JPWO2019171458A1 - 駆動ユニット、撮像装置、内視鏡 - Google Patents

Abstract

固定枠３０と、可動枠４０と、磁石ユニット１００ａ〜１００ｄと、径方向Ｋに互いに磁極が異なるよう磁気分極されるとともに、光軸方向Ｌにおいて非隣接状態を有する第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄと、第１磁石６０ａ〜６０ｄと第２磁石７０ａ〜７０ｄとの少なくとも一方に対して光軸方向Ｌに隣接状態を有するとともに、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄの径方向Ｋの外側の磁極と同極となるよう光軸方向Ｌに磁気分極された第３磁石８０ａ〜８０ｄと、コイルユニット２０と、第１コイル２１及び第２コイル２２と、移動範囲規制部材９１，９２と、を具備する。

Description

本発明は、可動枠に設けられた磁石ユニットが生成する磁界に、コイルユニットに流す電流を作用させることにより、可動枠を光軸方向に移動させる駆動ユニット、撮像装置、内視鏡に関する。

内部に物体の光学像を形成する光学系を保持するとともに、固定枠内において光学系の光軸方向の前後に移動自在なことにより、被写体の焦点位置を切り替える可動枠を具備する撮像装置が周知である。尚、撮像装置は、例えば、内視鏡の挿入部内に設けられる。

また、固定枠内における可動枠の移動に、撮像装置が具備する駆動ユニット、例えばボイスコイルモータを用いた構成が周知であり、例えば日本国特開２０１５−１１４６５１号公報に開示されている。

日本国特開２０１５−１１４６５１号公報に開示されたボイスコイルモータは、可動枠の径方向に互いに磁極が異なるよう磁気分極される２つの磁石からなる磁石ユニットを、可動枠の外周面に、該外周面の外周方向に等間隔を有して４つ具備している。

また、固定枠の外周面における２つの磁石に対向する位置に２つの電磁コイルからなるコイルユニットが光軸方向に隣接するよう巻回されており、２つの電磁コイルは、通電状態において電流方向が互いに反転するように構成されている。

このような構成により、コイルユニットに電流が供給されると、磁石ユニットが生成する磁界に作用して、フレミングの左手の法則により可動枠が光軸方向に移動される。

さらに、固定枠内において可動枠を移動自在にするため、可動枠の外周面と固定枠の内周面との間には、間隙が形成されている。また、可動枠に設けられた複数の磁石ユニットは径方向における複数方向に磁界を生成する。

ところが、複数の磁石ユニットとコイルユニットの作用で生成される駆動力が、複数の磁石ユニットで不均等だと、移動の際、間隙により可動枠が固定枠内において傾いたまま移動したりする等、可動枠の所謂ガタ付きが発生し、光学性能が低下してしまう。

そこで、コイルユニットよりも径方向の外側に、可動枠の外周面に設けられた複数の磁石ユニットのいずれか１つに径方向に対向して、該対向する磁石ユニットに引力を生じさせる付勢板が設けられたボイスコイルモータの構成も周知である。

このような構成によれば、付勢板の引力により、固定枠の内周面に可動枠の外周面を付勢板側に当て付けることにより、ガタ付きを防止することができる。

また、固定枠内において、可動枠の外周に設けられた複数の磁石ユニットのいずれか１つに径方向に対向して位置検出部材であるホール素子が設けられ、該ホール素子により、対向する磁石ユニットの磁界を検出して固定枠内における可動枠の位置を検出するボイスコイルモータの構成も周知である。

ところで、ボイスコイルモータを具備する撮像装置を内視鏡に用いる場合、内視鏡の挿入部の小径化を図ると、撮像装置も小型化、即ち小径化せざるを得ず、その結果、ボイスコイルモータも小型化、即ち小径化が求められる。

しかしながら、日本国特開２０１５−１１４６５１号公報に開示されているようなボイスコイルモータの構成では、小径化を図るには、磁石ユニットにおける磁石を径方向に小さくするか、コイルユニットにおける電磁コイルの巻数を少なくせざるを得ず、可動枠の駆動力が低下してしまうといった問題があった。

さらに、ボイスコイルモータにおいては、可動枠の外周面に対する磁石ユニットの組み付け性が、該磁石ユニットにおける磁石同士の反発により磁石が飛びやすいため悪いことが知られているが、ボイスコイルモータを小径化するには、駆動ロスを少なくして可動枠を動かせる構成が望ましい。

具体的には、可動枠の移動した位置に関わらず、磁石ユニットを構成する磁石の一方が、コイルユニットを構成する電磁コイルの一方に径方向に常時対向し、磁石の他方が、電磁コイルの他方に径方向に常時対向している構成が望ましい。

しかしながら、組立バラツキによりこのような理想的な磁石配置に規定することは難しいことから、組立バラツキによる駆動ロスが発生してしまう。よって、組立バラツキを考慮した可動枠に対する最低駆動力を確保しようとすると、磁石を小さくしたり、電磁コイルの巻数を少なくしたりすることが出来ないため、ボイスコイルモータの小径化が難しいといった問題もあった。

また、上述した付勢板を用いた構成の場合、付勢板の引力により、固定枠の内周面に可動枠の外周面を付勢板側に当て付けると、固定枠と可動枠との間に摩擦が発生し、摺動抵抗が増えてしまうことから駆動力が低下してしまう。よって、磁石を小さくしたり、電磁コイルの巻数を少なくしたりすることが出来ないため、ボイスコイルモータの小径化が難しいといった問題もあった。

さらに、上述したホール素子を用いた構成の場合、ボイスコイルモータの小径化を図るため、磁石を小さくすると、ホール素子によって検知される磁界が小さくなってしまう。このことから、可動枠の位置検出精度が下がってしまうため、やはりボイスコイルモータの小径化が難しいといった問題もあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、従来と同等以上の可動枠の駆動力を確保できるとともに、小型化を図ることができる構成を具備する駆動ユニット、撮像装置、内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の一態様における駆動ユニットは、筒状の固定枠と、物体の光学像を形成する光学系を保持するとともに、前記固定枠内において前記光学系の光軸方向に沿って移動な可動枠と、前記可動枠の外周において外周方向に沿って等間隔を有して複数設けられるとともに、前記光軸方向に隣り合う３個以上の磁石から構成された磁石ユニットと、前記磁石ユニットにおける、前記光軸方向に直交する前記可動枠の径方向に互いに磁極が異なるよう磁気分極されるとともに、前記光軸方向において非隣接状態を有する第１磁石及び第２磁石と、前記第１磁石と前記第２磁石との少なくとも一方に対して前記光軸方向に隣接状態を有するとともに、前記第１磁石及び前記第２磁石の前記径方向の外側の磁極と同極となるよう前記光軸方向に磁気分極された第３磁石と、前記固定枠の外周に巻回された、前記磁石ユニットに作用する磁界を生成して前記可動枠を前記光軸方向に移動させるコイルユニットと、前記コイルユニットにおける、通電状態において電流方向が互いに反転するとともに、前記第１磁石に対して前記径方向に対向する第１コイル及び前記第２磁石に対して前記径方向に対向する第２コイルと、前記可動枠の前記光軸方向の移動に関わらず、前記第１コイルに対する前記第１磁石の対向状態及び前記第２コイルに対する前記第２磁石の対向状態を規定する、前記可動枠の前記光軸方向の両端部が当接自在な移動範囲規制部材と、を具備する。

また、本発明の一態様における撮像装置は、前記駆動ユニットを具備する。

さらに、本発明の一態様における内視鏡は、前記撮像装置を具備する。

第１実施の形態の駆動ユニットを有する撮像装置を具備する内視鏡の外観を示す図 図１の内視鏡の挿入部の先端部内に設けられる撮像装置の正面図 図２中のIII-III線に沿う撮像装置の断面図 図３中のIV-IV線に沿う駆動ユニットの断面図 図３の撮像装置における磁石ユニットが設けられた可動枠を概略的に示す斜視図 図５の可動枠を、図５中のVI方向からみた斜視図 図５の可動枠の外周面に回転止めが設けられた構成を示す側面図 第２実施の形態の駆動ユニットにおける可動枠の外周面に設けられた磁石ユニットの一例を示す部分断面図 図８の位置規定面が、可動枠の外周面に形成された凸部に構成された変形例を示す部分断面図 図８の位置規定面が、第３磁石が当て付く段部に構成された変形例を示す部分断面図 第３実施の形態の駆動ユニットにおける可動枠の外周面に設けられた磁石ユニットの一例を、磁性部材及びホール素子とともに示す部分断面図 コイルユニットを５つの磁石から構成した変形例を示す部分断面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、それぞれの部材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ことは勿論である。

（第１実施の形態）
図１は、本実施の形態の駆動ユニットを有する撮像装置を具備する内視鏡の外観を示す図である。

図１に示すように、内視鏡１は、被検体内に挿入される挿入部２と、該挿入部２の基端側に連設された操作部３と、該操作部３から延出されたユニバーサルコード８と、該ユニバーサルコード８の延出端に設けられたコネクタ９とを具備して主要部が構成されている。尚、コネクタ９を介して、内視鏡１は、制御装置や照明装置等の外部装置と電気的に接続される。

操作部３に、挿入部２の後述する湾曲部２ｗを上下方向に湾曲させる上下用湾曲操作ノブ４と、湾曲部２ｗを左右方向に湾曲させる左右用湾曲操作ノブ６とが設けられている。

また、操作部３に、上下用湾曲操作ノブ４の回動位置を固定する固定レバー５と、左右用湾曲操作ノブ６の回動位置を固定する固定ノブ７とが設けられている。

さらに、操作部３に、後述する駆動ユニット１０２における可動枠４０（いずれも図３参照）を移動させるズームレバー１０が設けられている。

挿入部２は、先端側から順に、先端部２ｓと湾曲部２ｗと可撓管部２ｋとを具備して構成されており細長に形成されている。

湾曲部２ｗは、上下用湾曲操作ノブ４や左右用湾曲操作ノブ６の回動操作により、例えば上下左右の４方向に湾曲される。このことにより、湾曲部２ｗは、先端部２ｓ内に設けられた後述する撮像装置１０１（図２参照）の観察方向を可変したり、被検体内における先端部２ｓの挿入性を向上させたりする。さらに、可撓管部２ｋは、湾曲部２ｗの基端側に連設されている。

湾曲部２ｗの先端側に連設された先端部２ｓ内に、撮像装置１０１が設けられている。

次に、撮像装置１０１及び駆動ユニット１０２の構成について、図２〜図７を用いて説明する。

図２は、図１の内視鏡の挿入部の先端部内に設けられる撮像装置の正面図、図３は、図２中のIII-III線に沿う撮像装置の断面図である。

また、図４は、図３中のIV-IV線に沿う駆動ユニットの断面図、図５は、図３の撮像装置における磁石ユニットが設けられた可動枠を概略的に示す斜視図、図６は、図５の可動枠を、図５中のVI方向からみた斜視図、図７は、図５の可動枠の外周面に回転止めが設けられた構成を示す側面図である。

図３に示すように、撮像装置１０１は、撮像素子１５と、駆動ユニットであるボイスコイルモータ１０２を具備して主要部が構成されている。

また、ボイスコイルモータ１０２は、固定枠３０と、可動枠４０と、磁石ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄと、コイルユニット２０と、移動範囲規制部材９１、９２とを具備して主要部が構成されている。なお、移動範囲規制部材９１、９２は必ずしも独立した部材である必要はなく、固定枠３０と同一の部材で形成してもよい。

可動枠４０は、内部に物体の光学像を形成する光学系である移動レンズ４１を保持している。また、可動枠４０は、固定枠３０内において、移動レンズ４１の光軸方向Ｌに沿って移動自在となっている。

また、図３〜図７に示すように、可動枠４０の外周面４０ｇにおいて、該外周面４０ｇの外周方向Ｃに沿って等間隔に、例えば９０°毎に、光軸方向Ｌに沿った溝４０ｈが、例えば４本形成されている。

さらに、各溝４０ｈに、磁石ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄが設けられている。即ち、磁石ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、外周方向Ｃに沿って、例えば９０°毎に設けられている。

磁石ユニット１００ａは、図３、図５に示すように、光軸方向Ｌに隣り合う３個以上、例えば３個の磁石である第１磁石６０ａ、第２磁石７０ａ、第３磁石８０ａから構成されている。

また、磁石ユニット１００ｂは、図５、図６に示すように、光軸方向Ｌに隣り合う３個以上、例えば３個の磁石である第１磁石６０ｂ、第２磁石７０ｂ、第３磁石８０ｂから構成されている。

さらに、磁石ユニット１００ｃは、図３、図６に示すように、光軸方向Ｌに隣り合う３個以上、例えば３個の磁石である第１磁石６０ｃ、第２磁石７０ｃ、第３磁石８０ｃから構成されている。

また、磁石ユニット１００ｄは、図５、図６に示すように、光軸方向Ｌに隣り合う３個以上、例えば３個の磁石である第１磁石６０ｄ、第２磁石７０ｄ、第３磁石８０ｄから構成されている。

第１磁石６０ａ〜６０ｄは、第２磁石７０ａ〜７０ｄに対して、光軸方向Ｌにおいて非隣接状態を有しているとともに、光軸方向Ｌに直交する可動枠４０の径方向Ｋにおいて、互いに磁極が異なるよう分極されている。

具体的には、図３、図４に示すように、第１磁石６０ａ〜６０ｄは、例えば径方向Ｋの内側にＮ極が着磁されており、径方向Ｋの外側にＳ極が着磁されている。また、第２磁石７０ａ〜７０ｄは、例えば径方向Ｋの内側にＳ極が着磁されており、径方向Ｋの外側にＮ極が着磁されている。

尚、互いに磁極が異なっておれば、第１磁石６０ａ〜６０ｄは、例えば径方向Ｋの内側にＳ極が着磁されており、径方向Ｋの外側にＮ極が着磁され、第２磁石７０ａ〜７０ｄは、例えば径方向Ｋの内側にＮ極が着磁されており、径方向Ｋの外側にＳ極が着磁されていても構わない。

第３磁石８０ａ〜８０ｄは、本実施の形態においては、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄに対して光軸方向Ｌに隣接状態を有する。

また、第３磁石８０ａ〜８０ｄは、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄの径方向Ｋの外側の磁極と同極となるよう、光軸方向Ｌに磁極分極されている。

具体的には、第３磁石８０ａ〜８０ｄは、光軸方向Ｌの先端側となる第１磁石６０ａ〜６０ｄ側に、Ｓ極が着磁されており、光軸方向Ｌの基端側となる第２磁石７０ａ〜７０ｄ側に、Ｎ極が着磁されている。

尚、この分極状態も、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄの径方向Ｋの外側の磁極状態によって上述と反転することは勿論である。

また、図３に示すように、筒状の固定枠３０は、内部において光軸方向Ｌの先端に対物レンズ３１を保持しており、該対物レンズ３１よりも光軸方向Ｌの後方に、可動枠４０を光軸方向Ｌに沿って前後に移動自在に保持している。

尚、図３においては、図面を簡略化するため記載を省略しているが、固定枠３０の内周面と、可動枠４０の外周面４０ｇとの間には、可動枠４０が光軸方向Ｌに移動自在となるよう間隙が形成されている。

さらに、固定枠３０の外周に、通電に伴い、磁石ユニット１００ａ〜１００ｄの磁界に作用して可動枠４０を光軸方向Ｌに移動させるコイルユニット２０が巻回されている。

コイルユニット２０は、通電状態において電流方向が互いに反転するとともに、第１磁石６０ａ〜６０ｄに対して径方向Ｋに対向する第１コイル２１と、第２磁石７０ａ〜７０ｄに対して径方向Ｋに対向する第２コイル２２とから構成されている。

第１コイル２１と第２コイル２２とは、図３に示すように、固定枠３０の外周において、光軸方向Ｌにおいて隣接状態にて巻回されている。

また、図３に示すように、可動枠４０の固定枠３０内における移動範囲Ｍにおいて、第１磁石６０ａ〜６０ｄは、第１コイル２１に常時対向し、第２磁石７０ａ〜７０ｄは、第２コイル２２に常時対向する。

具体的には、第１コイル２１は、可動枠４０の移動範囲Ｍにおける第１磁石６０ａ〜６０ｄの光軸方向Ｌにおける移動範囲に重畳するよう、光軸方向Ｌにおいて長さＡに巻回されている。

また、第２コイル２２は、可動枠４０の移動範囲Ｍにおける第２磁石７０ａ〜７０ｄの光軸方向Ｌにおける移動範囲に重畳するよう、光軸方向Ｌにおいて長さＢに巻回されている。

さらに、固定枠３０の外周において、第１コイル２１は、第２コイル２２よりも光軸方向Ｌの先端側に巻回されている。

また、第１コイル２１と第２コイル２２は、第１コイル２１に通電される電流の向きと、第２コイル２２に通電される電流の向きとは反対になるように構成されている。

このことにより、第１コイル２１、第２コイル２２にそれぞれ向きの異なる電流が通電されると、第１磁石６０ａ〜６０ｄと第２磁石７０ａ〜７０ｄとの着磁方向が反対となっていることにより、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄに対して発生する駆動力は、フレミングの左手の法則により同一方向に作用する。

そして、第１コイル２１、第２コイル２２に流す電流の向きを切り替えることにより、可動枠４０は、固定枠３０内において、光軸方向Ｌの前方または後方に移動する。可動枠４０の移動に伴い、内視鏡１における被写体の焦点位置は切り替えられる。

また、可動枠４０は、端部である先端４０ｓが固定枠３０の内周の先端側において対物レンズ３１よりも基端側に設けられた移動範囲規制部材９１に当接する位置まで前方に移動可能である。

さらに、可動枠４０は、端部である後端４０ｋが固定枠３０の内周の基端側において撮像素子１５よりも先端側に設けられた移動範囲規制部材９２に当接する位置まで後方に移動可能である。

即ち、移動範囲規制部材９１、９２は、可動枠４０の光軸方向Ｌにおける移動範囲Ｍを規定するとともに、可動枠４０の光軸方向Ｌの移動に関わらず、上述したように、第１コイル２１に対する第１磁石６０ａ〜６０ｄの対向状態及び第２コイル２２に対する第２磁石７０ａ〜７０ｄの対向状態を規定している。

尚、上述したように、第１磁石６０ａ〜６０ｄ、第２磁石７０ａ〜７０ｄ、第３磁石８０ａ〜８０ｄが、外周面４０ｇにおいて外周方向Ｃに９０°間隔にて均等に４つ設けられている。

その理由としては、周状の第１コイル２１、第２コイル２２から第１磁石６０ａ〜６０ｄ、第２磁石７０ａ〜７０ｄに付与される磁力を、外周面４０ｇの全周方向、即ち、径方向Ｋを構成する複数方向において均等にするためである。

よって、このことを考慮すれば、磁石ユニットは、外周面４０ｇにおいて外周方向Ｃに略１２０°間隔にて均等に前後にそれぞれ３つ設けられていても構わないし、均等に５個以上設けられていても構わないし、周状に構成されていても構わない。

第３磁石８０ａ〜８０ｄは、上述したように、光軸方向Ｌにおいて第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄに対して隣接状態にて設けられている。

さらに、第３磁石８０ａ〜８０ｄは、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄの径方向Ｋの外側の磁極と同極となるよう光軸方向Ｌに分極されている。

このことから、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄの径方向Ｋの外側の磁極と、該外側の磁極に光軸方向Ｌに対向する第３磁石８０ａ〜８０ｄの磁極とが反発する。

よって、コイルユニット２０への通電に伴い、磁石ユニット１００ａ〜１００ｄの径方向Ｋの外側、即ち、コイルユニット２０側に発生する磁界が、径方向Ｋの内側に発生する磁界よりも強くなる、即ち、磁束密度が大きくなることにより、光軸方向Ｌにおける可動枠４０の駆動力が大きくなる。

具体的には、第３磁石８０ａ〜８０ｄを設けることにより、磁石ユニット１００ａ〜１００ｄの径方向Ｋの外側に発生する磁界は、内側に発生する磁界よりも、例えば２倍となることが分かっており、その結果、可動枠４０の駆動力も略２倍となることが分かっている。

即ち、第３磁石８０ａ〜８０ｄは、可動枠４０の駆動力を大きくするために設けられている。

尚、以上の説明以外の第１コイル２１、第２コイル２２、第１磁石６０ａ〜６０ｄ、第２磁石７０ａ〜７０ｄ、第３磁石８０ａ〜８０ｄを用いた可動枠４０の光軸方向Ｌへの移動構成は周知であるため、その詳しい説明は省略する。

また、図２、図３に示すように、コイルユニット２０よりも径方向Ｋの外側に、コイルユニット２０のいずれか１つに対向するよう付勢板である磁性部材５０が設けられている。

尚、磁性部材５０は、例えば図３に示すように、磁石ユニット１００ｃに対向している。また、磁性部材５０は、固定枠３０に固定された保持部材３５によって保持されている。

磁性部材５０は、磁石ユニット１００ｃに対して径方向Ｋに引力Ｉを付与するものである。

磁性部材５０により、固定枠３０の内周面における磁性部材５０側に可動枠４０の外周面４０ｇの一部が押し付けられて当接することによって、可動枠４０は、外周面４０ｇの一部が、磁性部材５０側に押し付けられた状態にて、光軸方向Ｌに対して前後に移動する。

このことにより、可動枠４０の光軸方向Ｌへの移動に伴うガタ付きが防止されている。

さらに、図２、図３に示すように、コイルユニット２０よりも径方向Ｋの外側に、コイルユニット２０のいずれか１つに対向するよう位置検出部材であるホール素子３７が設けられている。

尚、ホール素子３７は、例えば図３に示すように、磁石ユニット１００ｃに対向するよう、固定枠３０に保持されている。また、ホール素子３７は、磁石ユニット１００ｃの磁界を検出して可動枠４０の光軸方向Ｌの位置を検出する。

また、図７に示すように、可動枠４０の外周面４０ｇにおいて、例えば磁石ユニット１００ｂにおける第３磁石８０ｂを外周方向Ｃにおいて挟むように、磁石ユニット１００ｂよりも径方向Ｋに大きな回動止め部材２００が外周方向Ｃに分割して設けられている。

回動止め部材２００は、固定枠３０の内周面における図示しない光軸方向Ｌに沿って形成された溝に嵌入することにより、可動枠４０の光軸方向Ｌへの移動に伴い、可動枠４０が外周方向Ｃに回動してしまうことを防ぐものである。

尚、回動止め部材２００が設けられる位置は、図７の位置に限定されず、外周面４０ｇにおいて、第３磁石８０ａ〜８０ｄのいずれかを外周方向Ｃに挟む位置に分割して設けられていれば良い。

このように、回動止め部材を設けることで、可動枠の外周方向Ｃへの回動を防止して駆動の安定性を確保し、回動止め部材を外周方向Ｃに分割してその間に磁石ユニットを挟むことで、少ないスペースで駆動の安定性確保と駆動力向上の両立ができる。

また、その他のボイスコイルモータ１０２、撮像装置１０１の構成は周知であるため、その説明は省略する。

このように、本実施の形態においては、可動枠４０の外周面４０ｇに設けられる磁石ユニット１００ａ〜１００ｄは、少なくとも３つの第１磁石６０ａ〜６０ｄ、第２磁石７０ａ〜７０ｄ、第３磁石８０ａ〜８０ｄから構成されていると示した。

また、第１磁石６０ａ〜６０ｄと第２磁石７０ａ〜７０ｄとは、光軸方向Ｌに非隣接状態を有するとともに径方向Ｋに互いに磁極が異なるよう磁気分極されていると示した。

さらに、第３磁石８０ａ〜８０ｄは、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄに光軸方向Ｌに隣接状態を有するとともに、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄの径方向Ｋの外側の磁極と同極となるよう光軸方向Ｌに磁気分極されていると示した。

また、可動枠４０は、固定枠３０内において、光軸方向Ｌにおけるコイルユニット２０が設けられた範囲内において移動範囲Ｍだけ移動自在であると示した。

このことによれば、コイルユニット２０への通電に伴い、磁石ユニット１００ａ〜１００ｄの径方向Ｋの外側に発生する磁界が、径方向Ｋの内側に発生する磁界よりも強くなる、即ち、磁束密度が大きくなる。

このことにより、光軸方向Ｌにおける移動範囲Ｍでの可動枠４０の駆動力が、第３磁石８０ａ〜８０ｄが無い場合に比べ大きくなる。

よって、第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄを径方向Ｋに大きくしたり、コイルユニット２０の巻数を多くしたりしなくても、可動枠４０の駆動力を大きくすることができる。

即ち、ボイスコイルモータ１０２を大型化することなく、可動枠４０の駆動力を大きくすることができる。

よって、従来と同等以上の可動枠４０の駆動力を確保できるとともに、小型化を図ることができる構成を具備するボイスコイルモータ１０２、撮像装置１０１、内視鏡１を提供することができる。

（第２実施の形態）
図８は、本実施の形態の駆動ユニットにおける可動枠の外周面に設けられた磁石ユニットの一例を示す部分断面図である。

この第２実施の形態の駆動ユニットの構成は、上述した図１〜図７に示した第１実施の形態の駆動ユニットと比して、可動枠の外周面に対して、磁石ユニットが位置規定面により位置決めされて設けられている点が異なる。

よって、この相違点のみを説明し、第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

尚、以下に示す本実施の形態においては、磁石ユニットは、磁石ユニット１００ａを例に挙げて説明する。即ち、磁石ユニット１００ａに適用される構成は、磁石ユニット１００ｂ〜１００ｄにも適用される。

図８に示すように、磁石ユニット１００ａは、可動枠４０の外周面４０ｇに形成された溝４０ｈの底面４０ｈｔに当接した状態で配置されている。

また、磁石ユニット１００ａは、第１磁石６０ａ、第２磁石７０ａ、第３磁石８０ａの径方向Ｋの外側の面６０ａｇ、７０ａｇ、８０ａｇが同一面となるよう、即ち、第１磁石６０ａ、第２磁石７０ａ、第３磁石８０ａの径方向の高さＫａが等しくなるよう外周面４０ｇに固定されている。

また、外周面４０ｇに、溝４０ｈによって形成されるとともに、磁石ユニット１００ａが光軸方向Ｌに当て付く位置規定面Ｈである段部４０ｈａが形成されている。

尚、段部４０ｈａに、第１磁石６０ａが光軸方向Ｌに当接する。尚、図示しないが、溝４０ｈによって形成された段部は、第２磁石７０ａが光軸方向Ｌに当て付くものであっても構わない。

このような構成により、位置規定面Ｈに磁石ユニット１００ａが光軸方向Ｌに当て付くことにより、光軸方向Ｌに隣接する第１磁石６０ａ、第３磁石８０ａ、第２磁石７０ａから構成された磁石ユニット１００ａは、外周面４０ｇにおいて光軸方向Ｌに位置決めされる。

このため、磁石ユニット１００ａの光軸方向の位置バラツキを小さくすることができる。

具体的には、上述したように、可動枠４０の光軸方向Ｌの移動範囲Ｍにおいて、第１磁石６０ａは、常時第１コイル２１に対向し、第２磁石７０ａは常時第２コイル２２に対向するよう位置決めされる。

このように、磁石ユニット１００ａの光軸方向の位置バラツキを小さくすることができ、それにより、第１磁石６０ａの第１コイル２１に対する光軸方向の位置バラツキと、第２磁石７０ａの第２コイル２２に対する光軸方向の位置バラツキを小さくすることができる。

尚、その他の構成は、上述した第１実施の形態と同じである。

このことにより、可動枠４０の移動範囲Ｍにおいて、第１磁石６０ａの磁界は、径方向Ｋに対向する第１コイル２１に漏れなく入り、第２磁石７０ａの磁界は、径方向Ｋに対向する第１コイル２１に漏れなく入ることから、可動枠４０を効率良く駆動させることができる。

即ち、第１磁石６０ａの磁界が第２コイル２２に入ってしまうとともに、第２磁石７０ａの磁界が第１コイル２１に入ってしまうことにより、コイルユニット２０から可動枠４０に光軸方向Ｌにおける進行方向とは反対方向への減速力が付与されてしまうことを防ぐことができる。

よって、外周面４０ｇに対する磁石ユニット１００ａの組み付けバラツキによる駆動力ロスを小さくすることができるので、駆動力ロスを考慮する駆動力も小さく設計することができる。

このことから、必要以上に磁石ユニット１００ａの大きさを大きくしたり、コイルユニット２０の巻数を多くしたりする必要がないため、ボイスコイルモータ１０２の小型化を実現することができる。

尚、その他の効果は、上述した第１実施の形態と同じである。

また、以下、変形例を、図９、図１０を用いて示す。図９は、図８の位置規定面が、可動枠の外周面に形成された凸部に構成された変形例を示す部分断面図、図１０は、図８の位置規定面が、第３磁石が当て付く段部に構成された変形例を示す部分断面図である。

図９に示すように、位置規定面Ｈは、外周面４０ｇに形成された凸部４０ｔの第１磁石６０ａ、第２磁石７０ａがそれぞれ光軸方向Ｌに当て付く端面４０ｔａ、４０ｔｂに構成されていても構わない。

尚、凸部４０ｔに、第３磁石８０ａが載置される。また、凸部４０ｔに第３磁石８０ａが載置された際、第１磁石６０ａ、第２磁石７０ａ、第３磁石８０ａの径方向の高さＫａが等しくなるよう第３磁石８０ａは、第１磁石６０ａ及び第２磁石７０ａよりも径方向Ｋに低く形成されている（Ｋｂ＜Ｋａ）。

さらに、図１０に示すように、位置規定面Ｈは、溝４０ｈによって形成されるとともに、第３磁石８０ａが光軸方向Ｌに当て付く段部４０ｈｂに構成されていても構わない。

この場合においても、第１磁石６０ａ、第２磁石７０ａ、第３磁石８０ａの径方向の高さＫａが等しくなるよう第１磁石６０ａは、第３磁石８０ａ及び第２磁石７０ａよりも径方向Ｋに低く形成されている（Ｋｃ＜Ｋａ）。

以上、図９、図１０に示した位置規定面Ｈにおいても、上述した本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施の形態）
図１１は、本実施の形態の駆動ユニットにおける可動枠の外周面に設けられた磁石ユニットの一例を、磁性部材及びホール素子とともに示す部分断面図である。

この第３実施の形態の駆動ユニットの構成は、上述した図１〜図７に示した第１実施の形態の駆動ユニットと比して、磁性部材またはホール素子に対向する磁石ユニットの第３磁石が、他の第３磁石よりも径方向Ｋに小さく形成されている点が異なる。

よって、この相違点のみを説明し、第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図１１に示すように、磁石ユニット１００ａ〜１００ｄの内、磁性部材５０に径方向Ｋに対向する、例えば磁石ユニット１００ｃにおける第３磁石８０ｃの径方向Ｋの高さＫｄは、他の磁石ユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｄにおける第３磁石８０ａ、８０ｂ、８０ｄ及び第１磁石６０ａ〜６０ｄ、第２磁石７０ａ〜７０ｄにおける径方向Ｋの高さＫａよりも小さく形成されている（Ｋｄ＜Ｋａ）。

磁性部材５０による引力Ｉは、第３磁石８０ｃによって、第１磁石６０ｃ及び第２磁石７０ｃのみから磁石ユニット１００ｃが構成された場合よりも大きくなってしまう。

その結果、固定枠３０に対する可動枠４０の摺動抵抗が大きくなり、可動枠４０の駆動力が低下してしまうといった問題があった。

しかしながら、本実施の形態の上述の構成によれば、磁性部材５０に対向する第３磁石８０ｃのみを小さくすることによって、引力Ｉを適正値に設定することができる。

よって、磁性部材５０を用いて固定枠３０内における可動枠４０のガタ付きを防止したとしても、ボイスコイルモータ１０２の駆動力増加を、第３磁石８０ａ〜８０ｄを設けることにより小型化を図って実現することができる。

尚、以上のことは、ホール素子３７に対しても同様であり、ホール素子３７に径方向Ｋに対向する第３磁石８０ｃのみを、磁性部材５０と同様に小さく形成すれば良い。

このことによれば、ボイスコイルモータ１０２の駆動力増加を、第３磁石８０ａ〜８０ｄを設けることにより小型化を図って実現した場合においても、ホール素子３７が検知する磁界を適正にすることができる。

このため、第３磁石８０ａ〜８０ｄが設けられていたとしても、ホール素子３７による可動枠４０の位置検出精度が低下してしまうことがない。

尚、その他の構成、効果は、上述した第１、第２実施形態と同じである。

図１２は、コイルユニットを５つの磁石から構成した変形例を示す部分断面図である。

上述した第１〜第３実施の形態においては、磁石ユニット１００ａ〜１００ｄは、それぞれ３つの磁石から構成されている場合を例に挙げて示した。

即ち、第３磁石８０ａ〜８０ｄは、１つから構成されており、光軸方向Ｌにおいて第１磁石６０ａ〜６０ｄと、第２磁石７０ａ〜７０ｄとに隣接状態で挟まれている場合を例に挙げて示した。

これに限らず、図１２に示すように、第３磁石は、光軸方向Ｌにおいて第１磁石６０ａ〜６０ｄと第２磁石７０ａ〜７０ｄとの少なくとも一方に隣接するとともに、光軸方向Ｌにおける磁気分極が第１磁石６０ａ〜６０ｄ及び第２磁石７０ａ〜７０ｄと同極となるように構成されていても良い。

よって、磁石ユニット１００ａを一例とすると、第３磁石８０ａは、第３磁石８０ａ１と第３磁石８０ａ２と第３磁石８０ａ３との３つから構成されていても構わない。

第３磁石８０ａ１は、第１磁石６０ａと第２磁石７０ａとに光軸方向Ｌに挟まれて第１磁石６０ａ及び第２磁石７０ａに当接して配置されている。

また、第３磁石８０ａ２は、第１磁石６０ａよりも光軸方向Ｌにおいて先端側に位置して第１磁石６０ａに当接して配置されている。

第３磁石８０ａ３は、第２磁石７０ａよりも光軸方向Ｌにおいて基端側に位置して第３磁石８０ａ３に当接して配置されている。

即ち、磁石ユニット１００ａは、光軸方向Ｌに沿った５つの磁石から構成されていても構わない。

尚、以上のことは、磁石ユニット１００ｂ〜１００ｄにおいても同様である。

さらに、上述した第１〜第３実施の形態においては、ボイスコイルモータ１０２を有する撮像装置１０１は、内視鏡１に設けられていると示したが、これに限らず、内視鏡以外の小型化機器に設けられる場合であっても適用可能である。

これに限らず、図１２に示すように、第３磁石は、光軸方向Ｌにおいて第１磁石６０ａ〜６０ｄと第２磁石７０ａ〜７０ｄとの少なくとも一方に隣接するように構成されていても良い。

Claims (11)

1. 筒状の固定枠と、
   物体の光学像を形成する光学系を保持するとともに、前記固定枠内において前記光学系の光軸方向に沿って移動な可動枠と、
   前記可動枠の外周において外周方向に沿って等間隔を有して複数設けられるとともに、前記光軸方向に隣り合う３個以上の磁石から構成された磁石ユニットと、
   前記磁石ユニットにおける、前記光軸方向に直交する前記可動枠の径方向に互いに磁極が異なるよう磁気分極されるとともに、前記光軸方向において非隣接状態を有する第１磁石及び第２磁石と、
   前記第１磁石と前記第２磁石との少なくとも一方に対して前記光軸方向に隣接状態を有するとともに、前記第１磁石及び前記第２磁石の前記径方向の外側の磁極と同極となるよう前記光軸方向に磁気分極された第３磁石と、
   前記固定枠の外周に巻回された、前記磁石ユニットに作用する磁界を生成して前記可動枠を前記光軸方向に移動させるコイルユニットと、
   前記コイルユニットにおける、通電状態において電流方向が互いに反転するとともに、前記第１磁石に対して前記径方向に対向する第１コイル及び前記第２磁石に対して前記径方向に対向する第２コイルと、
   前記可動枠の前記光軸方向の移動に関わらず、前記第１コイルに対する前記第１磁石の対向状態及び前記第２コイルに対する前記第２磁石の対向状態を規定する、前記可動枠の前記光軸方向の両端部が当接自在な移動範囲規制部材と、
   を具備することを特徴とする駆動ユニット。
2. 前記第１コイルと前記第２コイルとは、前記光軸方向において隣接状態にて配置されており、
   前記可動枠の前記光軸方向の移動範囲において、前記第１磁石は前記第１コイルに常時対向し、前記第２磁石は、前記第２コイルに常時対向することを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記可動枠の前記外周における外周面に、前記磁石ユニットが当接しており、
   前記外周面に、前記磁石ユニットが前記光軸方向に当て付く位置規定面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動ユニット。
4. 前記位置規定面は、前記第１磁石及び前記第２磁石が前記光軸方向に当て付く前記可動枠の前記外周面に形成された凸部に構成されており、
   前記凸部に前記第３磁石が載置された際、前記第１磁石、前記第２磁石、前記第３磁石の前記径方向の高さが等しくなるよう、前記第３磁石は、前記第１磁石及び前記第２磁石より前記径方向に低く形成されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動ユニット。
5. 前記第１磁石、前記第２磁石、前記第３磁石は、前記光軸方向においてそれぞれ隣接しているとともに、前記位置規定面は、前記第３磁石が前記光軸方向に当て付く前記可動枠の前記外周面に形成された段部に構成されており、
   前記段部に前記第３磁石が当て付いた際、前記第１磁石、前記第２磁石、前記第３磁石の前記径方向の高さが等しくなるよう、前記磁石ユニットは前記外周面に配置されることを特徴とする請求項３に記載の駆動ユニット。
6. 前記第１磁石、前記第２磁石、前記第３磁石は、前記光軸方向においてそれぞれ隣接しているとともに、前記位置規定面は、前記第１磁石または前記第２磁石が前記光軸方向に当て付く前記可動枠の前記外周面に形成された段部に構成されており、
   前記段部に前記第１磁石または前記第２磁石が当て付いた際、前記第１磁石、前記第２磁石、前記第３磁石の前記径方向の高さが等しくなるよう、前記磁石ユニットは前記外周面に配置されることを特徴とする請求項３に記載の駆動ユニット。
7. 前記可動枠の前記外周面に、前記固定枠に当接することによって前記可動枠の前記外周方向への回動を規制する回動止め部材が設けられており、
   前記回動止め部材は、前記外周方向において前記第３磁石を挟むように配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
8. 前記コイルユニットよりも前記径方向の外側に、前記可動枠の前記外周に設けられた複数の前記磁石ユニットのいずれか１つに前記径方向に対向して、該対向する前記磁石ユニットに引力を生じされる付勢板をさらに具備し、
   前記付勢板に対向する前記磁石ユニットにおける前記第３磁石は、前記付勢板に非対向な前記第３磁石よりも前記径方向に小さく形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
9. 前記磁石ユニットよりも前記径方向の外側に、前記可動枠の前記外周に設けられた複数の前記磁石ユニットのいずれか１つに前記径方向に対向して、該対向する前記磁石ユニットの磁界を検出して前記可動枠の位置を検出する位置検出部材をさらに具備し、
   前記位置検出部材に対向する前記磁石ユニットにおける前記第３磁石は、前記位置検出部材に非対向な前記第３磁石よりも前記径方向に小さく形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
   
10. 前記請求項１〜９のいずれか１項に記載の前記駆動ユニットを具備する撮像装置。
11. 前記請求項１０に記載の撮像装置を具備する内視鏡。

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