JP6600692B2 - 光学システムおよび内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、光学システムおよび内視鏡システムに関する。

生体内に内視鏡を導入し、内視鏡が撮像した被写体の画像を観察することにより生体の診断を行う内視鏡システムが広く普及している。内視鏡システムにおいては、医師や看護師などの術者による診断および処置に支障をきたさないよう、できるだけ深い被写界深度が要求される。近年では、撮像素子の高画素化によって被写界深度が浅くなってきているため、オートフォーカス（以下、ＡＦ：Auto focusともいう）を行って被写体に焦点を合わせる内視鏡システムが提案されている。オートフォーカスを行うためのアクチュエータとして、ボイスコイルモータ（Voice Coil Motor：ＶＣＭ）が一般的によく用いられている。

内視鏡特有の問題として、処置中にＡＦを行う駆動部が制御不能になった場合でも、内視鏡を被検体から抜くことなく処置が続けられる程度の解像度を維持する必要がある。例えば、可動レンズの位置を検出する位置検出装置などは電気的に弱く、温度や湿度等により故障してしまう可能性があるため、位置検出装置が故障した場合の対策が必要となる。このような対策を行う技術として、可動レンズの位置絶対値を検出する絶対位置検出センサと、可動レンズの変位量を検出する相対位置検出センサとを備え、各センサの検出結果を用いて相対位置検出センサに異常があるか否かを検出し、相対位置検出センサに異常がある場合、絶対位置検出センサの検出結果をもとに可動レンズの位置を決定する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第５３８４３２０号公報

しかしながら、特許文献１が開示する技術は、相対位置検出センサと絶対位置検出センサとの両方が必要であり、各センサを配設するためのスペースを確保しなければならない。これにより、内視鏡システムが大型化してしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型化を抑制しつつ、可動レンズの位置検出が正常に行えなくなった場合でも、被検体に対する処置を継続可能な画質を維持することができる光学システムおよび内視鏡システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学システムは、光を透過する光学素子と、前記光学素子を保持し、所定の方向に沿って移動可能な可動枠と、前記可動枠を保持する保持枠と、磁石およびコイルを有し、前記可動枠を前記所定の方向に沿って前記保持枠に対して相対移動させるボイスコイルモータと、前記保持枠に対する前記可動枠の位置に関する情報を検出して位置信号を生成する位置検出部と、前記位置検出部が検出した位置信号をもとに、前記位置信号が正常であるか否かを判断する判断部と、前記位置信号が正常であると前記判断部が判断した場合、前記位置信号に基づいて前記コイルに流す電流を制御する第１駆動制御、または前記位置信号が正常ではないと前記判断部が判断した場合、予め設定された所定の電流を前記コイルに流す第２駆動制御を行う駆動制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡システムは、被検体の内部に挿入されて該被検体の内部を観察する内視鏡システムであって、上記の発明に係る光学システムと、前記第１光学素子を通過した光を電気信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、大型化を抑制しつつ、可動レンズの位置検出が正常に行えなくなった場合でも、被検体に対する処置を継続可能な画質を維持することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光学システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図４は、図１のＣ−Ｃ線断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る光学システムが行う処理を説明するフローチャートである。 図６は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る光学システムの概略構成を示す模式図である。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る光学システムの概略構成を示す模式図である。 図８は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る光学システムが行う処理を説明するフローチャートである。 図９は、本発明の実施の形態２に係る光学システムの要部の構成を示す部分断面図である。 図１０は、本発明の実施の形態２に係る光学システムの要部の構成を示す部分断面図である。 図１１は、本発明の実施の形態２に係る光学システムの要部の構成を示すブロック図である。 図１２は、本発明の実施の形態２に係る光学システムが行う処理を説明するフローチャートである。 図１３は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡を備えた内視鏡システムの構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学システムの概略構成を示す模式図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であって、図１に示す直交座標系におけるＸＹ平面と平行な面を切断面とする断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図であって、図１に示す直交座標系におけるＹＺ平面と平行な面を切断面とする断面図である。図４は、図１のＣ−Ｃ線断面図であって、図１に示す直交座標系におけるＸＺ平面と平行な面を切断面とする断面図である。図２〜４に示す断面図は、切断面が、後述する可動レンズ２１の中心を通過しているものとして説明する。

図１に示す光学システム１は、レンズを光軸方向に移動可能な光学ユニット２と、光学ユニット２を含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御を行う制御装置３とを備える。

光学ユニット２は、撮像装置の筐体や、内視鏡の先端部に固定される固定枠１０（保持枠）と、固定枠１０に対して移動可能な可動枠２０と、可動枠２０に設けられる可動レンズ２１と、可動枠２０を支持するとともに、固定枠１０に対する可動枠２０の移動方向を案内する主軸２２と、可動枠２０を支持するとともに、固定枠１０に対する可動枠２０の移動方向を案内する副軸２３と、可動枠２０に固定され、主軸２２と摺動自在に接触する軸受２４と、可動枠２０の移動方向の両端にそれぞれ設けられ、可動枠２０の移動を規制するストッパ２６，２７と、固定枠１０に対して可動枠２０を移動させる駆動力を発生するボイスコイルモータ３０Ａ，３０Ｂと、固定枠１０に対する可動枠２０の位置を検出する位置検出部１００と、を備える。

固定枠１０は、角柱状の中空空間が形成された中空角柱状をなす。固定枠１０には、該中空角柱状の貫通方向の中心軸と直交する方向（本実施の形態１では、図１に示すＺ軸方向）に貫通する貫通孔１０ａが形成されている。また、固定枠１０の開口方向（本実施の形態１では、図１に示すＹ軸方向）の一端側には、後述するヨーク１１Ａが設けられ、開口方向の他端側には、後述するヨーク１１Ｂが設けられている。ヨーク１１Ａ，１１Ｂは、鉄などの透磁率の高い材料を用いて形成される環形状をなす。

可動枠２０には、可動レンズ２１を保持する保持孔２０ａと、軸受２４を挿通して支持する挿通孔２０ｂと、副軸２３を挿通して支持する挿通孔２０ｃとが形成されている。可動枠２０は、可動レンズ２１の光軸、例えば、図４に示す軸Ｎ１であって、Ｚ軸方向に沿って延びている光軸が、貫通孔１０ａの中心軸と略一致するように、可動レンズ２１を保持する。挿通孔２０ｂは、軸受２４の外周の径に応じた径を有する孔である。挿通孔２０ｃは、副軸２３の外周の径に応じた径を有する孔である。可動枠２０は、耐熱性の観点から、軽金属または耐熱樹脂を用いて形成されることが好ましい。軽金属としては、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ベリリウムなどの金属や、これらの金属を含む合金などが挙げられる。耐熱樹脂は、例えば、６０℃以上の耐熱性を有する樹脂が挙げられる。可動レンズ２１は、一つまたは複数のレンズを用いて構成される。

主軸２２は、Ｚ軸方向に沿って棒状をなして延び、両端が固定枠１０に固定される。主軸２２は、耐熱性の観点から、金属材料または合金を用いて形成されることが好ましい。

副軸２３は、Ｚ軸方向に沿って棒状をなして延び、両端が固定枠１０に固定される。副軸２３は、可動レンズ２１の中心軸に対して主軸２２と反対側に設けられる。副軸２３は、耐熱性の観点から、金属材料または合金を用いて形成されることが好ましい。

軸受２４は、Ｚ軸方向に沿って延びる筒状をなし、主軸２２の外周の一部を覆うとともに、可動枠２０に保持される。軸受２４は、両端にそれぞれ設けられ、主軸２２と摺動自在に接する摺接部２４ａ，２４ｂを有する。軸受２４は、耐熱性の観点から、金属材料、合金または耐熱樹脂を用いて形成されることが好ましい。

主軸２２の外周または軸受２４の主軸２２との接触部（端部）には、潤滑剤が塗布されている。潤滑剤としては、グリースや潤滑油などが挙げられる。また、潤滑手段として、固体潤滑剤を設けてもよいし、フッ素潤滑メッキ、潤滑アルマイトなどによるコーティング処理を施すものであってもよい。潤滑手段としては、例えば６０℃以上の高温下での耐熱性を有することが好ましく、潤滑効果を得ることができれば、上述した手段に限らない。

ストッパ２６，２７は、可動枠２０の移動方向の両端にそれぞれ設けられ、可動枠２０の移動を規制する。本実施の形態１では、ストッパ２６が、可動枠２０の撮像素子側（焦点が遠点に移動する側）への移動を規制するものであり、ストッパ２７が、可動枠２０の物体側（焦点が近点に移動する側）への移動を規制するものとして説明する。

ボイスコイルモータ３０Ａは、ヨーク１１Ａと、ヨーク１１Ａの内周側に取り付けられる磁石１２Ａと、可動枠２０に支持されるとともに、磁石１２Ａが取り付けられる側と反対側のヨーク１１Ａに巻回されるコイル１３Ａと、を有する。磁石１２Ａは、永久磁石を用いて実現され、Ｚ軸方向に延びた形状をなす。

ボイスコイルモータ３０Ｂは、ヨーク１１Ｂと、ヨーク１１Ｂの内周側に取り付けられる磁石１２Ｂと、可動枠２０に支持されるとともに、磁石１２Ｂが取り付けられる側と反対側のヨーク１１Ｂに巻回されるコイル１３Ｂと、を有する。磁石１２Ｂは、永久磁石を用いて実現され、Ｚ軸方向に延びた形状をなす。

この場合、磁石１２Ａ，１２Ｂの磁気分極方向は、可動レンズ２１の光軸方向（Ｚ軸方向）に対して直交するＹ軸方向である。なお、より一般に磁石１２Ａ，１２Ｂの磁気分極方向は、光軸（Ｚ軸）方向と交差する方向であればよい。

コイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すと、磁石１２Ａ，１２Ｂの磁界の影響によって、可動枠２０にＺ軸方向の力が発生し、固定枠１０に対して可動枠２０がＺ軸方向に移動する。例えば、コイル１３Ａ，１３Ｂにそれぞれ流す電流を制御することによって、可動枠２０を主軸２２に沿って所望の方向に移動させることができる。

位置検出部１００は、固定枠１０に取り付けられ、位置検出センサである一つのホール素子１４と、可動枠２０に設けられる検出用磁石２５と、からなる。ホール素子１４は、所定の時間間隔で磁界強度を検出し、該検出した磁界強度を順次電圧値に変換して位置信号として制御装置３に出力する。ホール素子１４は、例えば、主軸２２の長手方向（可動枠２０の移動方向）と直交する方向の磁界を検出する。検出用磁石２５は、主軸２２の近傍であって、可動枠２０の光軸と直交する方向の側面に設けられる。また、検出用磁石２５は、中心を通過しＸ軸方向に延びる直線が、主軸２２および副軸２３の中心軸と交差する位置に配置されることが望ましい。

次に、制御装置３の構成について説明する。制御装置３は、入力部３１、差分算出部３２、判断部３３、バッファ３４、駆動制御部３５、制御部３６および記憶部３７を備える。

入力部３１は、制御装置３に対するユーザからの入力等を行うためのインターフェースであり、電源のオン／オフを行うための電源スイッチ、可動枠２０の目標位置や移動方向を指示するための指示入力ボタンなどを含んで構成されている。なお、手動で合焦操作を行う場合は、入力部３１を介して合焦（可動枠２０の移動）にかかる指示信号（指示値）が入力され、自動合焦の場合は、制御部３６の制御のもとで合焦操作が行われる。指示値には、可動枠２０の位置、例えば、可動枠２０の移動範囲において付与された数値であって、該移動範囲における位置を示す数値が含まれている。

差分算出部３２は、現在の可動枠２０の位置と、手動合焦の場合は入力部３１を介して入力された指示入力、自動合焦の場合は制御部３８から入力された指示入力により指示された位置との差分を算出する。この差分は、可動枠２０の移動量および移動方向を示す値である。移動方向は、現在の可動枠２０の位置（信号値）と、指示入力により指示された位置（指示値）との差分の正負をもとに、所定の方向に対して一方の方向（例えば＋方向）であるか、他方の方向（例えば−方向）であるかを判断することにより求められる。差分算出部３２は、算出した差分をバッファ３４に入力する。

判断部３３は、差分算出部３２が算出した差分をもとに、位置検出部１００が取得した位置信号が異常であるか否かを判断する。判断部３３は、例えば、可動枠２０の駆動制御中に、得られた差分と、バッファ３４から取得した過去の差分とを比較した場合に、可動枠２０が移動中であるのに差分がほとんど変化しておらず、かつ差分が閾値以上であり、目標位置に到達していない場合に、ホール素子１４から出力された位置信号が正常ではない、すなわち位置信号が異常であると判断する。判断部３３は、判断結果を駆動制御部３５に入力するとともに、位置信号が正常であれば差分を駆動用信号として駆動制御部３５に入力し、位置信号が異常であれば記憶部３７に記憶されている異常時用の指示値を駆動制御部３５に入力する。なお、判断部３３は、移動中であるか否かについて、判断するための閾値を設けて、差分算出部３２が算出した差分が閾値以上である場合に移動中であると判断する。

バッファ３４は、例えばリングバッファを用いて実現され、差分算出部３２が算出した差分を時系列に沿って記憶する。容量が不足すると、最も古い情報を最新の情報で上書きすることで、最新の情報を時系列順に記憶する。

駆動制御部３５は、差分算出部３２が算出した差分に応じて可動枠２０の停止位置を維持するための電流をコイル１３Ａ，１３Ｂに流す制御を行ったり、差分算出部３２が算出した差分や、取得した所定値に応じて可動枠２０を移動させるための電流をコイル１３Ａ，１３Ｂに流す制御を行ったりして、可動枠２０を駆動制御する。駆動制御部３５は、判断部３３からの判断結果に応じた可動枠２０の駆動制御を行う。駆動制御部３５は、判断結果において位置信号が正常である場合、例えば、駆動信号の増幅や位相の調整を行う。駆動制御部３５は、調整後の駆動信号に応じた電流値で、制御部３６を介してコイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって可動枠２０の駆動制御（第１駆動制御）を行う。一方、駆動制御部３５は、判断結果において位置信号が異常である場合、例えば、記憶部３７に記憶されている異常時用の指示値（所定値）を取得し、該異常時用の指示値に応じた電流値で、制御部３６を介してコイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって可動枠２０の駆動制御（第２駆動制御）を行う。

制御部３６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成され、光学ユニット２を含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部３６は、駆動制御部３５が生成した信号（電流値に応じた電流）等を、所定の信号線を介して光学ユニット２へ送信する。制御部３６は、自動合焦を行う場合、画像信号をもとに可動枠２０の移動位置を指示する指示値を生成して、可動枠２０の制御を行う。

記憶部３７は、光学システム１を動作させるための各種プログラム、および光学システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する。記憶部３７は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。また、記憶部３７は、位置信号が正常であるか否かを判断部３３が判断するための閾値や、目標位置に到達している（定位置保持中である）か否かを判断するための閾値、可動枠２０が移動中であるか否かを判断するための閾値、位置信号が異常である場合に可動枠２０を駆動制御するための異常時用の指示値を記憶する駆動情報記憶部３７１を有する。

続いて、本実施の形態１に係る駆動制御を、図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る光学システムが行う処理を説明するフローチャートである。以下で説明する駆動制御は、指示値の入力があり、位置信号が正常である場合に、その指示値に応じた位置（以下、目標位置という）に可動枠２０が到達するまでの制御を行うものとして説明する。なお、本フローチャートでは、手動合焦を行うものとして、入力部３１を介して指示値が入力される例を説明するが、自動合焦を行う場合、制御部３６が指示値を生成する。

まず、制御部３６は、入力部３１を介して指示値の入力があるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。制御部３６は、指示値の入力があると判断すると（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に移行する。一方、制御部３６は、指示値の入力がないと判断すると（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、指示値の入力の確認を繰り返す。また、駆動制御を終了するようにしてもよい。

ステップＳ１０２では、制御部３６は、位置検出部１００から位置信号を取得する。位置信号は、上述したように、ホール素子１４が検出した磁界強度を電圧値に変換したものである。

位置信号取得後、差分算出部３２が、位置信号（信号値）と、指示値との差分を算出する（ステップＳ１０３）。差分算出部３２は、算出した差分を判断部３３に入力する。

判断部３３は、差分算出部３２から差分が入力されると、この差分が時間的に変化しているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。判断部３３は、例えば、バッファ３４から取得した過去の差分であって、例えば今回取得した差分の直前に算出された差分を取得し、今回算出された差分と、過去の差分とを比較して、差分に変化があれば、位置信号は正常であると判断し、差分がほとんど変化していない場合、位置信号が異常である可能性があると判断する。判断部３３は、例えば、この差分の差と、駆動情報記憶部３７１に記憶されている閾値とをもとに、位置信号が異常であるか否かを判断する。この閾値は、例えば、可動枠２０が移動した際に最低限変化するとさされる差分の差の最小値に基づいて設定される。

判断部３３は、差分に変化があると判断すると（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、差分算出部３２により算出された差分を駆動信号として駆動制御部３５に入力する（ステップＳ１０５）。

駆動制御部３５は、駆動信号として差分が入力されると、該差分をもとに可動枠２０の駆動制御を行う（ステップＳ１０６）。具体的に、駆動制御部３５は、駆動信号の増幅や位相の調整を行う。駆動制御部３５は、調整後の駆動信号に応じた電流値で、制御部３６を介してコイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって可動枠２０の駆動制御を行う。

一方、判断部３３は、ステップＳ１０４において、差分に変化がないと判断すると（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０３で算出された差分が、閾値よりも以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。判断部３３は、差分が閾値より小さければ（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、位置信号が正常であって、可動枠２０が目標位置に到達していると判断し、ステップＳ１０５に移行する。これに対し、判断部３３は、差分が閾値以上であれば（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、位置信号が異常であると判断し、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０７における閾値は、可動枠２０が停止位置を維持するための制御（定位置保持制御）されている際に、時間的に変化する差分（定位置保持制御中における可動枠２０の移動に応じた差分）に基づいて設定される。なお、判断部３３によって差分が閾値以上（位置信号が異常）であると判断された場合に、音や、光、画像などで報知するようしてもよい。

ステップＳ１０８では、駆動情報記憶部３７１を参照して異常時用の指示値（既定の信号）を駆動信号として駆動制御部３５に入力する（ステップＳ１０８）。

駆動制御部３５は、駆動信号として異常時用の指示値が入力されると、この指示値をもとに可動枠２０の駆動制御を行う（ステップＳ１０９）。具体的に、駆動制御部３５は、駆動信号（異常時用の指示値）に応じた電流値で、制御部３６を介してコイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって可動枠２０の駆動制御を行う。この際、異常時用の指示値は、撮像素子側（焦点が遠点に移動する側）に移動し、かつストッパ（例えば図４に示すストッパ２６）に当接する位置まで移動させるような値である。すなわち、位置信号が異常の場合、駆動制御部３５は、ボイスコイルモータによる可動枠２０の移動範囲のうち、一方の移動端まで移動させる電流を流す制御を行う。

上述した駆動制御によって、位置信号に異常が生じ、駆動処理中に可動枠２０が制御不能になった場合でも、ある程度の解像度を維持する位置に可動枠２０を移動させることができる。なお、目標位置に達した（差分が閾値以下になった）場合に、位置信号の正常異常判定を終了し、通常の可動枠２０の位置制御のみのフローにしてもよいし、目標位置に達しても位置信号の正常異常判定を繰り返して位置制御を行うフローにしてもよい。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、位置検出部１００が検出した位置信号が正常であれば、この位置信号を用いて可動枠２０の駆動制御を行い、位置信号が異常であれば、異常時用の指示値をもとに可動枠２０の駆動制御を行うようにしたので、一つの位置検出部１００のみであり、可動レンズの位置検出が正常に行えなくなった場合でも、焦点が最遠点となるように可動枠２０を移動させて広視野を確保することで、被検体に対する処置を継続可能な画質を維持した画像を取得することができ、かつ大型化を抑制することができる。

また、本実施の形態１によれば、検出用磁石２５を、主軸２２の近傍であって、可動枠２０の光軸と直交する方向の側面に設けたので、主軸２２および軸受２４の間のガタツキによって、可動枠２０に主軸２２まわりの煽りが生じた場合であっても、位置検出誤差を小さくすることができる。

また、本実施の形態１によれば、可動枠２０を軽金属または耐熱樹脂を用いて形成して、軽金属以外の金属を用いて形成した場合と比して軽量化するようにしたので、アクチュエータを小さくすることができ、その結果、光学ユニット２を小型化することができる。

なお、本実施の形態１では、固定枠１０に磁石１２Ａ，１２Ｂ、可動枠２０にコイル１３Ａ，１３Ｂを設けるものとして説明したが、固定枠１０にコイル１３Ａ，１３Ｂ、可動枠２０に磁石１２Ａ，１２Ｂを設けてもよい。

（実施の形態１の変形例１）
上述した実施の形態１では、主軸２２に沿って可動枠２０を移動させるものとして説明したが、これに限らない。例えば、可動枠が、固定枠に保持され、固定枠の内周面を摺動しながら移動するものであってもよい。図６は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る光学システムの概略構成を示す模式図であって、光軸を通過する平面を切断面とする部分断面図である。なお、上述した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。

本変形例１に係る光学システム１ａは、レンズを光軸方向に移動可能な光学ユニット２ａと、光学ユニット２ａを含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御を行う制御装置３とを備える。

光学ユニット２ａは、固定枠４（保持枠）と、固定枠４に対して摺動可能な可動枠５と、固定枠４に対して可動枠５を摺動させる駆動力を発生するボイスコイルモータ８と、を備える。

固定枠４は、固定枠本体４０と、可動枠５が保持する可動レンズ群Ｇｖよりも物体側（近点側）の物体側固定レンズ群Ｇｆを保持し固定枠本体４０の物体側に取り付けられた前枠部６と、可動レンズ群Ｇｖよりも像側（遠点側であって撮像素子側）の像側固定レンズ群Ｇｂを保持し固定部本体４０の像側に取り付けられた後枠部７と、を有する。

固定枠本体４０は、所定の軸Ｎ２を中心とした筒形状の部材からなる。固定枠本体４０には、径方向にそれぞれ貫通した複数の肉抜き部４０ａが形成されている。

前枠部６は、筒状の部材である。前枠部６は、物体側固定レンズ群Ｇｆを保持する。物体側固定レンズ群Ｇｆは、前第１レンズＬｆ１及び前第２レンズＬｆ２を有し、物体側からこの順に並んでいる。前枠部６は、内周部で前第１レンズＬｆ１および前第２レンズＬｆ２を保持する。

後枠部７は、筒状の部材である。後枠部７は、像側固定レンズ群Ｇｂを保持する。像側固定レンズ群Ｇｂは、後第１レンズＬｂ１及び後第２レンズＬｂ２を有する。後枠部７は、内周部において、後第１レンズＬｂ１及び後第２レンズＬｂ２を物体側からこの順序で保持する。また、後枠部７の外周部には、上述したホール素子１４が設けられている。

可動枠５は、筒状の部材である。可動枠５は、可動レンズ群Ｇｖを保持する。具体的には、可動枠５は、内周部において、可動レンズ群Ｇｖが有する可動第１レンズＬｖ１を保持する。また、可動枠５の内周部には、上述した検出用磁石２５が設けられており、ホール素子１４と検出用磁石２５とにより、位置検出部１００を構成している。

可動枠５は、外周部の一部が固定枠本体４０の内周面と接触しながら固定部本体４０に挿入される。この際、像側固定レンズ群Ｇｂの少なくとも一部が可動枠５の径方向内側、すなわち可動枠５が形成する中空空間内に存在することとなる。本変形例において、可動枠５が最も物体側に移動した場合には、物体側固定レンズ群Ｇｆの少なくとも一部が可動枠５の径方向内側に存在する。

ボイスコイルモータ８は、図６に示すように、固定枠４の固定枠本体４０に配置されたコイル９Ａと、コイル９Ａに対向するように可動枠５に配置された磁石９Ｂと、を有する。

コイル９Ａは、固定枠本体４０の外周に巻かれる二つのコイル９０，９１を軸Ｎ２方向に沿って並べて配置してなる。軸Ｎ２方向に沿って隣り合う二つのコイルは、直列で接続されることが好ましいが、並列に接続されてもよい。

第１磁石９２及び第２磁石９３は、固定枠４の各肉抜き部４０ａ内に入るように可動部５にそれぞれ配置される。第１磁石９２及び第２磁石９３は、例えば、周方向に沿って配置される四つの磁石をそれぞれ有する。第１磁石９２の組と第２磁石９３の組とは、それぞれ可動枠５の径方向に着磁され、磁極が互いに逆向きである。

本変形例１において、コイル９０，９１は、第１磁石９２の組と第２磁石９３の組との間で巻回方向が反転することが好ましい。または、コイル９０，９１の巻回方向を同一とし、電流方向が逆になるようにコイル９０，９１を接続してもよい。この場合、コイル９０に流れる電流の向きと、コイル９１に流れる電流の向きとが逆方向になっていればよい。

光学ユニット２ａのコイル９Ａに電流を流すと、磁石９Ｂの磁界の影響によって、可動枠５に軸Ｎ２方向の力が発生し、固定枠４に対して可動枠５が軸Ｎ２方向に移動する。例えば、コイル９０，９１にそれぞれ流す電流を制御することによって、可動枠５を固定枠４に対して移動させることができる。

以上説明した構成を有する光学ユニット２ａを用いて、上述した実施の形態１に係る駆動制御を行う場合においても、位置検出部１００が検出した位置信号が正常であれば、この位置信号を用いてコイル９０，９１への電流を制御して可動枠５の駆動制御を行い、位置信号が異常であれば、異常時用の指示値をもとにコイル９０，９１への電流を制御して可動枠５の駆動制御を行う。位置信号が異常の際、例えば、駆動制御部３５の制御により可動枠５が後枠部７に当て付くように可動枠５は移動する。これにより、光学システム１ａにおいても、大型化を抑制しつつ、可動レンズの位置検出が正常に行えなくなった場合でも、被検体に対する処置を継続可能な画質を維持することができる。

（実施の形態１の変形例２）
上述した実施の形態１では、一つの駆動制御部３５により可動枠２０を駆動制御するものとして説明したが、これに限らない。例えば、駆動制御の仕様が異なる複数の駆動制御部により駆動制御部を構成して可動枠２０の駆動が制御されるものであってもよい。図７は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る光学システムの概略構成を示す模式図である。なお、上述した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。

本変形例２に係る光学システム１ｂは、レンズを光軸方向に移動可能な光学ユニット２と、光学ユニット２を含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御を行う制御装置３ａとを備える。制御装置３ａは、上述した制御装置３の構成に対し、駆動制御部３５に代えて、第１駆動制御部３８Ａおよび第２駆動制御部３８Ｂからなる駆動制御部を有するとともに、切替部３９をさらに備える。

第１駆動制御部３８Ａは、差分算出部３２が算出した差分に応じて、可動枠２０の停止位置を維持するための電流をコイル１３Ａ，１３Ｂに流す制御を行ったり、可動枠２０を移動させるための電流をコイル１３Ａ，１３Ｂに流す制御を行ったりして、可動枠２０を駆動制御する。第１駆動制御部３８Ａは、判断部３３による判断結果が、位置信号が正常である場合に可動枠２０の駆動制御を行う。第１駆動制御部３８Ａは、判断結果において位置信号が正常である場合、例えば、駆動信号の増幅や位相の調整を行う。第１駆動制御部３８Ａは、調整後の駆動信号に応じた電流値で、制御部３６を介してコイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって可動枠２０の駆動制御を行う。

第２駆動制御部３８Ｂは、所定値の電流をコイル１３Ａ，１３Ｂに流して可動枠２０を移動させ、可動枠２０を駆動制御する。第２駆動制御部３８Ｂは、判断部３３による判断結果が、位置信号が異常である場合に可動枠２０の駆動制御を行う。第２駆動制御部３８Ｂは、判断結果において位置信号が異常である場合、例えば、駆動情報記憶部３７１に記憶されている異常時用の指示値を取得し、該異常時用の指示値に応じた電流値で、制御部３６を介してコイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって可動枠２０の駆動制御を行う。この際、異常時用の指示値は、撮像素子側（焦点が遠点に移動する側）に移動し、かつストッパ（例えば図４に示すストッパ２６または２７）に当接する位置まで移動させるような値である。すなわち、位置信号が異常の場合、駆動制御部３８Ｂは、ボイスコイルモータによる可動枠２０の移動範囲のうち、一方の移動端まで移動させる電流を流す制御を行う。

切替部３９は、判断部３３からの判断結果に応じて可動枠２０の駆動制御を行う駆動制御部の切り替えを行う。

図８は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る光学システムが行う処理を説明するフローチャートである。なお、以下のフローチャートでは、初期設定として、第１駆動制御部３８Ａが可動枠２０を駆動制御する駆動制御部に設定されているものとして説明する。なお、本フローチャートにおいても、手動合焦を行うものとして、入力部３１を介して指示値が入力される例を説明するが、自動合焦を行う場合、制御部３８が指示値を生成する。

まず、制御部３６は、入力部３１を介して指示値の入力があるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。制御部３６は、指示値の入力があると判断すると（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２に移行する。一方、制御部３６は、指示値の入力がないと判断すると（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、指示値の入力の確認を繰り返すか、または駆動制御を終了する。

ステップＳ２０２では、制御部３６は、位置検出部１００から位置信号を取得する。位置信号取得後、差分算出部３２が、位置信号の信号値と、指示値との差分を算出する（ステップＳ２０３）。差分算出部３２は、算出した差分を判断部３３に入力する。

判断部３３は、差分算出部３２から差分が入力されると、この差分が時間的に変化しているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。ここで、判断部３３によって差分に変化があると判断されると（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、判断部３３は、差分算出部３２により算出された差分を駆動信号として第１駆動制御部３８Ａに入力する（ステップＳ２０５）。

第１駆動制御部３８Ａは、駆動信号として差分が入力されると、該差分をもとに可動枠２０の駆動制御を行う（ステップＳ２０６）。具体的に、第１駆動制御部３８Ａは、駆動信号の増幅や位相の調整を行う。第１駆動制御部３８Ａは、調整後の駆動信号に応じた電流値で、制御部３６を介してコイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって可動枠２０の駆動制御を行う。

一方、判断部３３は、ステップＳ２０４において、差分に変化がないと判断すると（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０３で算出された差分が、閾値よりも以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。判断部３３は、差分が閾値より小さければ（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、位置信号が正常であって、可動枠２０が目標位置に到達していると判断し、ステップＳ２０５に移行する。これに対し、判断部３３は、差分が閾値以上であれば（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、位置信号が異常であると判断し、ステップＳ２０８に移行する。

ステップＳ２０８では、切替部３９が、可動枠２０を駆動制御する駆動制御部を、第１駆動制御部３８Ａから第２駆動制御部３８Ｂに切り替える（ステップＳ２０８）。また、切替部３９によって駆動制御部が第２駆動制御部３８Ｂに切り替えられると、制御部３６が、駆動情報記憶部３７１を参照して異常時用の指示値（既定の信号）を駆動信号として第２駆動制御部３８Ｂに入力する。もしくは、切替部３９によって第２駆動制御部３８Ｂに切り替えられると、位置信号と指示値との差分に関わらず第２駆動制御部３８Ｂが、制御部３６を介してコイル１３Ａ，１３Ｂに規定の電流値の電流を流す制御を行うことによって可動枠２０の駆動制御を行う。

第２駆動制御部３８Ｂは、駆動信号として異常時用の指示値が入力されると、該指示値をもとに可動枠２０の駆動制御を行う（ステップＳ２０９）。具体的に、第２駆動制御部３８Ｂは、駆動信号（異常時用の指示値）に応じた電流値で、制御部３６を介してコイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって可動枠２０の駆動制御を行う。

上述した駆動制御によって、位置信号に異常が生じ、駆動処理中に可動枠２０が制御不能になった場合でも、第２駆動制御部３８Ｂの制御により、ある程度の解像度を維持する位置に可動枠２０を移動させることができる。

（実施の形態２）
上述した実施の形態１では、光学ユニット２が、一つの可動枠２０を駆動制御するものとして説明したが、これに限らない。例えば、独立に移動可能な複数の可動枠を有するものであってもよい。図９は、本発明の実施の形態２に係る光学システムの要部の構成を示す部分断面図であって、図１のＢ−Ｂ線に対応する部分断面図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る光学システムの要部の構成を示す部分断面図であって、図１のＣ−Ｃ線に対応する部分断面図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る光学システムの要部の構成を示すブロック図である。なお、上述した構成要素と同一の構成要素には、同一の符号が付してある。

本実施の形態２に係る光学システムは、レンズを光軸方向に移動可能な光学ユニット２ｂと、光学ユニット２ｂを含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御を行う制御装置３ｂとを備える。

光学ユニット２ｂは、上述した光学ユニット２の構成に加え、第２可動枠２０Ａと、第２可動レンズ２１Ａと、軸受２４Ａと、第２ストッパ２６Ａ，２７Ａと、第２ホール素子１４Ａおよび第２検出用磁石２５Ａを有する第２位置検出部１００Ａと、第２磁石１２Ｃ，１２Ｄおよび第２コイル１３Ｃ，１３Ｄを有する第２ボイスコイルモータとを備える。以下、可動枠２０を第１可動枠２０、可動レンズ２１を第１可動レンズ２１、ホール素子１４を第１ホール素子１４、検出用磁石２５を第１検出用磁石２５、ストッパ２６，２７を第１ストッパ２６，２７、位置検出部１００を第１位置検出部１００、磁石１２Ａ，１２Ｂを第１磁石１２Ａ，１２Ｂ、コイル１３Ａ，１３Ｂを第１コイル１３Ａ，１３Ｂとよぶ。本実施の形態２では、二つの可動枠２０，２０Ａが、独立に、主軸２２（可動レンズ２１，２１Ａの光軸Ｎ３方向）に沿って移動可能である。また、第１ホール素子１４が第１位置信号を出力し、第２ホール素子１４Ａが第２位置信号を出力する。以下、可動レンズ２１，２１Ａは、いずれもフォーカスレンズであるものとして説明する。

制御装置３ｂは、上述した制御装置３の構成に対し、駆動制御部３５に代えて、第１駆動制御部３８Ｃおよび第２駆動制御部３８Ｄからなる駆動制御部を有する。また、判断部３３は、第１位置信号および第２位置信号のそれぞれについて、正常／異常を判断する。

第１駆動制御部３８Ｃは、判断部３３からの判断結果に応じた第１可動枠２０の駆動制御を行う。第１駆動制御部３８Ｃは、判断結果において位置信号が正常である場合、例えば、駆動信号の増幅や位相の調整を行う。第１駆動制御部３８Ｃは、調整後の駆動信号に応じた電流値で、制御部３６を介して第１コイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって第１可動枠２０の駆動制御（第１駆動制御）を行う。一方、第１駆動制御部３８Ｃは、判断結果において位置信号が異常である場合、例えば、駆動情報記憶部３７１に記憶されている異常時用の指示値を取得し、該異常時用の指示値に応じた電流値で、制御部３６を介して第１コイル１３Ａ，１３Ｂに電流を流すことによって第１可動枠２０の駆動制御（第２駆動制御）を行う。

第２駆動制御部３８Ｄは、判断部３３からの判断結果に応じた第２可動枠２０Ａの駆動制御を行う。第２駆動制御部３８Ｄは、判断結果において位置信号が正常である場合、例えば、駆動信号の増幅や位相の調整を行う。第２駆動制御部３８Ｄは、調整後の駆動信号に応じた電流値で、制御部３６を介して第２コイル１３Ｃ，１３Ｄに電流を流すことによって第２可動枠２０Ａの駆動制御（第３駆動制御）を行う。一方、第２駆動制御部３８Ｄは、判断結果において位置信号が異常である場合、例えば、駆動情報記憶部３７１に記憶されている異常時用の指示値を取得し、該異常時用の指示値に応じた電流値で、制御部３６を介して第２コイル１３Ｃ，１３Ｄに電流を流すことによって第２可動枠２０Ａの駆動制御（第４駆動制御）を行う。

続いて、本実施の形態２に係る駆動制御を、図１２を参照して説明する。図１２は、本発明の実施の形態２に係る光学システムが行う処理を説明するフローチャートである。以下で説明する駆動制御は、指示値の入力があり、位置信号が正常である場合に、その指示値に応じた位置（以下、目標位置という）に第１可動枠２０および第２可動枠２０Ａが到達するまでの制御を行うものとして説明する。なお、本フローチャートにおいても、手動合焦を行うものとして、入力部３１を介して第１可動枠２０および第２可動枠２０Ａに対する第１及び第２指示信号（指示値）が入力される例を説明するが、自動合焦を行う場合、制御部３６が第１可動枠２０および第２可動枠２０Ａに対する第１及び第２指示値を生成する。

まず、制御部３６は、入力部３１を介して指示値の入力があるか否かを判断する（ステップＳ３０１）。制御部３６は、指示値の入力があると判断すると（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０２に移行する。一方、制御部３６は、指示値の入力がないと判断すると（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、指示値の入力の確認を繰り返すか、または駆動制御を終了する。なお、本実施の形態２において入力される指示値には、第１可動枠２０および第２可動枠２０Ａが移動する位置をそれぞれ示す指示値が含まれている。第１可動枠２０および第２可動枠２０Ａが移動する位置（指示値）の組み合わせは、入力部３１を介して入力される指示信号と対応付けられて記憶部３７（または駆動情報記憶部３７１）に記憶されている。

ステップＳ３０２では、制御部３６は、第１位置検出部１００および第２位置検出部１００Ａから第１および第２位置信号を取得する。第１および第２位置信号取得後、差分算出部３２が、第１および第２位置信号の信号値と、指示値との差分（第１および第２差分）をそれぞれ算出する（ステップＳ３０３）。差分算出部３２は、算出した第１および第２差分を判断部３３に入力する。

判断部３３は、差分算出部３２から第１および第２差分が入力されると、まず、第１差分が時間的に変化しているか否かを判断する（ステップＳ３０４）。判断部３３は、第１差分が変化していると判断すると（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、第１位置信号は正常であると判断し、第２差分が時間的に変化しているか否かを判断する（ステップＳ３０５）。

ここで、判断部３３は、第２差分が変化していると判断すると（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、第１差分を駆動信号として第１駆動制御部３８Ｃに入力するとともに、第２差分を駆動信号として第２駆動制御部３８Ｄに入力する（ステップＳ３０６）。

第１駆動制御部３８Ｃおよび第２駆動制御部３８Ｄは、駆動信号として第１および第２差分が入力されると、該第１および第２差分をもとに第１可動枠２０および第２可動枠２０Ａの駆動制御を行う（ステップＳ３０７）。

一方、判断部３３は、ステップＳ３０５において、第２差分に変化がないと判断すると（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、ステップＳ３０３で算出された第２差分が、閾値よりも以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０８）。判断部３３は、第２差分が閾値より小さければ（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、第２位置信号が正常であって、可動枠２０が目標位置に到達していると判断し、ステップＳ３０６に移行する。これに対し、判断部３３は、第２差分が閾値以上であれば（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）、第２位置信号が異常であると判断し、ステップＳ３０９に移行する。

ステップＳ３０９では、判断部３３が、指示値を変更する（ステップＳ３０９）。この場合の変更後の指示値は、第２可動枠２０Ａに対する指示値が、第１可動枠２０側とは反対側の移動端（例えば第２ストッパ２７Ａ）まで移動する異常時用の指示値となり、第１可動枠２０に対する指示値が、第２可動枠２０Ａが上述した移動端に移動した際に、遠点で合焦する位置まで移動する値となる。なお、必ずしも第１可動枠２０側とは反対側が遠点になるというわけではなく、光学系によっては第１可動枠２０側に移動する場合もある。また、光学ユニット２、撮像素子および被写体の位置関係や、遠点側および近点側のどちらに移動させるかの設定により、可動枠が移動する方向が決まる。

ステップＳ３０９において判断部３３が指示値を変更すると、差分算出部３２が、変更後の指示値と第１位置信号との第１差分を算出する（ステップＳ３１０）。その後、差分算出部３２が、ステップＳ３１０で算出した第１差分を駆動信号として第１駆動制御部３８Ｃに入力する（ステップＳ３１１）。

第１駆動制御部３８Ｃは、駆動信号として第１差分が入力されると、該第１差分をもとに第１可動枠２０の駆動制御を行う（ステップＳ３１２）。

ステップＳ３１３では、判断部３３が、駆動信号として異常時用の指示値（既定の信号）を第２駆動制御部３８Ｄに入力する。第２駆動制御部３８Ｄは、異常時用の指示値が入力されると、該指示値をもとに第２可動枠２０Ａの駆動制御を行う（ステップＳ３１４）。なお、ステップＳ３１３，Ｓ３１４の処理を、ステップＳ３１０の前または並列に行ってもよい。

また、判断部３３は、ステップＳ３０４において、第１差分に変化がないと判断すると（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、ステップＳ３０３で算出された第１差分が、閾値よりも以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１５）。判断部３３は、第１差分が閾値より小さければ（ステップＳ３１５：Ｎｏ）、第１位置信号が正常であって、可動枠２０が目標位置に到達していると判断し、ステップＳ３０５に移行する。これに対し、判断部３３は、第１差分が閾値以上であれば（ステップＳ３１５：Ｙｅｓ）、第１位置信号が異常であると判断し、ステップＳ３１６に移行する。

ステップＳ３１６では、判断部３３が、第２差分が時間的に変化しているか否かを判断する（ステップＳ３１６）。ここで、判断部３３は、第２差分が変化していると判断すれば（ステップＳ３１６：Ｙｅｓ）、ステップＳ３１７に移行し、第２位置信号が変化していなければ（ステップＳ３１６：Ｎｏ）、ステップＳ３２３に移行する。

ステップＳ３１７では、判断部３３が、指示値を変更する（ステップＳ３１７）。この場合の変更後の指示値は、第１可動枠２０に対する指示値が、第２可動枠２０Ａ側とは反対側の移動端（例えば第１ストッパ２６）まで移動する異常時用の指示値となり、第２可動枠２０Ａに対する指示値が、第１可動枠２０が上述した移動端に移動した際に、遠点で合焦する位置まで移動する値となる。なお、本ステップＳ３１７についても、上述したステップＳ３０９と同様、必ずしも第１可動枠２０側とは反対側が遠点になるというわけではなく、光学系によっては第１可動枠２０側に移動する場合もある。光学ユニット２、撮像素子および被写体の位置関係や、遠点側および近点側のどちらに移動させるかの設定により、可動枠が移動する方向が決まる。

ステップＳ３１７において判断部３３が指示値を変更すると、差分算出部３２が、変更後の指示値と第２位置信号との第２差分を算出する（ステップＳ３１８）。その後、差分算出部３２が、ステップＳ３１８で算出した第２差分を駆動信号として第２駆動制御部３８Ｄに入力する（ステップＳ３１９）。

第２駆動制御部３８Ｄは、駆動信号として第２差分が入力されると、該第２差分をもとに第２可動枠２０Ａの駆動制御を行う（ステップＳ３２０）。

ステップＳ３２１では、判断部３３が、駆動信号として異常時用の指示値（既定の信号）を第１駆動制御部３８Ｃに入力する。第１駆動制御部３８Ｃは、異常時用の指示値が入力されると、該指示値をもとに第１可動枠２０の駆動制御を行う（ステップＳ３２２）。なお、ステップＳ３２１，Ｓ３２２の処理を、ステップＳ３１８の前または並列に行ってもよい。

また、ステップＳ３２３では、ステップＳ３０３で算出された第２差分が、閾値よりも以上であるか否かを判断する（ステップＳ３２３）。判断部３３は、第２差分が閾値より小さければ（ステップＳ３２３：Ｎｏ）、第２位置信号が正常であって、可動枠２０が目標位置に到達していると判断し、ステップＳ３１７に移行する。これに対し、判断部３３は、第２差分が閾値以上であれば（ステップＳ３２３：Ｙｅｓ）、第２位置信号が異常であると判断し、ステップＳ３２４に移行する。

ステップＳ３２４では、判断部３３が、入力された指示値を、二つの位置信号（第１および第２位置信号）が異常である場合の異常時用の指示値に変更し、変更後の指示値を第１駆動制御部３８Ｃおよび第２駆動制御部３８Ｄに入力する（ステップＳ３２４）。この際の指示値は、第１および第２位置信号が異常である場合の指示値として設定された値であってもよいし、ステップＳ３０９およびＳ３１７のいずれかの指示値に設定するものであってもよい。

第１駆動制御部３８Ｃおよび第２駆動制御部３８Ｄは、異常時用の指示値が入力されると、該指示値をもとに第１可動枠２０および第２可動枠２０Ａの駆動制御を行う（ステップＳ３２５）。

上述した駆動制御によって、位置信号に異常が生じ、駆動処理中に第１可動枠２０および／または第２可動枠２０Ａが制御不能になった場合でも、ある程度の解像度を維持する位置に第１可動枠２０および第２可動枠２０Ａを移動させることができる。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、位置検出部１００が検出した位置信号が正常であれば、この位置信号を用いて第１可動枠２０および／または第２可動枠２０Ａの駆動制御を行い、位置信号が異常であれば、異常時用の指示値をもとに第１可動枠２０および／または第２可動枠２０Ａの駆動制御を行うようにしたので、可動枠を二つ有し、少なくとも一方の可動枠の可動レンズの位置検出が正常に行えなくなった場合でも、焦点が最遠点となるように第１可動枠２０および／または第２可動枠２０Ａを移動させて広視野を確保することで、被検体に対する処置を継続可能な画質を維持した画像を取得することができ、かつ大型化を抑制することができる。

なお、上述した実施の形態２において、制御装置３ｂを制御装置３ａに代えてもよい。この場合、第１および第２駆動制御部のそれぞれが、位置信号の正常／異常に応じて可動枠を制御する駆動制御部を有し、各第１および第２駆動制御部における駆動制御を行う駆動制御部が切替部３９によって切り替えられて第１可動枠２０、第２可動枠２０Ａがそれぞれ制御される。

また、上述した実施の形態２において、ステップＳ３０４において第１位置信号が異常であると判断された場合に、各可動枠に対する指示値を所定値に変更して、予め設定された位置に移動させるなど、少なくとも一方の位置信号が異常であれば、各可動枠を所定の位置に配置するように制御してもよい。

また、上述した実施の形態２では、可動レンズ２１，２１Ａがいずれもフォーカスレンズであるものとして説明したが、例えば、可動レンズ２１をフォーカスレンズ、可動レンズ２１Ａをズームレンズとして、第１指示信号が正常、第２指示信号が異常である場合、第２可動枠２０Ａに対する指示値が、第１可動枠２０側とは反対側の移動端（例えば、広角端である第２ストッパ２７Ａ）まで移動する異常時用の指示値となり、第１可動枠２０に対する指示値が、第２可動枠２０Ａが上述した移動端（広角端）に移動した際に、遠点で合焦する位置まで移動する値となる。このほか、例えば、可動レンズ２１，２１Ａをいずれもズームレンズとして、第１指示信号が正常、第２指示信号が異常である場合は、第２可動枠２０Ａに対する指示値が、第１可動枠２０側とは反対側の移動端（例えば、広角端である第２ストッパ２７Ａ）まで移動する異常時用の指示値となり、第１可動枠２０に対する指示値が、第２可動枠２０Ａが上述した移動端（広角端）に移動した際に、広角で合焦する位置まで移動する値となる。

また、上述した実施の形態２では、可動枠および可動レンズを二つ備えるものとして説明したが、三つ以上備えていてもよい。三つ以上の場合であっても、異常時に決まる可動レンズの位置関係により、各可動枠が駆動制御される。

ここで、本実施の形態１，２および変形例１，２において、異常時用の指示値を、瞬間的に規定の値を超えるような電流を流すようにすれば、ホール素子１４の故障に限らず、可動枠２０の摺動不良の場合でも、可動枠２０を駆動することができる。

なお、本実施の形態１，２および変形例１，２では、固定枠側にホール素子、可動枠側に検出用磁石を設けるものとして説明したが、固定枠側に検出用磁石、可動枠側にホール素子を設けてもよい。

また、本実施の形態１，２および変形例１，２では、制御部とは別に判断部が設けられている構成を例に説明したが、制御部内に判断部が設けられるものであってもよい。

また、本実施の形態１，２および変形例１，２では、位置検出センサとしてホール素子を例に説明したが、ＭＲセンサを用いて位置を検出するものであってもよい。

また、本実施の形態１，２および変形例１，２において、検出用磁石を設けずに、ボイスコイルモータの磁石を用いて位置検出を行うものであってもよい。

また、上述した実施の形態１，２および変形例１，２において、ボイスコイルモータの磁石、コイルの配置を逆にしてもよい。

また、上述した実施の形態１および変形例では、ホール素子が、検出した磁界強度を順次電圧値に変換し、磁界強度に基づく電圧値を位置信号として制御装置に出力するものとして説明したが、磁界強度を位置信号として制御装置に出力するものであってもよい。この場合は、電圧値を磁界強度に代えて各々が算出される。

（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３に係る内視鏡を備えた内視鏡システムの構成を示す図である。同図に示す内視鏡システム５０は、内視鏡５１と、制御装置５５と、表示装置５７とを備える。内視鏡５１は、上述した実施の形態１または変形例に係る光学システム１，１ａのいずれかを備える。以下、光学システム１（光学ユニット２）を備えるものを例に説明する。

内視鏡５１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５１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。換言すれば、内視鏡５１は、医療用内視鏡でもよいし、工業用内視鏡でもよい。

内視鏡５１は、被検体の内部に導入される挿入部５２と、挿入部５２の基端に位置する操作部５３と、操作部５３から延出される複合ケーブルとしてのユニバーサルコード５４と、を備える。

挿入部５２は、先端に配設される先端部５２ａ、先端部５２ａの基端側に配設される湾曲自在な湾曲部５２ｂ、および湾曲部５２ｂの基端側に配設されて操作部５３の先端側に接続され可撓性を有する可撓管部５２ｃを有する。先端部５２ａには、被写体からの光を集光して該被写体を撮像する撮像部５８が設けられている。撮像部５８は、被写体からの光を集光する光学ユニット２と、光学ユニット２が集光した光を光電変換して出力する撮像素子とを有する。なお、内視鏡５１は、挿入部５２に可撓管部５２ｃを有しない硬性内視鏡でもよい。

操作部５３は、湾曲部５２ｂの湾曲状態を操作するアングル操作部５３ａと、上述したボイスコイルモータ３０Ａ，３０Ｂの作動を指示し、光学ユニット２におけるズーム作動もしくは合焦作動を行う光学ユニット操作部５３ｂと、を有する。アングル操作部５３ａはノブ形状で形成され、光学ユニット操作部５３ｂ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５４は、操作部５３と制御装置５５とを接続する部材である。内視鏡５１は、ユニバーサルコード５４の基端部に設けられるコネクタ５４ａを介して制御装置５５に接続される。

挿入部５２、操作部５３およびユニバーサルコード５４には、ワイヤ、電気線および光ファイバ等のケーブル５６が挿通される。

制御装置５５は、湾曲部５２ｂの湾曲状態を制御する駆動制御部５５ａと、撮像部５８を制御する画像制御部５５ｂと、図示しない光源装置を制御する光源制御部５５ｃと、を有する。制御装置５５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを有し、内視鏡システム５０の全体を統括して制御する。制御装置５５は、上述した制御装置３の構成要素である入力部３１、差分算出部３２、判断部３３、バッファ３４および記憶部３７を有する。

駆動制御部５５ａは、アクチュエータを有し、ワイヤを介して操作部５３および湾曲部５２ｂと機械的に接続される。駆動制御部５５ａは、ワイヤを進退させることで湾曲部５２ｂの湾曲状態を制御する。また、駆動制御部５５ａは、上述した制御装置３の構成要素である駆動制御部３５を有し、フィードバック制御を行って、光学ユニット２の可動枠２０を所望の位置まで移動させる。

画像制御部５５ｂは、電気線を介して撮像部５８および操作部５３と電気的に接続される。画像制御部５５ｂは、撮像部５８が有するボイスコイルモータ３０Ａ，３０Ｂの駆動制御および撮像部５８が撮像した画像の処理を行う。画像制御部５５ｂが処理した画像は、表示装置５７で表示される。

光源制御部５５ｃは、光ファイバを介して光源および操作部５３と光学的に接続される。光源制御部５５ｃは、先端部５２ａから照射される光源の明るさ等を制御する。

なお、操作部５３を挿入部５２と別体で形成し、遠隔操作によって挿入部５２の操作を行う構成としてもよい。

以上の構成を有する内視鏡システム５０は、上述した光学ユニット２を有する撮像部５８を備えるため、小型で高精度なズーム変更、もしくは合焦動作を行うことができる。また、制御装置３の構成要素を有するため、位置検出部１００からの位置信号に異常がある場合でも、被検体に対する処置を継続可能な画質を維持した画像を取得することができる。なお、内視鏡システム５０に光学ユニット２を適用する場合、可動枠２０等に用いられる耐熱性の樹脂は、例えば、１４０℃以上の耐熱性を有する樹脂が好ましい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含み得るものであり、請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において適宜設計変更等を行うことが可能である。

１，１ａ 光学システム
２，２ａ 光学ユニット
３，３ａ，３ｂ 制御装置
８，３０Ａ，３０Ｂ ボイスコイルモータ
１０ 固定枠
１１Ａ，１１Ｂ ヨーク
１２Ａ，１２Ｂ 磁石（第１磁石）
１２Ｃ，１２Ｄ 第２磁石
１３Ａ，１３Ｂ コイル（第１コイル）
１３Ｃ，１３Ｄ 第２コイル
１４ ホール素子（第１ホール素子）
１４Ａ 第２ホール素子
２０ 可動枠（第１可動枠）
２０Ａ 第２可動枠
２１ 可動レンズ（第１可動レンズ）
２１Ａ 第２可動レンズ
２２ 主軸
２３ 副軸
２４ 軸受
２４ａ，２４ｂ 摺接部
２５ 検出用磁石（第１検出用磁石）
２５Ａ 第２検出用磁石
３１ 入力部
３２ 差分算出部
３３ 判断部
３４ バッファ
３５ 駆動制御部
３６ 制御部
３７ 記憶部
３８Ａ，３８Ｃ 第１駆動制御部
３８Ｂ，３８Ｄ 第２駆動制御部
３９ 切替部
５０ 内視鏡システム
５１ 内視鏡
５２ 挿入部
１００ 位置検出部（第１位置検出部）
１００Ａ 第２位置検出部

Claims (9)

1. 光を透過する第１光学素子と、
   前記第１光学素子を保持し、所定の方向に沿って移動する第１可動枠と、
   前記第１可動枠を保持する保持枠と、
   磁石、およびコイルを有し、前記第１可動枠を前記所定の方向に沿って前記保持枠に対して相対移動させるボイスコイルモータと、
   前記保持枠に対する前記第１可動枠の位置に関する情報を検出して位置信号を生成する第１位置検出部と、
   前記第１位置検出部が検出した第１位置信号をもとに、前記第１位置信号が正常であるか否かを判断する判断部と、
   前記第１位置信号が正常であると前記判断部が判断した場合、前記第１位置信号に基づいて前記コイルに流す電流を制御して前記第１可動枠を駆動する第１駆動制御、または前記第１位置信号が正常ではないと前記判断部が判断した場合、所定値の電流を前記コイルに流して前記第１可動枠を駆動する第２駆動制御を行う駆動制御部と、
   前記第１可動枠の移動位置を指示する第１指示信号の入力を受け付ける入力部と、
   を備え、
   前記判断部は、前記第１位置信号の信号値と、前記第１指示信号の信号値との差分に基づいて前記第１位置信号が正常であるか否かを判断する
   ことを特徴とする光学システム。
2. 光を透過する第１光学素子と、
   前記第１光学素子を保持し、所定の方向に沿って移動する第１可動枠と、
   前記第１可動枠を保持する保持枠と、
   磁石、およびコイルを有し、前記第１可動枠を前記所定の方向に沿って前記保持枠に対して相対移動させるボイスコイルモータと、
   前記保持枠に対する前記第１可動枠の位置に関する情報を検出して位置信号を生成する第１位置検出部と、
   前記第１位置検出部が検出した第１位置信号をもとに、前記第１位置信号が正常であるか否かを判断する判断部と、
   前記第１位置信号が正常であると前記判断部が判断した場合、前記第１位置信号に基づいて前記コイルに流す電流を制御して前記第１可動枠を駆動する第１駆動制御、または前記第１位置信号が正常ではないと前記判断部が判断した場合、所定値の電流を前記コイルに流して前記第１可動枠を駆動する第２駆動制御を行う駆動制御部と、
   前記第１光学素子を通過した光を電気信号に変換した画像信号をもとに前記第１可動枠の移動位置を指示する第１指示値を生成する制御部と、
   をさらに備え、
   前記判断部は、前記第１位置信号の信号値と、前記第１指示値との差分に基づいて前記第１位置信号が正常であるか否かを判断する
   ことを特徴とする光学システム。
3. 前記駆動制御部は、前記第２駆動制御として、前記所定の方向における前記第１可動枠の移動範囲のうち一方の移動端まで前記第１可動枠が移動するような前記所定値の電流を前記コイルに流す制御を行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学システム。
4. 前記第１光学素子は、レンズであり、
   前記駆動制御部は、前記第２駆動制御として、前記レンズの光軸方向であって遠点もしくは広角に合焦する方向の位置まで前記第１可動枠が移動するような電流を前記コイルに流す制御を行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学システム。
5. 光を透過する第２光学素子と、
   前記第２光学素子を保持し、前記第１可動枠とは独立して、前記所定の方向に移動可能な第２可動枠と、
   前記保持枠に対する前記第２可動枠の位置に関する情報を検出して第２位置信号を生成する第２位置検出部と、
   をさらに備え、
   前記判断部は、前記第１位置信号および前記第２位置信号のそれぞれについて正常であるか否かを判断し、
   前記駆動制御部は、前記判断部による判断結果に基づき、前記第１可動枠に対して前記第１駆動制御または前記第２駆動制御を行うとともに、前記第２位置信号が正常であると前記判断部が判断した場合、前記第２位置信号に基づいて前記コイルに流す電流を制御して前記第２可動枠を駆動する第３駆動制御、または前記第２位置信号が正常ではないと前記判断部が判断した場合、所定値の電流を前記コイルに流して前記第２可動枠を駆動する第４駆動制御を行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光学システム。
6. 前記第１可動枠及び前記第２可動枠の移動位置を指示する第１及び第２指示信号の入力を受け付ける入力部をさらに備え、
   前記判断部は、前記第１位置信号の信号値と、前記第１指示信号の信号値との第１差分に基づいて前記第１位置信号が正常であるか否かを判断するとともに、前記第２位置信号の信号値と、前記第２指示信号の信号値との第２差分に基づいて前記第２位置信号が正常であるか否かを判断し、
   前記判断部が、前記第１位置信号が正常ではなく、かつ前記第２位置信号が正常であると判断した場合、前記判断部が、前記第２可動枠の移動位置を指示する第２指示信号の信号値を変更し、前記駆動制御部が、前記第３駆動制御として、変更後の第２指示信号の信号値と前記第２位置信号の信号値とに基づいて前記コイルに流す電流を制御し、
   前記判断部が、前記第１位置信号が正常であり、かつ前記第２位置信号が正常ではないと判断した場合、前記判断部が、前記第１可動枠の移動位置を指示する第１指示信号の信号値を変更し、前記駆動制御部が、前記第１駆動制御として、変更後の第１指示信号の信号値と前記第１位置信号の信号値とに基づいて前記コイルに流す電流を制御する
   ことを特徴とする請求項５に記載の光学システム。
7. 前記第１および第２光学素子を通過した光を電気信号に変換した画像信号をもとに前記第１可動枠及び前記第２可動枠の移動位置を指示する第１及び第２指示値を生成する制御部をさらに備え、
   前記判断部は、前記第１位置信号の信号値と、前記第１指示値との第１差分に基づいて前記第１位置信号が正常であるか否かを判断するとともに、前記第２位置信号の信号値と、前記第２指示値との第２差分に基づいて前記第２位置信号が正常であるか否かを判断し、
   前記判断部が、前記第１位置信号が正常ではなく、かつ前記第２位置信号が正常であると判断した場合、前記判断部が、前記第２可動枠の移動位置を指示する第２指示値を変更し、前記駆動制御部が、前記第３駆動制御として、変更後の第２指示値と前記第２位置信号の信号値とに基づいて前記コイルに流す電流を制御し、
   前記判断部が、前記第１位置信号が正常であり、かつ前記第２位置信号が正常ではないと判断した場合、前記判断部が、前記第１可動枠の移動位置を指示する第１指示値を変更し、前記駆動制御部が、前記第１駆動制御として、変更後の第１指示値と前記第１位置信号の信号値とに基づいて前記コイルに流す電流を制御する
   ことを特徴とする請求項５に記載の光学システム。
8. 前記第１位置検出部は、
   前記第１可動枠および前記保持枠のうちの一方に設けられ、位置検出用の磁界を発生する磁界発生部と、
   前記第１可動枠および前記保持枠のうちの他方に設けられており、前記第１可動枠の移動方向と直交する磁界を検出する磁界検出部と、
   を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学システム。
9. 被検体の内部に挿入されて該被検体の内部を観察する内視鏡システムであって、
   請求項１または２に記載の光学システムと、
   前記第１光学素子を通過した光を電気信号に変換する撮像素子と、
   を備えたことを特徴とする内視鏡システム。

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