JP6883474B2 - Optical device - Google Patents
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Description
本発明は、移動枠を磁力によって光軸方向に移動させて光学特性を変更することが可能な光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device capable of changing optical characteristics by moving a moving frame in the optical axis direction by a magnetic force.
従来、内視鏡においては、移動枠を光軸方向に移動させることで光学特性を変更可能な光学装置を先端部に備えた内視鏡が知られている。 Conventionally, as an endoscope, an endoscope having an optical device at its tip, whose optical characteristics can be changed by moving a moving frame in the optical axis direction, is known.
この種の光学装置において、移動枠を駆動させるためのアクチュエータとしては、フレミングの左手の法則によりコイルに発生する磁場を利用して、コイルと磁石とを相対移動させるVCM(ボイスコイルモータ:Voice Coil Motor)が知られている。 In this type of optical device, as an actuator for driving the moving frame, VCM (Voice Coil Motor: Voice Coil) that moves the coil and the magnet relative to each other by using the magnetic field generated in the coil according to Fleming's left-hand rule. Motor) is known.
例えば、特許文献1には、固定レンズ群を保持する固定部(固定枠)と、可動レンズを保持し、固定部に対して摺動可能な可動部(移動枠)と、固定部に配置されたコイルと、可動部に設けられた磁石と、を備えた光学ユニット(光学装置)が開示されている。
For example, in
ここで、特許文献1に開示された光学ユニット(光学装置)において、アクチュエータの小型化等を実現するとともに、磁石に対して磁力を効率よく伝達するため、固定部には径方向に貫通する肉抜き部(スリット)が設けられ、各磁石が肉抜き部内に配置されるように移動部に固定されている。
Here, in the optical unit (optical device) disclosed in
しかしながら、内視鏡の先端部に用いられる光学装置は極めて小型なものであるため、上述の特許文献1に開示された技術のようにスリットを設けた場合、固定枠の剛性が低下して歪み等が生じ、移動枠の挙動が不安定になる虞がある。
However, since the optical device used at the tip of the endoscope is extremely small, when a slit is provided as in the technique disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、枠の剛性を確保しつつ、コイルに発生する磁力を効率よく磁石に伝達することができる光学装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical device capable of efficiently transmitting a magnetic force generated in a coil to a magnet while ensuring the rigidity of a frame.
本発明の一態様による光学装置は、少なくとも1つのレンズを保持する第1枠と、前記第1枠の外周に固定された1又は2以上の磁石と、前記第1枠を光軸に沿って移動可能に内包する筒状をなし、前記磁石を収容するためのスリットが壁部に設けられた第2枠と、前記第2枠の外周に固定され、前記磁石に対して前記第1枠を移動させるための磁界を生成するコイルと、前記第2枠の外周面と前記コイルの内周面との間に形成された領域において、前記第2枠の前記スリットを避けるように配置されて前記第2枠に前記コイルを固定する第1接着剤と、前記コイルを内包する第3枠と、前記第3枠の内周面と前記コイルの外周面との間に形成された領域において、前記第3枠に前記コイルを固定する第2接着剤と、を有するものである。 An optical device according to one aspect of the present invention has a first frame holding at least one lens, one or more magnets fixed to the outer periphery of the first frame, and the first frame along an optical axis. The first frame is fixed to the outer periphery of the second frame and the second frame, which has a tubular shape and is provided with a slit for accommodating the magnet in a movable portion, and the first frame is attached to the magnet. In a region formed between a coil that generates a magnetic field for movement and an outer peripheral surface of the second frame and an inner peripheral surface of the coil, the coil is arranged so as to avoid the slit of the second frame. In the region formed between the first adhesive for fixing the coil to the second frame, the third frame containing the coil, and the inner peripheral surface of the third frame and the outer peripheral surface of the coil, the said It has a second adhesive for fixing the coil in the third frame.
本発明の光学装置によれば、枠の剛性を確保しつつ、コイルに発生する磁力を効率よく磁石に伝達することができる。 According to the optical device of the present invention, the magnetic force generated in the coil can be efficiently transmitted to the magnet while ensuring the rigidity of the frame.
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図1は内視鏡システムの概略構成図、図2は光学装置の分解斜視図、図3は図4のII−II線に沿う光学装置の要部断面図、図4は図3のIV−IV線に沿う光学装置の要部断面図、図5は図3のV−V線に沿う光学装置の要部断面図、図6,7は光学装置の動作説明図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings relate to one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an endoscopic system, FIG. 2 is an exploded perspective view of the optical device, and FIG. 3 is a main part of the optical device along lines II-II of FIG. Sectional view, FIG. 4 is a sectional view of a main part of the optical device along the IV-IV line of FIG. 3, FIG. 5 is a sectional view of a main part of the optical device along the VV line of FIG. 3, and FIGS. It is an operation explanatory drawing of.
図1に示す内視鏡1は、被験体の内部に挿入される挿入部2と、挿入部2の基端側に位置する操作部3と、操作部3の側部から延出するユニバーサルコード4と、を有して構成されている。
The
挿入部2は、先端に配設される先端部10と、先端部10の基端側に配設される湾曲自在な湾曲部11と、湾曲部11の基端側に配設され操作部3の先端側に接続される可撓性を有する可撓管部12と、を有して構成されている。
The insertion portion 2 includes a
詳しくは後述するが、先端部10には、撮像素子(図示せず)に被験体像を結像するための光学装置20が設けられている。また、操作部3には、湾曲部11を湾曲操作するためのアングル操作ノブ13が設けられ、さらに、光学装置20の光学特性を変更するためのズームレバー14が設けられている。
As will be described in detail later, the
ユニバーサルコード4の基端部には、外部装置17に接続される内視鏡コネクタ15が設けられている。内視鏡コネクタ15が接続される外部装置17は、モニタ等の画像表示部18にケーブルを介して接続されている。
An
また、内視鏡1は、ユニバーサルコード4、操作部3及び挿入部2内に挿通された複合ケーブル16及び外部装置17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(図示せず)を有している。
Further, the
複合ケーブル16は、内視鏡コネクタ15と撮像素子とを電気的に接続するように構成されている。また、内視鏡コネクタ15が外部装置17に接続されることによって、撮像素子は、複合ケーブル16を介して外部装置17に電気的に接続される。これにより、複合ケーブル16を介して、外部装置17から撮像素子への電力の供給及び外部装置17と撮像素子との間の通信が行われる。
The
外部装置17には、画像処理部が設けられている。この画像処理部は、撮像素子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18に出力する。すなわち、本実施形態では、撮像素子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18に表示される。
The
また、光ファイバ束は、外部装置17の光源部から発せられた光を、先端部10の照明窓まで伝送するように構成されている。なお、光源部は、内視鏡1の操作部3又は先端部10に配設される構成であっても良い。
Further, the optical fiber bundle is configured to transmit the light emitted from the light source portion of the
次に、本実施形態に光学装置20の構成について、以下に詳しく説明する。
Next, the configuration of the
図2〜図5に示すように、光学装置20は、前群レンズユニット25と、この前群レンズユニット25の基端側に連設する後群レンズユニット26と、これら前群レンズユニット25及び後群レンズユニット26の光軸(撮像光軸)O上に配設された移動群レンズユニット27と、移動群レンズユニット27を光軸O方向に進退移動させるためのアクチュエータユニット28と、を有して構成されている。
As shown in FIGS. 2 to 5, the
前群レンズユニット25は、固定レンズ枠である前群レンズ枠30と、この前群レンズ枠30に保持された前群レンズ31と、を有して構成されている。ここで、本実施形態における前群レンズ31とは、2以上のレンズを有して構成されるものの他、単一のレンズからなるものも含む広義の意味での「群レンズ」を指すものとする。なお、図4,5に示すように、本実施形態の前群レンズ31は、単一のレンズによって構成されている。
The front
前群レンズ枠30は略円筒形状の枠体によって構成されている。この前群レンズ枠30の先端部分の内周には、前群レンズ31が接着剤32を介して固定されている。ここで、本実施形態の前群レンズ枠30は、光学装置20の外装枠としての機能を兼用するものであり、前群レンズ31よりも基端側に移動群レンズユニット27及びアクチュエータユニット28を収容することが可能となっている。これにより、前群レンズ枠30は、アクチュエータユニット28に設けられたコイル46(後述する)を内包する第3枠としての機能を有する。
The front
後群レンズユニット26は、固定レンズ枠である後群レンズ枠35と、この後群レンズ枠35に保持された後群レンズ36と、を有して構成されている。ここで、本実施形態における後群レンズ36とは、2以上のレンズを有して構成されるものの他、単一のレンズからなるものも含む広義の意味での「群レンズ」を指すものとする。なお、図4,5に示すように、本実施形態の後群レンズ36は、2つのレンズ36aによって構成されている。
The rear
後群レンズ枠35は略リング状の枠体によって構成され、この後群レンズ枠35の内周には、後群レンズ36が接着剤等を介して固定されている。ここで、本実施形態の後群レンズ枠35は、図示しない撮像ユニットを保持するための保持枠としての機能を兼用する。すなわち、後群レンズ枠35は、例えば、基端側の外周に撮像素子保持枠を嵌合することが可能となっており、さらに、基端面にカバーガラス等を介して撮像素子を保持することが可能となっている。
The rear
この後群レンズ枠35は、移動群レンズユニット27及びアクチュエータユニット28を収容した後の前群レンズ枠30の基端側に内嵌される。そして、後群レンズ枠35は、例えば、基端面に保持した撮像素子によって撮像された画像を確認しながら前群レンズ枠30に対する撮像光軸O方向の位置決めがなされる。その後、後群レンズ枠35は、接着剤等を介して前群レンズ枠30に固定される。
The rear
移動群レンズユニット27は、第1枠としての移動群レンズ枠40と、この移動群レンズ枠40に保持された移動群レンズ41と、を有して構成されている。ここで、本実施形態における移動群レンズ41とは、2以上のレンズを有して構成されるものの他、単一のレンズからなるものも含む広義の意味での「群レンズ」を指すものとする。なお、図4,5に示すように、本実施形態の移動群レンズ41は、単一のレンズによって構成されている。
The moving
移動群レンズ枠40は略円筒形状の枠体によって構成され、この移動群レンズ枠40の内周には、移動群レンズ41が接着剤等を介して固定されている。
The moving
また、移動群レンズ枠40の外周には、複数の磁石42が固定されている。
Further, a plurality of
具体的に説明すると、本実施形態の移動群レンズ枠40の外周には、光軸O方向に延在する複数(例えば、4個)の凹溝40aが、光軸O周りの90度の回転位置毎に設けられている。そして、各凹溝40aには、磁石42がそれぞれ保持されている。
Specifically, on the outer circumference of the moving
この場合において、例えば、図2,3に示すように、各磁石42は、その一部が各凹溝40aから移動群レンズ枠40の径方向外側に突出するように配置されている。
In this case, for example, as shown in FIGS. 2 and 3, each
また、各磁石42は、厚さ方向に極性を有するように着磁されている。本実施形態における各磁石42は、例えば、移動群レンズ枠40の径方向外側がS極、移動群レンズ枠40の径方向内側がN極となるよう凹溝40aに配置され、接着剤等を介して固定されている。
Further, each
アクチュエータユニット28は、第2枠としてのコイル保持枠45と、このコイル保持枠45の外周に設けられたコイル46と、を有して構成されている。
The
コイル保持枠45は、移動群レンズ枠40を光軸Oに沿って移動可能となるよう内包する筒状(より具体的には、略円筒形状)の枠体によって構成されている。
The
このコイル保持枠45の壁部には、例えば、移動群レンズ枠40に保持された各磁石42に対応する90度の回転位置毎に、光軸O方向に延在するスリット45aが設けられている。各スリット45aの幅は各磁石42の幅よりも広く設定され、これにより、各スリット45aは、移動群レンズ枠40の外周面から突出する各磁石42を収容することが可能となっている。
The wall portion of the
コイル46は、例えば、被膜によって絶縁処理された導線が、コイル保持枠45の外周に多重に巻装されることによって構成されている。このコイル46は、コイル46内面とコイル保持枠45外周にスリット45aを避けるようにして塗布された第2接着剤としての接着剤48により固定されている。
The
ここで、コイル46は、基本的には略円筒形状に形成されるものであるが、スリット45aに収容された各磁石42に対して可能な限り接近させるため、例えば、図2,3に示すように、スリット45aに対応する部分が平坦に整形されていることが望ましい。
Here, the
このコイル46には、例えば、ズームレバー14の操作状況に応じて異なる方向の励磁電流が供給される。
Excitation currents in different directions are supplied to the
例えば、ズームレバー14が予め設定された第1の方向に操作されているとき、コイル46には、先端側をN極、基端側をS極とするための励磁電流が供給される。この励磁電流によってコイル46が生成しれた磁界を受け、磁石42は光軸O方向に沿って先端側に引き寄せられ、これにより、移動群レンズ枠40(移動群レンズユニット27)はワイド側に移動する(図6参照)。
For example, when the
また、例えば、ズームレバー14が予め設定された第2の方向に操作されているとき、コイル46には、先端側をS極、基端側をN極とするための励磁電流が供給される。この励磁電流によってコイル46が生成した磁界を受け、磁石42は光軸O方向に沿って基端側に引き寄せられ、これにより、移動群レンズ枠40(移動群レンズユニット27)はテレ側に移動する(図7参照)。
Further, for example, when the
ここで、本実施形態の光学装置20では、上述のようにコイル保持枠45にスリット45aを設けたことによる剛性の低下を補剛するため、アクチュエータユニット28のコイル46は、第1接着剤としての接着剤47を介して前群レンズ枠30に固定されている。
Here, in the
具体的に説明すると、例えば、図3,5に示すように、前群レンズ枠30の内周面とコイル46の外周面との間に形成された領域(微小な空隙)には、接着剤47が配置され、この接着剤47を介して前群レンズ枠30にコイル46が固定されている。コイル46とコイル保持枠45は接着剤48によって固定されているのでコイル46を介して前群レンズ枠30とコイル保持枠45は一体化されている。
Specifically, for example, as shown in FIGS. 3 and 5, an adhesive is applied to a region (small gap) formed between the inner peripheral surface of the
このような実施形態によれば、移動群レンズ41を保持する移動群レンズ枠40と、移動群レンズ枠40の外周に固定された磁石42と、移動群レンズ枠40を光軸Oに沿って移動可能に内包する筒状をなし、磁石42を収容するためのスリット45aが壁部に設けられたコイル保持枠45と、コイル保持枠45の外周に設けられ、磁石42に対して移動群レンズ枠40を移動させるための磁界を生成するコイル46と、コイル46を内包する前群レンズ枠30と、前群レンズ枠30の内周面とコイル46の外周面との間に形成された領域において、前群レンズ枠30にコイル46を固定する接着剤47と、を有して光学装置20を構成することにより、コイル保持枠45の剛性を確保しつつ、コイル46に発生する磁力を効率よく磁石42に伝達することができる。
According to such an embodiment, the moving
すなわち、コイル保持枠45にスリット45aを設け、移動群レンズ枠40に固定した磁石42をスリット45aに収容することにより、コイル46に対して磁石42を接近させることができ、コイル46に発生する磁力を効率よく磁石42に伝達することができる。
That is, by providing the
その一方で、内視鏡1の先端部10に配置される光学装置20は、一般に、直径が数ミリ程度しかなく、コイル保持枠45等の枠体も極めて薄肉に形成されるため、このようなコイル保持枠45にスリット45aを設けた場合には剛性の低下が避けられないが、このような剛性の低下を、前群レンズ枠30に接着剤47を介してコイル46、接着剤48を介してコイル保持枠45を固定することで補うことにより、コイル保持枠45等に歪みが発生することを防止でき、移動群レンズ枠40の良好な挙動を確保することができる。
On the other hand, the
ここで、例えば、図8〜10に示すように、移動群レンズ枠40に設けた各凹溝40aに、前後一対をなす磁石42をそれぞれ配置するとともに、コイル保持枠45の外周に前後一対をなすコイル46を固定することも可能である。
Here, for example, as shown in FIGS. 8 to 10,
この場合において、各磁石42は、その一部が各凹溝40aから移動群レンズ枠40の外径方向に突出するように配置されている。さらに、各磁石42は、前後で極性が反転するように配置されている。例えば、前後一対の磁石42のうち、前方に位置する磁石42は、移動群レンズ枠40の径方向外側がS極、移動群レンズ枠40の径方向内側がN極となるよう凹溝40aに配置され、逆に、後方に位置する磁石42は、移動群レンズ枠40の径方向外側がN極、移動群レンズ枠40の径方向内側がS極となるよう凹溝40aに配置されている。
In this case, each
また、コイル保持枠45に固定された一対のコイル46は、互いに異なる極性にて励磁されるよう、励磁電流が供給される。
Further, the pair of
例えば、ズームレバー14が予め設定された第1の方向に操作されているとき、光軸O方向の先端側に配置されたコイル46には、先端側をN極、基端側をS極とするための励磁電流が供給される。逆に、基端側に配置されたコイル46には、先端側をS極、基端側をN極とするために励磁電流が供給される。
For example, when the
また、例えば、ズームレバー14が予め設定された第2の方向に操作されているとき、光軸O方向の先端側に配置されたコイル46には、先端側をS極、基端側をN極とするための励磁電流が供給される。逆に、基端側に配置されたコイル46には、先端側をN極、基端側をS極とするための励磁電流が供給される。
Further, for example, when the
このような構成によれば、各磁石42に対し、より効果的に各コイル46で発生する磁界を作用させることができる。
According to such a configuration, the magnetic field generated by each
接着剤47が不要な部分に回り込む不具合を防止する方法として、コイル46と前群レンズ枠30の間の接着剤範囲をスリット45aを避けるように配置することにより、スリット45a内へ接着剤47の回り込み等を防止することができ、移動群レンズ枠40の光軸O方向への進退移動を安定的に実現することができる。
As a method of preventing the adhesive 47 from wrapping around the unnecessary portion, the adhesive 47 is arranged in the
また、例えば、図11〜13に示すように、コイル保持枠45の外周に前後一対をなして配置したコイル42の間に金属製のリング部材50を介装することも可能である。
Further, for example, as shown in FIGS. 11 to 13, a
さらに、例えば、図14〜16に示すように、リング部材50をコイル保持枠45に一体的に形成することも可能である。
Further, for example, as shown in FIGS. 14 to 16, the
また、例えば、図17に示すように、コイル支持枠45に設けられたスリット45aのうちの少なくとも1つの一端(例えば、基端)を解放するとともに、解放したスリット45aに摺接するキー40bを移動群レンズ枠40の一端部に設けることも可能である。このように構成すれば、光学装置20の光軸O周りのズレを防止し、良好な光学特性を実現することができる。
Further, for example, as shown in FIG. 17, at least one end (for example, the base end) of the
或いは、例えば、図18に示すように、移動群レンズ枠40の一端部に代えて、前後一対の磁石42の間に、解放したスリット45aに摺接するキー40bを設けることも可能である。
Alternatively, for example, as shown in FIG. 18, instead of one end of the moving
また、例えば、図19に示すように、前群レンズ枠30の内面に、光軸Oの方向に沿って延在し、接着剤47を保持するための溝部30aを形成することも可能である。このように構成すれば、前群レンズ枠30の内周面とコイル46の外周面との間に形成される領域が微小であったとしても、前群レンズ枠30内にアクチュエータユニット28を挿入する際に、コイル46の外周面等に塗布した接着剤47が前群レンズ枠30によって押し出される等の不具合を防止することができ、コイル46を前群レンズ枠30に対して確実に接着することができる。
Further, for example, as shown in FIG. 19, it is also possible to form a
また、例えば、図20に示すように、前群レンズ枠30の壁部に、径方向に貫通する複数の貫通孔30bを設け、当該貫通孔30bを介して、前群レンズ枠30の内周面とコイル46の外周面との間に形成された領域に接着剤47を注入することも可能である。このように構成すれば、不要な部分に接着剤47が回り込む等の不具合を防止しつつ、接着が必要な箇所を確実に接着することができる。
Further, for example, as shown in FIG. 20, a plurality of through
なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態の構成及び各変形例の構成を適宜組み合わせてもよいことは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made, which are also within the technical scope of the present invention. For example, it goes without saying that the configuration of the above-described embodiment and the configuration of each modification may be appropriately combined.
1 … 内視鏡
2 … 挿入部
3 … 操作部
4 … ユニバーサルコード
10 … 先端部
11 … 湾曲部
12 … 可撓管部
13 … アングル操作ノブ
14 … ズームレバー
15 … 内視鏡コネクタ
16 … 複合ケーブル
17 … 外部装置
18 … 画像表示部
20 … 光学装置
25 … 前群レンズユニット
26 … 後群レンズユニット
27 … 移動群レンズユニット
28 … アクチュエータユニット
30 … 前群レンズ枠(第3枠)
30a … 溝部
30b … 貫通孔
31 … 前群レンズ
32 … 接着剤
35 … 後群レンズ枠
36 … 後群レンズ
36a … レンズ
40 … 移動群レンズ枠(第1枠)
40a … 凹溝
40b … キー
41 … 移動群レンズ
42 … 磁石
42 … コイル
45 … コイル保持枠(第2枠)
45a … スリット
46 … コイル
47 … 接着剤(第1接着剤)
48 … 接着剤(第2接着剤)
50 … リング部材
O … 光軸
1 ... Endoscope 2 ...
30a ... Groove 30b ... Through
40a ...
45a ...
48 ... Adhesive (second adhesive)
50 ... Ring member O ... Optical axis
Claims (6)
前記第1枠の外周に固定された1又は2以上の磁石と、
前記第1枠を光軸に沿って移動可能に内包する筒状をなし、前記磁石を収容するためのスリットが壁部に設けられた第2枠と、
前記第2枠の外周に固定され、前記磁石に対して前記第1枠を移動させるための磁界を生成するコイルと、
前記第2枠の外周面と前記コイルの内周面との間に形成された領域において、前記第2枠の前記スリットを避けるように配置されて前記第2枠に前記コイルを固定する第1接着剤と、
前記コイルを内包する第3枠と、
前記第3枠の内周面と前記コイルの外周面との間に形成された領域において、前記第3枠に前記コイルを固定する第2接着剤と、を有することを特徴とする光学装置。 A first frame that holds at least one lens,
With one or more magnets fixed to the outer circumference of the first frame,
A second frame having a tubular shape that includes the first frame so as to be movable along the optical axis, and a slit for accommodating the magnet on the wall portion.
A coil fixed to the outer circumference of the second frame and generating a magnetic field for moving the first frame with respect to the magnet.
In the region formed between the outer peripheral surface of the second frame and the inner peripheral surface of the coil, the first frame is arranged so as to avoid the slit of the second frame and the coil is fixed to the second frame. With adhesive,
The third frame containing the coil and
An optical device comprising, in a region formed between the inner peripheral surface of the third frame and the outer peripheral surface of the coil, a second adhesive for fixing the coil to the third frame.
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