
図6に示すように、調整部材26は、進退移動する押圧部32の押圧キャップ32aを内包する管状部材である。この調整部材26は、外周部分が固定枠21の円筒部21aの側周部から長手方向に沿って突出するように形成された保持台27に載置されて接着剤28によって接着固定されている。
As shown in FIG. 6, the
この調整部材26が配設される保持台27は、図7に示すように、円筒部21aに形成されたスリット21bに沿って保持部21cと同一方向となる外径方向に突出形成されている。
As shown in FIG. 7, the holding
この保持台27は、スリット21bに沿って平行な矩形状ブロック状、ここでは直方体形状の2つの壁部を有し、これら2つの壁部の突出端において対向する縁辺Cが光軸Oと平行となっている。
The holding
なお、ここでの縁辺Cは、スリット21bに沿った保持台27の2つの壁部の対向する壁面(側面)と、2つの壁部の突出端面(図中の上面)と、の境界線である直線状の2つの稜線のことである。
The edge C here is a boundary line between the opposing wall surfaces (side surfaces) of the two wall portions of the holding table 27 along the
そして、保持台27には、図8から図10に示すように、調整部材26が図示しない冶具を用いて載置された後、前後方向(F−R)に位置調整されて接着剤28によって固着される。
Then, as shown in FIGS. 8 to 10, after the
詳しくは、調整部材26は、外表面である外周面が保持台27の2つの縁辺Cに接触した状態で前後方向(F−R)に調整されて保持台27と接着剤28によって固着される。なお、調整部材26の固定位置は、ここでは図示していない可動レンズ保持枠23が光学性能を満たすテレ端位置で調整部材26と当接する位置である。
Specifically, the adjusting
即ち、調整部材26は、当接面となる先端面26aが可動レンズ保持枠23の腕部23bの基端面と当接する位置が、可動レンズ保持枠23が移動停止するテレ端位置となるように、前後方向(F−R)に位置調整されて接着剤28によって保持台27に固着される。
In other words, the
この状態において、調整部材26は、外周面が保持台27の平行な2つの縁辺Cと線接触した状態(図10に示す円d内に示す縁辺Cとの当接部分)となり、一義的に光軸Oと平行な軸Zに沿った姿勢が決められた状態で固着される。
In this state, the adjusting
このような構成とすることで、可動レンズ保持枠23が移動停止するテレ端位置である調整部材26の先端面26aと可動レンズ保持枠23の腕部23bの基端面との当接位置に精度よく、且つ容易に調整部材26を固定枠21に取り付けることができる。
With this configuration, the contact position between the
これにより、固定枠21内に配設される可動レンズ保持枠23に、図9および図10に示す、光軸Oと軸Zを含む面内の軸X方向と、この軸Xおよび軸Zに直交する軸Y方向に設定されたクリアランス以上の公差によってガタが生じても、可動レンズ保持枠23がテレ端位置で移動停止するときの傾きが、腕部23bと当接する調整部材26によって補正され、所定の光学性能を満たすことができるようになる。
As a result, the movable
また、本実施の形態の内視鏡101のように、特に、挿入部102の先端部110に内蔵される撮像ユニット1が非常に小型であり、撮像ユニット1の種々の部品が非常に小さく、各部品の精度確保が困難である。そのため、固定枠21および可動レンズ保持枠23も小型となり、部品精度を確保することが困難であるが、調整部材26によって、テレ端位置で移動停止するときの可動レンズ保持枠23の傾きを補正することができる。
Further, like the
なお、本実施の形態では、調整部材26の中心軸が軸Xと一致するように図示しており、このような構成が望ましが、勿論、調整部材26が押圧部32の進退移動を阻害せず、先端面26aが可動レンズ保持枠23の腕部23bの基端面に当接する構成であれば、必ずしも中心軸が軸Xと一致している必要はない。
In the present embodiment, the central axis of the
このように、固定枠21の保持台27に固定される調整部材26は、その外周面を保持台27の平行な2つの縁辺Cと線接触した状態で固着されるため、傾くことなく精度よく取り付けることができる。
As described above, the
以上の説明により、本実施の形態の内視鏡101に配設される撮像ユニット1は、小型化しても、組み立て時に安定して所定の光学性能が得られるように、可動レンズ保持枠の進退停止位置を容易に調整できる構成とすることができる。
As described above, the imaging unit 1 disposed in the
なお、上述では、特に、撮影倍率が低くなるワイド状態よりは、撮影倍率が高くなるテレ状態のほうが、可動レンズ保持枠23の傾きによる光学特性の影響が大きいため、テレ端位置で移動停止するときの可動レンズ保持枠23の傾きを抑制する調整部材26の構成を例示したが、これに限定されることなくワイド端位置で移動停止するときに可動レンズ保持枠23の傾きを補正する構成としてもよい。
Note that, in the above description, the telephoto state where the photographing magnification is high is more affected by the optical characteristics due to the tilt of the movable
即ち、可動レンズ保持枠23が基端側へ移動して停止する位置がワイド端となるように対物光学系を設計してもよいし、可動レンズ保持枠23の先端側へ移動して停止する傾きを補正するように調整部材26を先端側に設けた構成としてもよい。
In other words, the objective optical system may be designed so that the position where the movable
なお、ここでの撮像ユニット1は、組み立て時において、可動レンズ保持枠23が先端側へ移動して停止するワイド端の位置で、光学性能を満たすように設定した後、調整部材26の位置調整によって、可動レンズ保持枠23が基端側へ移動して停止するテレ端の位置を調整するものである。
Here, the imaging unit 1 is set to satisfy the optical performance at the wide end position where the movable
(変形例)
以上の実施の形態に記載した内視鏡101に設けられる撮像ユニット1は、以下に記載の種々の変形例の構成を含むようにしてもよい。(Modification)
The imaging unit 1 provided in the
(第1の変形例)
図11は、第1の変形例の調整部材が固定枠に固着された状態を示す部分断面図である。
図11に示すように、保持台27の2つの壁部の突出端に対向するテーパ面29を形成し、これら2つのテーパ面29と調整部材26の外周面とが線接触(図中円d内の点を含む線接触)する構成とてもよい。(First modification)
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing a state in which the adjustment member of the first modification is fixed to the fixed frame.
As shown in FIG. 11, a
本変形例の構成でも、調整部材26が前後(F−R)方向に移動調整されて接着剤28によって保持台27に固着される。
Also in the configuration of this modification, the
このような構成としても、調整部材26の軸X方向および軸Y方向の位置が一義的に決められ、容易に固定枠21に固着させることができる。
Even in such a configuration, the positions of the
(第2の変形例)
図12は、第2の変形例の調整部材が保持台に載置された状態を示す斜視図である。
図12に示すように、調整部材26は、前後(F−R)方向に移動させる際に冶具などを引っ掛けるための冶具受部としての孔部26bを外周部に有していてもよい。なお、ここでの孔部26bは、円形状を図示しているが、四角形状など如何なる形状としてもよいし、溝、突起などでもよい。(Second modification)
FIG. 12 is a perspective view showing a state in which the adjustment member of the second modification is placed on the holding table.
As shown in FIG. 12, the adjusting
この孔部26bを設けることで、冶具などを引っ掛けて調整部材26の前後(F−R)方向を調整し易くなると共に調整部材26の位置決めもし易くなる。
By providing the
(第3の変形例)
図13は、第3の変形例の調整部材が保持台に固着された状態を示す斜視図である。
図13に示すように、接着剤28による接着強度が増すように、保持台27の延出端部分に凹部27aを形成してもよい。この凹部27aは、接着剤28による接着領域に形成されるものである。(Third Modification)
FIG. 13 is a perspective view showing a state in which the adjustment member of the third modified example is fixed to the holding base.
As shown in FIG. 13, a recess 27 a may be formed in the extended end portion of the holding
この凹部27aに接着剤28が入り込み硬化することで、アンカ効果が得られ、調整部材26と保持台27との接着力および固定耐久性を向上させることができる。
When the adhesive 28 enters and cures in the recess 27a, an anchor effect is obtained, and the adhesive force and fixing durability between the adjusting
(第4の変形例)
図14は、第4の変形例の調整部材が保持台に固着された状態を示す斜視図である。
図14に示すように、接着剤28による接着強度が増すように、調整部材26の外表面となる外周部に有底の溝部26cを形成してもよい。この溝部26cも、接着剤28による接着領域に形成されるものである。(Fourth modification)
FIG. 14 is a perspective view showing a state in which the adjustment member of the fourth modified example is fixed to the holding base.
As shown in FIG. 14, a bottomed
第3の変形例と同様に、溝部26cに接着剤28が入り込み硬化することで、アンカ効果が得られ、調整部材26と保持台27との接着力および固定耐久性を向上させることができる。なお、本変形例の構成と第3の変形例の構成と組み合わせることで、より調整部材26と保持台27との接着力および固定耐久性を向上させることができる。
Similarly to the third modification, the adhesive 28 enters and hardens into the
(第5の変形例)
図15は、第5の変形例の調整部材が保持台に載置された状態を示す斜視図、図16は第5の変形例の調整部材と可動レンズ保持枠の腕部を示す平面図である。
図15に示すように、調整部材26の先端面26aに凸部26dを設けて、調整部材26の軸回りの位置を調整して可動レンズ保持枠23の腕部23bか当接する傾きを微調整できるようにしてもよい。(Fifth modification)
FIG. 15 is a perspective view illustrating a state in which the adjustment member of the fifth modification is placed on the holding table, and FIG. 16 is a plan view illustrating the adjustment member of the fifth modification and the arm portion of the movable lens holding frame. is there.
As shown in FIG. 15, a
具体的には、図16に示すように、可動レンズ保持枠23の腕部23bの基端面が調整部材26の先端面26aとの当接によって、可動レンズ保持枠23の傾き補正が十分に行えれば凸部26が腕部23bに当接しない退避位置となるように調整部材26が固着される。
Specifically, as shown in FIG. 16, the tilt of the movable
また、部品精度などによって可動レンズ保持枠23に傾きが生じた場合、凸部26dが腕部23bと適当な位置で当接するように調整部材26を軸回りに回転させて固着することで、可動レンズ保持枠23の軸X方向および軸Y方向の傾き補正の微調整が行えるようになる。
In addition, when the movable
(第6の変形例)
図17は、第6の変形例の調整部材が保持台に載置された状態を示す斜視図である。
なお、第5の変形例に例示した調整部材26の凸部26dは、突出面を凸曲面とすることで、より微小な可動レンズ保持枠23の軸X方向および軸Y方向の傾き補正の微調整が行える構成となる。
なお、上記した各変形例の構成をそれぞれ組み合わせることができるものである。(Sixth Modification)
FIG. 17 is a perspective view showing a state in which the adjustment member of the sixth modified example is placed on the holding table.
Note that the
In addition, the structure of each modification mentioned above can be combined, respectively.
(第7の変形例)
以下、図18は、第7の変形例の調整部材が保持台に固着された状態を示す部分断面図である。
図18に示すように、調整部材26は、2つのテーパ面26eが長手方向に形成されており保持台27と線接触した状態で固着される構成としてもよい。(Seventh Modification)
Hereinafter, FIG. 18 is a partial cross-sectional view showing a state in which the adjustment member of the seventh modified example is fixed to the holding base.
As shown in FIG. 18, the
(第8の変形例)
図19は、第8の変形例の調整部材が保持台に固着された状態を示す部分断面図である。
図19に示すように、調整部材26は、2つの角部を有する断面形状として、保持台27の2つの壁部の突出端に形成された2つのテーパ面29と線接触した状態で固着される構成としてもよい。(Eighth modification)
FIG. 19 is a partial cross-sectional view showing a state in which the adjustment member of the eighth modification is fixed to the holding base.
As shown in FIG. 19, the
(第9の変形例)
図20は、第9の変形例の調整部材が保持台に固着された状態を示す部分断面図である。
図20に示すように、調整部材26は、2つのテーパ面26eが長手方向に形成されており保持台27の2つの壁部の突出端に形成された2つのテーパ面29と面接触した状態で固着される構成としてもよい。(Ninth Modification)
FIG. 20 is a partial cross-sectional view showing a state in which the adjustment member of the ninth modified example is fixed to the holding base.
As shown in FIG. 20, the
(第10の変形例)
図21は、第10の変形例の調整部材が保持台に固着された状態を示す部分断面図である。
図21に示すように、調整部材26は、1つのテーパ面26eが長手方向形成され、保持台27の一方の壁部の突出端に形成されたテーパ面29と面接触すると共に、側面が保持台27の他方の壁部の壁面と面接触した状態で固着される構成としてもよい。(10th modification)
FIG. 21 is a partial cross-sectional view showing a state where the adjustment member of the tenth modification is fixed to the holding base.
As shown in FIG. 21, the
以上に記載した本発明は、上述した実施形態、変形例および参考例に限られるものではなく、特許請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内視鏡用光学ユニットもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention described above is not limited to the above-described embodiments, modifications, and reference examples, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification. An optical unit for an endoscope with such a change is also included in the technical scope of the present invention.
本発明によれば、小型化しても、組み立て時に安定して所定の光学性能が得られるように、可動レンズ保持枠の進退停止位置を容易に調整できる光学ユニットおよび内視鏡を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical unit and an endoscope that can easily adjust the advancing / retreating stop position of the movable lens holding frame so that predetermined optical performance can be stably obtained at the time of assembly even if it is downsized. it can.
本出願は、2017年5月8日に日本国に出願された特願2017−092536号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。 This application is filed on the basis of the priority claim of Japanese Patent Application No. 2017-092536 filed in Japan on May 8, 2017, and the above disclosure is included in the present specification and claims. Shall be quoted.
Claims (7)
前記固定レンズ保持枠に対して進退移動自在に配設され、可動レンズを保持する可動レンズ保持枠と、
前記可動レンズ保持枠に設けられ、前記固定レンズ保持枠の外側へ突出した腕部と、
前記腕部を基端側に付勢する付勢部材と、
前記固定レンズ保持枠に配設され、前記付勢部材の付勢力に抗して前記可動レンズ保持枠を先端側に駆動するために前記腕部を押圧する駆動機構部と、
前記固定レンズ保持枠に形成された保持台に固定され、前記可動レンズ保持枠の進退位置を調整するために前記腕部に当接する管状部材と、
を具備し、
前記固定レンズ保持枠には、前記腕部が貫通されるスリットが形成され、
前記保持台として、前記スリットに沿って直方体形状の2つの壁部が形成され、
前記管状部材は、前記2つの壁部の対向する壁面と前記2つの壁部の突出端面との境界である2つの稜線に、接着剤により固定されていることを特徴とする光学ユニット。 A fixed lens holding frame for holding the fixed lens;
A movable lens holding frame that is arranged to be movable back and forth with respect to the fixed lens holding frame, and holds a movable lens;
An arm provided on the movable lens holding frame and projecting to the outside of the fixed lens holding frame;
A biasing member that biases the arm portion toward the proximal end;
A drive mechanism portion that is disposed on the fixed lens holding frame and presses the arm portion to drive the movable lens holding frame to the distal end side against the biasing force of the biasing member;
A tubular member fixed to a holding base formed on the fixed lens holding frame and abutting on the arm portion in order to adjust the advance / retreat position of the movable lens holding frame;
Comprising
The fixed lens holding frame is formed with a slit through which the arm portion passes,
As the holding base, two rectangular parallelepiped wall portions are formed along the slit,
The optical unit, wherein the tubular member is fixed to two ridgelines that are boundaries between the opposing wall surfaces of the two wall portions and the projecting end surfaces of the two wall portions with an adhesive .
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