WO2018105044A1 - 立体視撮像装置および立体視内視鏡 - Google Patents

立体視撮像装置および立体視内視鏡 Download PDF

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stereoscopic
moving frame
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松本　和宏
猛志 齊藤
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オリンパス株式会社
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    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to a stereoscopic imaging apparatus and a stereoscopic endoscope that can display a subject and stereoscopically observe it.
  • test site In a normal endoscopic device, the test site can be viewed only as a flat surface with no perspective, so it is difficult to observe, for example, minute irregularities on the surface of the body cavity wall. There was a problem that various treatments could not be easily done.
  • observation optical system is arranged so as to have a parallax by setting the convergence angle formed by the imaging optical axes of these optical systems so that the observation site can be stereoscopically viewed.
  • a stereoscopic endoscope device is known.
  • a stereoscopic endoscope for example, the one disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-140594 is known.
  • the imaging optical axis is bent by a mirror to form an image on the center side of the endoscope, and the image sensor is moved in the front-rear direction of the endoscope to change the viewing direction of the endoscope. It has the technology that can be changed.
  • conventional stereoscopic endoscopes can change the field of view, they are limited to swinging left and right, and do not have a zoom function for enlarging or reducing the entire field of view. Furthermore, since conventional stereoscopic endoscopes are not driven to move a normal lens back and forth, they do not have a focus function and can obtain a sharp image only within the depth of field.
  • a photographing apparatus having a zoom function or a focus function for example, a technique that is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-65176 is known, although it is not a photographing apparatus capable of stereoscopic viewing.
  • This conventional photographing apparatus has a configuration in which a general voice coil motor (hereinafter referred to as “VCM”) for focusing is wound around an objective lens around a photographing optical axis.
  • VCM general voice coil motor
  • a coil is wound around the photographing optical axis, and the coil is arranged across a cross-sectional direction orthogonal to the photographing optical axis. For this reason, when the technique of the conventional photographing apparatus is applied to the stereoscopic endoscope, the thickness of two coils is generated in the direction orthogonal to the photographing optical axis, and the diameter is increased.
  • a plurality of coils are arranged in the circumferential direction around the photographing optical axis, and the plurality of coils are orthogonal to the photographing optical axis.
  • a configuration wound around a direction is disclosed. Even if such a conventional drive unit technique is applied to a stereoscopic endoscope, two drive units are required and the diameter increases in a direction perpendicular to the photographing optical axis.
  • a stereoscopic endoscope not only a stereoscopic endoscope but a general endoscope has an objective optical system provided at the distal end of the insertion portion, and when the objective optical system is enlarged in a direction perpendicular to the photographing optical axis, Correspondingly, the diameter of the tip is also increased.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a stereoscopic imaging apparatus and a stereoscopic endoscope having a zoom function or a focus function that prevent an increase in size in a direction orthogonal to the photographing optical axis.
  • the purpose is to do.
  • a stereoscopic imaging device includes a fixed frame, a moving frame that is disposed so as to be movable forward and backward within the fixed frame, and holds a plurality of moving lenses arranged in parallel, and imaging of the plurality of moving lenses
  • An actuator disposed in a space formed between the fixed frame and the moving frame in a direction perpendicular to a line connecting the optical axes, and driving the moving frame along the photographing optical axis.
  • a stereoscopic endoscope includes a fixed frame, a moving frame that is disposed so as to be movable forward and backward within the fixed frame, and holds a plurality of moving lenses in parallel, and a plurality of the moving lenses.
  • a solid comprising: an actuator disposed in a space formed between the fixed frame and the moving frame in a direction orthogonal to a line connecting the imaging optical axis, and driving the moving frame along the imaging optical axis
  • a visual imaging device is disposed at the distal end of the insertion portion.
  • the perspective view which shows the structure of the endoscope apparatus which is a stereoscopic endoscope Schematic diagram showing the tip of the insertion section
  • positioning of the permanent magnet in a moving lens unit The perspective view which shows two examples of arrangement
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an endoscope apparatus that is a stereoscopic endoscope
  • FIG. 2 is a schematic view showing a distal end portion of an insertion portion
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a moving lens unit in a fixed frame
  • 4 is a plan view showing the configuration of the moving lens unit in the fixed frame
  • FIG. 5 is a top view showing the configuration of the moving lens unit
  • FIG. 6 is a perspective view showing an example of the arrangement of permanent magnets in the moving lens unit.
  • 7 is a perspective view showing two examples of arrangement of permanent magnets in the moving lens unit
  • FIG. 8 is a perspective view showing three examples of arrangement of permanent magnets in the moving lens unit
  • FIG. 9 is another example of guiding the moving frame in a straight line.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an endoscope apparatus that is a stereoscopic endoscope
  • FIG. 2 is a schematic view showing a distal end portion
  • an endoscope apparatus 1 as a stereoscopic endoscope includes a long insertion portion 2, an operation portion 3 connected to the base end of the insertion portion 2, and a light source device (not shown). And a video connector 5 connected to a video system center (not shown).
  • the operation unit 3 and the light guide connector 4 are connected via a flexible cable 6, and the light guide connector 4 and the video connector 5 are connected via a communication cable 7. .
  • the insertion portion 2 is provided with a distal end portion 11 formed mainly from a hard member such as stainless steel or a hard resin, a curved portion 12, and a rigid tube 13 mainly composed of a metal tube such as stainless steel in order from the distal end side.
  • the insertion portion 2 is a portion to be inserted into the body, and various communication and driving cables, a light guide (not shown) for transmitting illumination light, and the like are incorporated therein.
  • the operation section 3 is provided with angle levers 14 and 15 for remotely operating the bending section 12 and various switches 16 for operating the light source device, the video system center, and the like.
  • the angle levers 14 and 15 are bending operation means capable of operating the bending portion 12 of the insertion portion 2 in four directions, up, down, left and right.
  • the endoscope apparatus 1 according to the present embodiment is a rigid endoscope apparatus in which most of the insertion part 2 other than the bending part 12 is rigid.
  • a stereoscopic imaging device (hereinafter abbreviated as an imaging device) 30 disposed at the distal end portion 11 of the insertion portion 2 will be described with reference to FIG.
  • the imaging device 30 is disposed in the distal end portion 11, and a composite cable 31 in which various cables for communication and driving are bundled extends rearward.
  • the composite cable 31 is inserted and arranged in the insertion portion 2 and is electrically connected to the video connector 5 from the operation portion 3 via the flexible cable 6 and the communication cable 7.
  • the imaging device 30 includes one or two imaging elements (not shown), and has a circuit board (not shown) to which the imaging elements are electrically connected.
  • the imaging element is a very small electronic component, and a plurality of elements that output electrical signals corresponding to incident light at a predetermined timing are arranged in a planar light receiving unit.
  • a format called a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor, or other various formats are applied.
  • an image signal photoelectrically converted by one or two image sensors is generated and output as a video signal by the circuit board. That is, in the present embodiment, an optical image (endoscopic image) picked up by one or two image pickup devices is transmitted to the video connector 5 as a video signal.
  • the endoscope apparatus 1 is a so-called 3D endoscope that can convert a subject image into a three-dimensional image, but the principle of generating the three-dimensional image is well known. Description is omitted.
  • the imaging device 30 is provided with a plurality of objective optical systems constituting a binocular lens for acquiring a stereoscopic image.
  • the imaging device 30 includes a moving lens unit 32 having a moving frame 35 that holds two moving lenses 33 and 34 among a plurality of objective optical systems. Note that the moving lenses 33 and 34 held in the moving frame are not limited to two.
  • the moving lens unit 32 is located in the Z-axis direction in FIG. 3 along the photographing optical axes O1 and O2 of the two moving lenses 33 and 34 in the fixed frame 41 of the imaging device 30. It is arrange
  • the fixed frame 41 is a tubular member.
  • the moving lens unit 32 holds the two moving lenses 33 and 34 in which the moving frame 35 is an objective optical system in parallel as described above.
  • the moving frame 35 is disposed inside the fixed frame 41 so as to be able to advance and retract.
  • the moving frame 35 has two plane portions 35a along the Y axis in FIG. 4 that are parallel to the line L connecting the centers through which the photographing optical axes O1 and O2 of the two moving lenses 33 and 34 to be held pass. , 35b are formed vertically. Permanent magnets 38 and 39 are arranged in a predetermined magnetization direction on each of these two flat portions 35a and 35b.
  • the moving frame 35 disposed in the tubular fixed frame 41 is formed with upper and lower flat portions 35 a and 35 b so that the plane portions 35 a and 35 b and the inner peripheral surface of the fixed frame 41 are interposed between them.
  • Spaces A and B are formed. Spaces A and B are formed between the fixed frame 41 and the moving frame 35, and these spaces A and B are spaces for installing the permanent magnets 38 and 39 on the moving frame 35.
  • coils 42 and 43 are disposed on the fixed frames 41 side of the spaces A and B, respectively. These two coils 42 and 43 are wound around an axis parallel to the X axis in FIG. 4 orthogonal to the line L connecting the centers through which the photographing optical axes O1 and O2 of the two moving lenses 33 and 34 pass. It has been turned.
  • Each of the coils 42 and 43 is fixed to the upper and lower inner surfaces of the fixed frame 41 by an adhesive or the like, and is electrically connected to the electric cable in the composite cable 31 and the magnetic field generated by switching the energization direction. The direction changes.
  • the moving frame 35 is guided linearly at the time of advancing and retreating without rotating within the fixed frame 41 by two shafts 36 and 37 as guide portions. These two shafts 36 and 37 guide the moving frame 35 straightly in the diagonal direction of the moving frame 35.
  • the moving frame 35 is formed with a hole 35 c into which the shaft 36 is engaged on the flat portion 35 a side above the paper surface in FIG. 6, and the shaft 37 on the flat surface portion 35 b side below the paper surface in FIG. 6.
  • a U-shaped groove 35d that engages is formed.
  • these two shafts 36 and 37 are fixed to the fixed frame 41 while being engaged with the moving frame 35.
  • These two shafts 36 and 37 are provided with stoppers (not shown) that define the advance / retreat range of the moving frame 35.
  • regulates the advancing / retreating range of the moving frame 35 may just provide the protrusion which contact
  • an SN pole is attached in a direction orthogonal to the photographing optical axes O1, O2. It is magnetized and fixed to one side in the front-rear direction of the moving frame 35 so as to approach one of the front and rear sides of the coils 42 and 43 (shown as the rear side of the moving frame 35 in FIG. 7 but may be the front side). .
  • the permanent magnets 38 and 39 fixed to the moving frame 35 and the coils 42 and 43 for switching the attractive force and the repulsive force with respect to the permanent magnets 38 and 39 constitute a VCM, and the moving lens unit 32 is moved forward and backward.
  • An actuator serving as a driving source is configured.
  • the configuration in which the moving lens unit 32 is moved forward and backward by the two coils 42 and 43 is illustrated, but one coil and a permanent magnet paired with the coil are attached to the moving frame 35. You may provide only in either one of the plane parts 35a and 35b.
  • the configuration of the guide portion that guides the moving frame 35 forward and backward is not based on the two shafts 36 and 37.
  • the moving frame 35 is fitted to the inner diameter of the fixed frame 41 as shown in FIG.
  • the configuration in which the moving frame 35 is advanced and retracted in the fixed frame 41 of the imaging device 30 is illustrated.
  • the configuration is a stereoscopic endoscope that does not have illumination, a treatment instrument channel, and the like.
  • the fixed frame 41 may be an exterior frame of the distal end portion 11 of the insertion portion 2.
  • a rigid endoscope is exemplified, but the present invention is not limited to this and is a technique that can be applied to a flexible endoscope and an industrial endoscope.
  • the endoscope apparatus 1 that is the stereoscopic endoscope of the present embodiment described above is in a direction orthogonal to the juxtaposition direction of the moving lenses 33 and 34 that are two objective optical systems as a binocular lens.
  • An actuator as a VCM is arranged.
  • the endoscope apparatus 1 has a configuration in which the coils 42 and 43 of the VCM are wound in a direction about the orthogonal direction of the line L connecting the photographing optical axes O1 and O2 of the two moving lenses 33 and 34.
  • the thickness of the coils 42 and 43 is equal to the number of turns of the coil wire.
  • the imaging device 30 can be configured to have a zoom function or a focus function that prevents an increase in size in a direction orthogonal to the photographing optical axes O1 and O2.
  • the endoscope apparatus 1 can prevent an increase in the outer diameter of the distal end portion 11 of the insertion portion 2 in which the imaging device 30 is disposed, and can prevent an increase in size.
  • the characteristic configurations and operational effects of the imaging apparatus and the stereoscopic endoscope of the present embodiment include the following.
  • the stereoscopic endoscope of the present embodiment includes a binocular lens, and includes a moving frame that holds the binocular lens so as to be movable back and forth along a photographing optical axis, and an actuator as a driving source of the moving frame.
  • the actuators are arranged apart from each other in a direction perpendicular to a line connecting the photographing optical axes of the two-lens lenses.
  • the actuator as a VCM is not arranged in the extending direction of the line connecting the photographing optical axes of the two-lens lens, and thus does not protrude in the direction in which the two-lens lenses are juxtaposed. Accordingly, the outer diameter of the distal end portion of the insertion portion of the endoscope apparatus is not increased.
  • the imaging device 30 can be configured to be small and light, low power consumption, smooth drive, and the like.
  • the VCM is a moving magnet system in which a coil is arranged on a fixed frame on the fixed side and a permanent magnet is arranged on the movable frame on the movable side, and no wiring is required on the movable side. .
  • the coil of the VCM is wound around an axis in a direction perpendicular to a line connecting the photographing optical axes of the binocular lens, so that the imaging device and the endoscope can be compared with a case where the coil is wound in the axial direction along the photographing optical axis. It can arrange
  • the VCM is set so that a driving force is generated in the advancing / retreating direction of the moving lens by the Lorentz force of the coil and the permanent magnet, but the magnetic field from the permanent magnet draws an arc when returning from the magnet to the magnet. Therefore, it may be arranged at the position of the plane portion of the moving frame where the necessary magnetic field direction can be obtained, and the degree of freedom of the arrangement is high.
  • the mechanism for holding the moving frame for holding the two-lens lens so as to be movable forward and backward in the direction of the photographing optical axis guides straightly by the two shafts, positions the rotation center with one shaft, and controls the rotation with the other shaft. I am letting.
  • the parts can be corrected and the assembly can be adjusted, so that the position accuracy is good, and there is little friction even when grease is applied. It can be driven with little loss due to resistance.
  • the mechanism for holding the moving frame for holding the two-lens lens so as to be movable back and forth in the direction of the photographic optical axis is configured such that the moving moving frame and the non-moving fixed frame are diameter-fitted, and the protrusions and key grooves that are rotation restriction keys are provided. Provided.
  • Such diameter fitting can increase the rigidity because the load is distributed over a wide area and no strong force is applied to a part even if an external force is applied to the moving moving frame.
  • the described requirements can be deleted if the stated problem can be solved and the stated effect can be obtained.
  • the configuration can be extracted as an invention.

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Abstract

立体視撮像装置３０は、固定枠４１と、固定枠４１内で進退自在に配設され、複数の移動レンズ３２，３３を並設して保持する移動枠３５と、複数の移動レンズ３２，３３の撮影光軸Ｏ１，Ｏ２を結ぶ線Ｌに直交した方向における固定枠４１と移動枠３５の間に形成された空間Ａ，Ｂに配設され、移動枠３５を撮影光軸Ｏ１，Ｏ２に沿って駆動するアクチュエータ３８，３９，４２，４３と、を具備する。

Description

立体視撮像装置および立体視内視鏡
　本発明は、被写体を表示し立体的に観察可能な立体視撮像装置および立体視内視鏡に関する。
　近年、細長の挿入部を体腔内などに挿入して、直接目視できない被検部位を観察することのできる内視鏡装置が広く用いられている。
　通常の内視鏡装置では、被検部位を遠近感のない平面としてしか見ることができないため、例えば体腔壁表面の微細な凹凸等を観察することが困難であり、内視鏡観察による診断や各種処置が容易にできない不具合があった。
　そこで、複数の観察光学系を並列に設け、これらの光学系の撮影光軸がなす輻輳角を設定して視差を持つように観察光学系を配置し、観察部位を立体視することができるようにした立体視内視鏡装置が知られている。
　このような立体視内視鏡においては、例えば、日本国特開２０１４－１４０５９４号報に開示されるようなものが知られている。この従来の立体視内視鏡では、撮影光軸をミラーで折り曲げ内視鏡の中央側に結像させて、イメージセンサを内視鏡の前後方向に移動させることで内視鏡の視野方向を変えることが出来る技術を備えている。
　しかしながら、従来の立体視内視鏡は、視野を変更できるものの、左右に振るという限定的なもので、視野全体を拡大縮小するズーム機能が備わっていない。さらに、従来の立体視内視鏡は、通常のレンズを前後させる駆動ではないので、フォーカス機能を備えておらず、被写界深度内でしかシャープな画像を得ることが出来ない。
　また、ズーム機能またはフォーカス機能を備える撮影装置としては、例えば、立体視できる撮影装置ではないが、例えば、日本国特開２００６－６５１７６号公報に開示されるような技術が知られている。この従来の撮影装置は、一般的なフォーカス用のボイスコイルモータ（以下「ＶＣＭ」と表記する。）が撮影光軸を中心に対物レンズの回りにコイルが巻かれた構成となっている。
　このような従来の撮影装置では、撮影光軸を中心にコイルが巻かれ、撮影光軸に直交する断面方向に亘ってコイルが配置されている。そのため、立体視内視鏡に従来の撮影装置の技術を適用すると、撮影光軸に直交する方向に２つ分のコイルの厚みが生じてしまい太径化してしまう。
　さらに、例えば、日本国特開２０１５－１１４６５１号公報に開示される駆動ユニットは、撮影光軸を中心とした周方向に複数のコイルが配設され、これら複数のコイルが撮影光軸に直交する方向回りに巻かれた構成が開示されている。このような従来の駆動ユニットの技術を立体視内視鏡に適用しても、２つの駆動ユニットが必要となり撮影光軸に直交する方向に太径化してしまう。
　ところで、立体視内視鏡に限らず、一般な内視鏡は、対物光学系が挿入部の先端部に設けられており、対物光学系が撮影光軸に直交する方向に大型化すると、それに応じて先端部も太径化してしまう。
　そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影光軸に直交する方向への大型化を防止したズーム機能またはフォーカス機能を有する立体視撮像装置および立体視内視鏡を提供することを目的としている。
　本発明の一態様における立体視撮像装置は、固定枠と、前記固定枠内で進退自在に配設され、複数の移動レンズを並設して保持する移動枠と、前記複数の移動レンズの撮影光軸を結ぶ線に直交した方向における前記固定枠と前記移動枠の間に形成された空間に配設され、前記移動枠を前記撮影光軸に沿って駆動するアクチュエータと、を具備する。
　本発明の一態様における立体視内視鏡は、固定枠と、前記固定枠内で進退自在に配設され、複数の移動レンズを並設して保持する移動枠と、前記複数の移動レンズの撮影光軸を結ぶ線に直交した方向における前記固定枠と前記移動枠の間に形成された空間に配設され、前記移動枠を前記撮影光軸に沿って駆動するアクチュエータと、を具備する立体視撮像装置が挿入部の先端部に配設されている。
立体内視鏡である内視鏡装置の構成を示す斜視図 挿入部の先端部分を示す模式図 固定枠内の移動レンズユニットの構成を示す斜視図 固定枠内の移動レンズユニットの構成を示す平面図 移動レンズユニットの構成を示す上面図 移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の１例を示す斜視図 移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の２例を示す斜視図 移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の３例を示す斜視図 移動枠を直進ガイドする他例を示す平面図
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。　
　図１は、立体視内視鏡である内視鏡装置の構成を示す斜視図、図２は挿入部の先端部分を示す模式図、図３は固定枠内の移動レンズユニットの構成を示す斜視図、図４は固定枠内の移動レンズユニットの構成を示す平面図、図５は移動レンズユニットの構成を示す上面図、図６は移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の１例を示す斜視図、図７は移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の２例を示す斜視図、図８は移動レンズユニットにおける永久磁石の配置の３例を示す斜視図、図９は移動枠を直進ガイドする他例を示す平面図である。
　なお、以下の説明に用いる各図において、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もある。また、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、及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。
　図１に示すように、立体視内視鏡としての内視鏡装置１は、長尺な挿入部２と、この挿入部２の基端と連設された操作部３と、図示しない光源装置に接続するライトガイドコネクタ４と、図示しないビデオシステムセンターに接続するビデオコネクタ５と、を有して主に構成されている。
　なお、内視鏡装置１は、操作部３とライトガイドコネクタ４とが軟性ケーブル６を介して接続されており、ライトガイドコネクタ４とビデオコネクタ５とが通信ケーブル７を介して接続されている。
　挿入部２には、主にステンレス、硬質樹脂などの硬性部材から形成された先端部１１、湾曲部１２、及び主にステンレスなど金属管の硬性管１３が先端側から順に連設されている。この挿入部２は、体内に挿入する部分となっており、内部に通信、駆動用の各種ケーブル、及び照明光を伝送する図示しないライトガイドなどが組み込まれている。
　操作部３には、湾曲部１２を遠隔操作するアングルレバー１４，１５および光源装置、ビデオシステムセンターなどを操作するための各種スイッチ１６が備えられている。アングルレバー１４，１５は、挿入部２の湾曲部１２を上下左右の４方向に操作可能な湾曲操作手段である。なお、本実施の形態の内視鏡装置１は、湾曲部１２以外の大部分の挿入部２が硬質となっている硬性内視鏡装置である。
　次に、図２に基づいて、挿入部２の先端部１１に配設された立体視撮像装置（以下、撮像装置と略記する）３０について説明する。　
　図２に示すように、撮像装置３０は、先端部１１内に配設され、通信、駆動用の各種ケーブルが束ねられた複合ケーブル３１が後方に延設されている。この複合ケーブル３１は、挿入部２内に挿通配置され、操作部３から軟性ケーブル６および通信ケーブル７を介してビデオコネクタ５と電気的に接続されている。
　撮像装置３０は、図示しない撮像素子が１つまたは２つ配設されており、撮像素子が電気的に接続される図示しない回路基板を有している。なお、撮像素子は、非常に小型な電子部品であり、入射される光に応じた電気信号を所定のタイミングで出力する複数の素子が面状の受光部に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が適用されている。
　そして、１つまたは２つの撮像素子によって光電変換された撮像信号が回路基板によって映像信号に生成され出力される。即ち、本実施形態では、１つまたは２つの撮像素子により撮像された光学像（内視鏡像）が、映像信号としてビデオコネクタ５に伝送される。
　なお、本実施の形態の内視鏡装置１は、被検体の像を立体画像とすることができる所謂３Ｄ内視鏡であるが、その立体画像を生成する原理などは周知であるため、その説明を省略する。
　撮像装置３０には、立体画像を取得するための２眼レンズを構成する複数の対物光学系が配設されている。そして、撮像装置３０は、複数の対物光学系のうち、ここでは２つの移動レンズ３３，３４を保持する移動枠３５を有する移動レンズユニット３２が配設されている。なお、移動枠に保持される移動レンズ３３，３４は、２つに限定されることはない。
　移動レンズユニット３２は、図３および図４に示すように、撮像装置３０の固定枠４１内において、２つの移動レンズ３３，３４の撮影光軸Ｏ１，Ｏ２に沿った図３中のＺ軸方向に進退自在に配設されている。なお、固定枠４１は、ここでは円管状の部材である。
　移動レンズユニット３２は、上記したように移動枠３５が対物光学系である２つの移動レンズ３３，３４を並設して保持している。この移動枠３５は、固定枠４１の内部に進退自在となるように配設されている。
　移動枠３５は、保持する２つの移動レンズ３３，３４のそれぞれの撮影光軸Ｏ１，Ｏ２が通過する中心を結んだ線Ｌと平行となる図４中のＹ軸に沿った２つの平面部３５ａ，３５ｂが上下に形成されている。これら２つの平面部３５ａ，３５ｂのそれぞれには、永久磁石３８，３９が所定の着磁方向によって配設されている。
　即ち、円管状の固定枠４１内に配設される移動枠３５は、上下に平面部３５ａ，３５ｂが形成されることで、これら平面部３５ａ，３５ｂと固定枠４１の内周面との間に空間Ａ，Ｂ（図４参照）が形成される。そして、固定枠４１は、移動枠３５との間に空間Ａ，Ｂが形成され、これら空間Ａ，Ｂが永久磁石３８，３９を移動枠３５に設置するためのスペースとなっている。
　また、これら空間Ａ，Ｂの固定枠４１側のそれぞれには、コイル４２，４３が配設されている。これら２つのコイル４２，４３は、２つの移動レンズ３３，３４のそれぞれの撮影光軸Ｏ１，Ｏ２が通過する中心を結んだ線Ｌに直交する図４中のＸ軸に平行な軸回りに巻回されている。
　なお、各コイル４２，４３は、固定枠４１の上下内面に接着剤などによって固定されており、複合ケーブル３１内の電気ケーブルと電気的に接続され、通電方向が切り替えられることで、発生する磁界方向が切り替わる。
　ところで、移動枠３５は、図５に示すように、ガイド部としての２つのシャフト３６，３７によって、固定枠４１内で回動することなく進退時に直進ガイドされる。これら２つのシャフト３６，３７は、移動枠３５の対角方向で移動枠３５を直進ガイドしている。
　移動枠３５には、図６に示すように、図６の紙面上方の平面部３５ａ側にシャフト３６が係入する孔部３５ｃが形成され、図６の紙面下方の平面部３５ｂ側にシャフト３７が係入するＵ字溝３５ｄが形成されている。これら２つのシャフト３６，３７は、図示しないが、移動枠３５に係入された状態で固定枠４１に固定されている。
　これら２つのシャフト３６，３７には、移動枠３５の進退範囲を規定する図示しないストッパが設けられている。なお、移動枠３５の進退範囲を規定するストッパは、固定枠４１に移動枠３５の前後と当接する突起を単に設けてもよい。
　ところで、永久磁石３８，３９は、例えば図６に示すように、移動枠３５の平面部３５ａ，３５ｂのそれぞれに２つ設けられる場合、撮影光軸Ｏ１，Ｏ２と直交方向にＳＮ極が着磁され、前後におけるＳＮ極性が逆となって固定される。
　また、永久磁石３８，３９は、例えば図７に示すように、移動枠３５の平面部３５ａ，３５ｂのそれぞれに１つのみ設けられる場合、撮影光軸Ｏ１，Ｏ２と直交方向にＳＮ極が着磁され、コイル４２，４３の前後の一方に寄せるように、移動枠３５の前後方向の一方側に固定される（図７では移動枠３５の後方側として図示しているが前方側でもよい）。
　さらに、永久磁石３８，３９は、例えば図８に示すように、移動枠３５の平面部３５ａ，３５ｂのそれぞれに１つのみ設けられる場合、撮影光軸Ｏ１，Ｏ２に沿った方向にＳＮ極が着磁され、コイル４２，４３の前後に均一に跨って移動枠３５に固定される。
　このように、移動枠３５に固定された永久磁石３８，３９と、これら永久磁石３８，３９に対して引力および斥力を切り替えるコイル４２，４３とによって、ＶＣＭが構成され、移動レンズユニット３２を進退させる駆動源としてのアクチュエータが構成される。
　なお、本実施の形態では、２つのコイル４２，４３によって、移動レンズユニット３２を進退移動する構成を例示しているが、１つのコイルと、そのコイルに対となる永久磁石を移動枠３５の平面部３５ａ，３５ｂのどちらか一方のみに設けてもよい。
　また、移動枠３５の進退を直進ガイドするガイド部の構成は、２つのシャフト３６，３７によるものではなく、例えば図９に示すように、固定枠４１の内径に移動枠３５を径嵌合させ、移動枠３５の一部分に身体方向に沿ったキー溝３５ｅを形成し、固定枠４１にキー溝３５ｅに係合する突起部４１ａを形成して、移動枠３５を直進ガイドするガイド部の構成としてもよい。
　以上に記載の実施の形態では、撮像装置３０の固定枠４１内で移動枠３５を進退する構成を例示したが、照明、処置具チャンネルなどを有していない立体内視鏡の構成であれば、固定枠４１を挿入部２の先端部１１の外装枠としたものでもよい。
　さらに、本実施の形態では、硬性内視鏡を例示しているが、これに限定されることなく、軟性内視鏡、工業用内視鏡にも適用することができる技術である。
　以上に記載した本実施の形態の立体視内視鏡である内視鏡装置１は、二眼レンズとして２つの対物光学系である移動レンズ３３，３４の並設方向に対して直交する方向にＶＣＭとしてのアクチュエータを配置している。
　そして、内視鏡装置１は、２つの移動レンズ３３，３４の撮影光軸Ｏ１，Ｏ２を結んだ線Ｌの直交方向を軸とする方向にＶＣＭのコイル４２，４３を巻回させた構成により、コイル４２，４３の厚みがコイル素線の巻き数と同等となる。
　これにより、２つの移動レンズ３３，３４の並設方向（線Ｌの延長方向）への大型化が防止でき、撮像装置３０の固定枠４１の外径と２つの移動レンズ３３，３４を保持する移動枠３５の隙間となる空間Ａ，ＢにＶＣＭであるアクチュエータが収まり、撮像装置３０の外径が大きくなることを防止することができる。即ち、撮像装置３０は、撮影光軸Ｏ１，Ｏ２に直交する方向への大型化を防止したズーム機能またはフォーカス機能を備えた構成とすることができる。
　その結果、内視鏡装置１は、撮像装置３０が配設される挿入部２の先端部１１の外径も大きくならず、大型化も防止することができる。
　本実施の形態の撮像装置および立体内視鏡の特徴構成と作用効果は、以下を有している。　
　本実施の形態の立体視内視鏡は、２眼レンズを備え、前記２眼レンズを撮影光軸に沿って進退自在に保持する移動枠と、前記移動枠の駆動源としてのアクチュエータとを備え、前記アクチュエータが２眼レンズの撮影光軸を結ぶ線に直交する方向に離れて配置されている。
　これにより、ＶＣＭとしてのアクチュエータが２眼レンズの撮影光軸を結ぶ線の延長方向には配置されないので、２眼レンズの並設方向にはみ出ないので、撮像装置の大型化を防止でき、これに伴い内視鏡装置の挿入部先端部の外径も太径化しない。
　また、アクチュエータをコイルと磁石を備えるＶＣＭとすることで、回転モータに比べ配置の自由度が高く、動力の伝達ロスが少ない。そのため、撮像装置３０の小型軽量、低消費電力、滑らかな駆動などができる構成とすることができる。
　撮像装置３０のＶＣＭであるアクチュエータを必要な駆動力と内部の空きスペースを考慮して、１個または数個の数量を決定すればよい。
　ＶＣＭは、固定側の固定枠にコイルを配置し、可動側の移動枠に永久磁石を配置するムービングマグネット方式として、可動側に配線を必要としないので、組立性が良い構成とすることができる。
　ＶＣＭのコイルは、二眼レンズの撮影光軸を結んだ線に直交する方向の軸を中心に巻くことで、撮影光軸に沿った軸方向に巻く場合に比して、撮像装置および内視鏡装置の先端部の径を拡大させることなく配置することができる。
　なお、ＶＣＭは、コイルと永久磁石によるローレンツ力によって移動レンズの進退方向に駆動力を発生させるように設定されるが、永久磁石からの磁界は磁石から離れて磁石に戻る際に円弧を描いているので、必要な磁界方向が得られる移動枠の平面部の位置に配置すればよく、その配置の自由度が高い。
　２眼レンズを保持する移動枠を撮影光軸方向に進退自在に保持する機構は、２本のシャフトによって直進ガイドすると共に、一方のシャフトで回転中心の位置決めをし、他方のシャフトで回転規制をさせている。
　このような２本のシャフトによる移動枠の直進ガイドおよび保持する構成では、部品の修正や組立調整も出来るため位置精度が良く、摩擦が少なくグリスを塗ったときも粘性抵抗が少ないために摺動抵抗によるロスが少なく駆動できる。
　２眼レンズを保持する移動枠を撮影光軸方向に進退自在に保持する機構は、移動する移動枠と移動しない固定枠とを径嵌合して、回転規制のキーである突起およびキー溝を設けている。
　このような径嵌合は、移動する移動枠に外力がかかっても広い面積に荷重が分散し一部分に強い力が加わることがないので剛性を高くすることができる。
　以上の実施の形態に記載した発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。
　例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

Claims (6)

  1. 　固定枠と、
    　前記固定枠内で進退自在に配設され、複数の移動レンズを並設して保持する移動枠と、
    　前記複数の移動レンズの撮影光軸を結ぶ線に直交した方向における前記固定枠と前記移動枠の間に形成された空間に配設され、前記移動枠を前記撮影光軸に沿って駆動するアクチュエータと、
    　を具備することを特徴とする立体視撮像装置。
  2. 　前記移動枠は、前記空間を形成し、前記複数の移動レンズの撮影光軸を結ぶ線に平行な平面部を有していることを特徴とする請求項１に記載の立体視撮像装置。
  3. 　前記アクチュエータは、永久磁石とコイルとを有するボイスコイルモータであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体視撮像装置。
  4. 　前記永久磁石が前記移動枠に配設され、前記コイルが前記固定枠に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の立体視撮像装置。
  5. 　前記移動枠を直進ガイドするガイド部を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の立体視撮像装置。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の立体視撮像装置が挿入部の先端部に配設された立体視内視鏡。
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