WO2019026445A1 - 内視鏡用リニアアクチュエータ、内視鏡用光学ユニットおよび内視鏡 - Google Patents

内視鏡用リニアアクチュエータ、内視鏡用光学ユニットおよび内視鏡 Download PDF

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WO2019026445A1
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永水　裕之
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    • H01F2007/1692—Electromagnets or actuators with two coils

Definitions

  • the present invention relates to a linear actuator for an endoscope comprising an electromagnetic coil and a magnet, an optical unit for an endoscope, and an endoscope.
  • Such an endoscope is provided with an optical unit having an objective optical system.
  • the optical unit provided in the endoscope is mainly disposed at the distal end of the insertion portion, and has a movable frame movable in the optical axis direction while holding the optical element for a zoom function or a focus function.
  • this movable frame is driven to move back and forth by a linear actuator provided with an electromagnetic coil and a magnet as described in, for example, US Patent Publication No. 2010-0127580.
  • the linear actuator in US Patent Publication No. 2010-0127580 has a configuration in which two magnets and a coil are arranged in parallel in the axial direction, and there is a problem that it is difficult to miniaturize, particularly shorten the axial length. .
  • an object of the present invention is to provide a linear actuator for an endoscope, an optical unit for an endoscope, and an endoscope, which can be made shorter and smaller than conventional ones, and the assemblability is improved.
  • the linear actuator for an endoscope is formed of an imaging optical system and a magnetic body, and a moving frame holding at least one lens constituting the imaging optical system, and the moving frame can be advanced and retracted.
  • a fixed frame formed of a nonmagnetic material, two coils wound around the outer surface of the fixed frame and arranged in parallel in the longitudinal axis direction, and superimposed on the two coils.
  • two yokes disposed before and after the permanent magnet and the two coils.
  • An endoscope optical unit includes an imaging optical system, a moving frame formed of a magnetic material, and holding at least one lens constituting the imaging optical system, and the moving frame can be advanced and retracted. And a fixed frame formed of a nonmagnetic material, two coils wound around the outer surface of the fixed frame and arranged in parallel in the longitudinal axis direction, and superimposed on the two coils. And a linear actuator for an endoscope having a permanent magnet stacked on one another and two yokes disposed before and after the permanent magnet and the two coils.
  • An endoscope includes an imaging optical system and a moving frame that is formed of a magnetic body and holds at least one lens that constitutes the imaging optical system, and the moving frame can move forward and backward.
  • a fixed frame formed of a nonmagnetic material, and two coils wound around the outer surface of the fixed frame and arranged in parallel in the longitudinal axis direction, and laminated so as to overlap the two coils
  • An endoscope optical unit including an endoscope linear actuator having a permanent magnet and two yokes disposed before and after the permanent magnet and the two coils is disposed at the tip of the insertion portion It is set up.
  • the perspective view which shows the whole structure of an endoscope Diagram schematically showing an imaging device and a control unit An exploded perspective view showing a moving lens unit
  • a perspective view showing the appearance of a moving lens unit Sectional view showing a moving lens unit Diagram schematically showing two coils and a control unit Sectional view showing a moving lens unit in a state where the moving frame has moved forward
  • Sectional drawing which shows the moving lens unit of the state which the moving frame of the 1st modification moved to the front.
  • Sectional drawing which shows the moving lens unit of the state which the moving frame of the 1st modification moved back.
  • the perspective view which shows the external appearance of the moving lens unit of the 2nd modification Sectional drawing which shows the moving lens unit of a 2nd modification The perspective view which shows the external appearance of the moving lens unit of the 3rd modification Sectional drawing which shows the moving lens unit of the 3rd modification
  • FIG. 1 is a perspective view showing the entire configuration of the endoscope
  • FIG. 2 is a view schematically showing an imaging device and a control unit
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a moving lens unit
  • FIG. 4 is an appearance of the moving lens unit 5 is a cross-sectional view showing a moving lens unit
  • FIG. 6 is a view schematically showing two coils and a control unit
  • FIG. 7 is a cross section showing the moving lens unit in a state where the moving frame is moved forward
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the moving lens unit in a state where the moving frame has moved backward.
  • the endoscope 1 as an endoscope system of the present embodiment has a configuration capable of being introduced into a subject such as a human body and optically imaging a predetermined observation site in the subject.
  • the subject into which the endoscope 1 is introduced is not limited to the human body, and may be another living body, or an artificial object such as a machine or a construction.
  • the endoscope 1 includes an insertion portion 2 introduced into the inside of a subject, an operation portion 3 positioned at a proximal end of the insertion portion 2, and a universal cord 4 extending from a side portion of the operation portion 3. Mainly composed.
  • the insertion portion 2 includes a distal end portion 10 disposed at the distal end, a bendable curved portion 9 disposed at the proximal end side of the distal end portion 10, and an operation portion 3 disposed at the proximal end side of the curved portion 9.
  • a flexible tube portion 8 having flexibility to be connected to the front end side of the is continuously connected.
  • the endoscope 1 may have a form called a so-called rigid endoscope which does not have a flexible portion in the insertion portion 2.
  • the distal end portion 10 is provided with an imaging device 30 which is an endoscope optical unit in which an imaging module is incorporated.
  • the operation portion 3 is provided with an angle operation knob 6 for operating the bending of the bending portion 9.
  • An endoscope connector 5 connected to the external device 20 is provided at the proximal end of the universal cord 4.
  • the external device 20 to which the endoscope connector 5 is connected is connected to an image display unit 21 such as a monitor via a cable.
  • the endoscope 1 also includes a universal cable 4, a composite cable 15 inserted into the operation unit 3 and the insertion unit 2, and an optical fiber bundle (not shown) for transmitting illumination light from a light source unit provided to the external device 20. )have.
  • the composite cable 15 is configured to electrically connect the endoscope connector 5 and the imaging device 30. By connecting the endoscope connector 5 to the external device 20, the imaging device 30 is electrically connected to the external device 20 via the composite cable 15.
  • Supply of current from the external device 20 to the imaging device 30 and communication between the external device 20 and the imaging device 30 are performed via the composite cable 15.
  • the external device 20 is provided with an image processing unit 20a.
  • the image processing unit 20 a generates a video signal based on an imaging element output signal output from the imaging device 30 and outputs the video signal to the image display unit 21. That is, in the present embodiment, the optical image (the endoscopic image) captured by the imaging device 30 is displayed on the image display unit 21 as a video.
  • the endoscope 1 is not limited to the structure connected to the external apparatus 20 or the image display part 21,
  • the structure which has a part or all of an image processing part or a monitor may be sufficient.
  • the optical fiber bundle is configured to transmit the light emitted from the light source unit of the external device 20 to the illumination window as the illumination light emitting unit of the distal end portion 10.
  • the light source unit may be disposed at the operation unit 3 or the distal end portion 10 of the endoscope 1.
  • the imaging device 30, which is an endoscope optical unit, has an objective optical system 31, a moving lens unit 40 that constitutes an endoscope linear actuator, and a solid-state imaging device 32. ing.
  • the moving lens unit 40 is provided with a linear actuator for driving a moving lens 41 described later back and forth (F-B direction) along the photographing optical axis O.
  • the moving lens unit 40 has a linear actuator for driving the moving lens 41 back and forth driven and controlled by the control unit 22.
  • the solid-state imaging device 32 is a very small electronic component, in which a plurality of elements that output an electrical signal according 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 the like, or other various formats are applied.
  • the moving lens unit 40 has a moving lens 41, a moving frame 42 for holding the moving lens 41, a cylindrical fixed frame 43, and the outer periphery of the fixed frame 43 (the outer surface ) So as to cover the entire circumference of the two first coils 44 and the second coil 45, and the two first coils 44 and the second coil 45, in which a metal wire such as copper is wound. It has a cylindrical permanent magnet 46 disposed, and donut disk-shaped yokes 47 and 48 disposed so as to sandwich the first coil 44, the second coil 45, and the permanent magnet 46 in front and rear. Is configured. As shown in FIG. 4, the moving lens unit 40 is assembled with various components.
  • stoppers 49a and 49b are disposed in contact with the end face of the movable frame 42 holding the movable lens 41 to restrict the forward and backward movement of the movable frame 42. It is done.
  • An imaging optical system configured of an objective optical system 31 and a moving lens 41 forms an optical image of an object.
  • the imaging optical system is not limited to the optical system in which the objective optical system 31 and the moving lens 41 are separated. The entire imaging optical system may be provided in the moving lens unit 40.
  • the moving frame 42 and the yokes 47 and 48 are formed of a magnetic material.
  • the fixed frame 43 is formed of a nonmagnetic material. Since the yokes 47 and 48 are magnetic members, an electromagnet is configured by the first coil 44 and the second coil 45 provided with the yokes 47 and 48 at the front and rear.
  • the imaging optical system forms an optical image of a subject on the light receiving unit.
  • the first coil 44 and the second coil 45 are set in the same winding direction, and arranged in parallel in the longitudinal axis direction along the photographing optical axis O on the outer peripheral surface of the fixed frame 43 as shown in FIG. , Is formed so as to be adjacent.
  • the permanent magnet 46 is disposed to be stacked on the first coil 44 and the second coil 45 in an overlapping manner.
  • the distal end side, which is the front side, of the permanent magnet 46 is magnetized to the S pole
  • the proximal end side, which is the rear side is magnetized to the N pole.
  • the front end side that is the front side is magnetized to the S pole, and the proximal end side that is the back side is magnetized to the N pole.
  • the winding direction is specified.
  • the first coil 44 and the second coil 45 here are individually supplied with current from the control unit 22 as shown in FIG. That is, the first coil 44 and the second coil 45 are supplied with current from the control unit 22 by two separate electric circuits.
  • the moving frame 42 formed of a magnetic material is attracted by the attraction from the front yoke 47 where the magnetic force is intensified, and moves to the front side (the arrow F direction) on the object side. Then, the moving frame 42 comes to a standstill with the front end in contact with the stopper 49 a.
  • the moving lens unit 40 when current is supplied from the control unit 22 to the second coil 45 to energize, as shown in FIG. 8, the second coil 45 is magnetized and the yoke 48 on the rear side is Magnetic force is strengthened. The magnetic force of the yoke 47 on the front side at this time is substantially unchanged since it is separated from the second coil 45.
  • the moving frame 42 formed of a magnetic material is attracted by the attractive force from the rear yoke 48 where the magnetic force is intensified, and moves to the rear side (the arrow B direction) on the image side. Then, the moving frame 42 comes into contact with the stopper 49 b and stands still.
  • the moving lens unit 40 which is the linear actuator for an endoscope according to the present embodiment, switches the energization to the two first coils 44 and the second coil 45, thereby moving the moving lens 41. To move forward and backward (F-B direction).
  • the moving lens unit 40 is laminated on the outer side of the first coil 44 and the second coil 45 in which one permanent magnet 46 is axially juxtaposed, and an axis along the photographing optical axis O
  • the direction can be shortened.
  • the imaging device 30 which is an endoscope optical unit can also be shortened.
  • the distal end portion 10 can be shortened.
  • the moving lens unit 40 has one permanent magnet 46 instead of a plurality of permanent magnets 46, repulsion due to repulsion does not occur, so that the permanent magnet 46 can be easily installed and can be easily assembled as compared with the conventional case.
  • the moving lens unit 40 can be configured as a linear actuator for an endoscope, which can be made smaller and smaller than conventional ones, and has improved assemblability.
  • the imaging device 30 which is an endoscope optical unit in which the moving lens unit 40 is incorporated, and the distal end portion 10 of the endoscope 1 in which the imaging device 30 is incorporated are similarly shortened and miniaturized compared to the prior art. it can.
  • the moving lens unit 40 is configured to move the moving lens 41 back and forth for a zoom function to switch between near point observation and far point observation or a focus function for focus adjustment.
  • the configuration of the linear actuator provided in the movable lens unit 40 is a function of an endoscope, for example, one for pulling and loosening a bending operation wire for bending the bending portion 9, a side view / oblique view endoscope It can also be diverted to the thing for pulling and loosening the operation wire which raises and lowers the treatment instrument raising stand provided in the front-end
  • an endoscope for example, one for pulling and loosening a bending operation wire for bending the bending portion 9, a side view / oblique view endoscope It can also be diverted to the thing for pulling and loosening the operation wire which raises and lowers the treatment instrument raising stand provided in the front-end
  • the moving lens unit 40 which is a linear actuator for an endoscope, may be configured as various modifications exemplified below.
  • FIG. 9 is a view schematically showing two coils and a control unit of the first modification
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the moving lens unit in a state in which the moving frame of the first modification is moved forward
  • 11 is a cross-sectional view showing the moving lens unit in a state in which the moving frame of the first modification has been moved backward.
  • the first coil 44 and the second coil 45 here are supplied with current from the control unit 22 by a series of serially connected electric circuits as shown in FIG.
  • the first coil 44 and the second coil 45 are wound so that their winding directions are set opposite to each other and arranged in parallel on the outer periphery of the fixed frame 43.
  • the winding direction is opposite to the first coil 44 and the second coil 45, when current in a predetermined direction is supplied, the front end side which becomes the front side and the base end side which becomes the rear side
  • the SN polarity of is reversed magnetism.
  • the moving lens unit 40 configured as described above when supplied with a current in a predetermined direction from the control unit 22 to the first coil 44 and the second coil 45 to be energized,
  • the first coil 44 is magnetized in the same polarity as the permanent magnet 46
  • the second coil is magnetized in the opposite polarity to the permanent magnet 46.
  • the magnetic force of the yoke 47 on the front side is intensified, the magnetic force on the rear side of the permanent magnet 46 is cancelled, and the magnetic force of the yoke 48 on the rear side is weakened.
  • the moving frame 42 formed of magnetic material is attracted to the front yoke 47 by the fact that the magnetic force of the rear yoke 48 is weakened in addition to the attractive force from the front yoke 47 where the magnetic force is intensified. Move to the front side of the object (in the direction of arrow F). Then, the moving frame 42 comes to a standstill with the front end in contact with the stopper 49 a.
  • the moving lens unit 40 is shown in FIG. 11 when a current in the other direction reverse to the predetermined one direction is supplied from the control unit 22 to the first coil 44 and the second coil 45 to be energized.
  • the first coil 44 is magnetized in the opposite polarity to the permanent magnet 46 and the second coil is magnetized in the same polarity as the permanent magnet 46.
  • the magnetic force on the front side of the permanent magnet 46 is cancelled, the magnetic force on the front side yoke 47 is weakened, and the magnetic force on the rear side yoke 48 is strengthened.
  • the moving frame 42 formed of a magnetic material is attracted to the rear yoke 48 by the magnetic force of the front yoke 47 being weakened in addition to the attractive force from the rear yoke 48 where the magnetic force is intensified.
  • the moving lens unit 40 which is a linear actuator for an endoscope according to this modification, holds the moving lens 41 by switching the current supply direction to the first coil 44 and the second coil 45.
  • the moving lens unit 40 is configured to be able to move the moving frame 42 holding the moving lens 41 back and forth more reliably while obtaining the above-described effects.
  • the first coil 44 is a permanent magnet 46 and
  • the moving frame 42 is moved to the front side of the object side by performing energization control by the control unit 22 so as to magnetize the same polarity and magnetize the second coil to the opposite polarity to the permanent magnet 46.
  • the first coil 44 is magnetized in the opposite polarity to the permanent magnet 46, and the second coil is controlled to be magnetized in the same polarity as the permanent magnet 46.
  • the energization control by the unit 22 is performed.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the appearance of a moving lens unit according to a second modification
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the moving lens unit according to the second modification.
  • the moving lens unit 40 may be configured such that the plate-like permanent magnets 51 and 52 are stacked in the vertical direction, here, of the first coil 44 and the second coil 45. That is, the permanent magnet 51 and the permanent magnet 52 are disposed in line symmetry when the optical axis O is regarded as an axis of symmetry.
  • the yokes 47 and 48 here have an outer shape rectangular shape in accordance with the shapes of the permanent magnets 51 and 52.
  • the other configuration is the same as that of the above-described embodiment. With such a configuration, the moving lens unit 40 can be further miniaturized.
  • FIG. 14 is a perspective view showing the appearance of a moving lens unit according to a third modification
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the moving lens unit according to the third modification.
  • the moving lens unit 40 has a configuration in which two permanent magnets 53 and 54 having an arc shape in cross section are stacked in the vertical direction of the first coil 44 and the second coil 45 here. It is also good. That is, the permanent magnet 51 and the permanent magnet 52 are disposed in line symmetry when the optical axis O is regarded as an axis of symmetry.
  • the yokes 47 and 48 here are also in accordance with the shapes of the permanent magnets 51 and 52.
  • the other configuration is the same as that of the above-described embodiment. Even with such a configuration, the moving lens unit 40 can be further miniaturized.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the appearance of a moving lens unit according to a fourth modification
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the moving lens unit according to the fourth modification.
  • the moving lens unit 40 may have a configuration in which one permanent magnet 53 having an arc-shaped cross section is laminated on the first coil 44 and the second coil 45.
  • the other configuration is the same as that of the above-described embodiment. With such a configuration, the moving lens unit 40 can be further miniaturized.
  • FIG. 18 is a perspective view showing the appearance of a moving lens unit according to a fifth modification
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the moving lens unit according to the fifth modification.
  • the moving lens unit 40 may have a configuration in which one permanent magnet 55 having a substantially semicircular cross section is stacked from the upper side of the first coil 44 and the second coil 45.
  • the other configuration is the same as that of the above-described embodiment. Even with such a configuration, the moving lens unit 40 can be miniaturized.
  • the present invention is not limited to this, and it is a technique which can be applied to a surgical rigid endoscope and an industrial endoscope. .
  • the configuration requirements can be eliminated if the problems described can be solved and the described advantages can be obtained.
  • the configuration can be extracted as the invention.
  • a linear actuator for an endoscope for an endoscope, an optical unit for an endoscope, and an endoscope, which can be made smaller and smaller than conventional ones, and the assemblability is improved.

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Abstract

内視鏡用リニアアクチュエータ４０は、磁性体から形成された移動枠４２と、移動枠４２が進退自在に内部に設けられ、非磁性体から形成された固定枠４３と、固定枠４３の外表面に巻回形成され、長手軸方向に並設された２つのコイル４４，４５と、２つのコイル４４，４５に重畳するように積層配置された永久磁石４６と、永久磁石４６および２つのコイル４４，４５の前後に配設された２つのヨーク４７，４８と、を具備する。

Description

内視鏡用リニアアクチュエータ、内視鏡用光学ユニットおよび内視鏡
　本発明は、電磁コイルと磁石による内視鏡用リニアアクチュエータ、内視鏡用光学ユニットおよび内視鏡に関する。
　従来、細長の挿入部を体腔内またはエンジンプラントなどに挿入することにより、体腔内臓器などや、エンジン内などを観察することが出来る内視鏡が広く用いられている。
　このような内視鏡には、対物光学系を有する光学ユニットが設けられている。内視鏡に設けられる光学ユニットは、主に挿入部の先端部に配設され、ズーム機能またはフォーカス機能のため、光学素子保持して、光軸方向に移動自在な可動枠を有している。この可動枠は、例えば、米国特許公開ＵＳ２０１０－０１２７５８０号公報に記載されるような、電磁コイルと磁石を備えたリニアアクチュエータによって進退駆動される技術が知られている。
　しかしながら、米国特許公開ＵＳ２０１０－０１２７５８０号公報のリニアアクチュエータは、２つの磁石とコイルを軸方向に並設した構成となっており、小型化、特に軸方向の短尺化が困難であるという問題がある。
　また、内視鏡は、被検体への挿入部の挿入性を向上させるために、硬質な先端部を短尺化することが要望されている。そのため、従来のリニアアクチュエータを利用した光学ユニットを内視鏡の先端部に設けた場合、先端部の短尺化を阻害する要因となっていた。なお、磁石の磁化方向を短くすると、磁石の極性を判別することが困難となってしまう。
　さらに、従来のリニアアクチュエータは、２つの磁石が撮影光軸に沿った着磁方向が相対する向きとなっており、反発し合い組立がし難いという課題もある。仮に、磁石の磁力を弱めると、移動枠を保持する磁力が低下し、所望の移動枠の安定的な駆動が行えなくなる。
　そこで、本発明の目的は、従来よりも短尺化して小型でき、組立性を向上させた内視鏡用リニアアクチュエータ、内視鏡用光学ユニットおよび内視鏡を提供することにある。
　本発明の一態様に係る内視鏡用リニアアクチュエータは、撮像光学系と、磁性体から形成され、前記撮像光学系を構成する少なくとも一つのレンズを保持する移動枠と、前記移動枠が進退自在に内部に設けられ、非磁性体から形成された固定枠と、前記固定枠の外表面に巻回形成され、長手軸方向に並設された２つのコイルと、前記２つのコイルに重畳するように積層配置された永久磁石と、前記永久磁石および前記２つのコイルの前後に配設された２つのヨークと、を具備する。
　本発明の一態様に係る内視鏡用光学ユニットは、撮像光学系と、磁性体から形成され、前記撮像光学系を構成する少なくとも一つのレンズを保持する移動枠と、前記移動枠が進退自在に内部に設けられ、非磁性体から形成された固定枠と、前記固定枠の外表面に巻回形成され、長手軸方向に並設された２つのコイルと、前記２つのコイルに重畳するように積層配置された永久磁石と、前記永久磁石および前記２つのコイルの前後に配設された２つのヨークと、を有する内視鏡用リニアアクチュエータを備える。
　本発明の一態様に係る内視鏡は、撮像光学系と、磁性体から形成され、前記撮像光学系を構成する少なくとも一つのレンズを保持する移動枠と、前記移動枠が進退自在に内部に設けられ、非磁性体から形成された固定枠と、前記固定枠の外表面に巻回形成され、長手軸方向に並設された２つのコイルと、前記２つのコイルに重畳するように積層配置された永久磁石と、前記永久磁石および前記２つのコイルの前後に配設された２つのヨークと、を有する内視鏡用リニアアクチュエータを備える内視鏡用光学ユニットが挿入部の先端部に配設されている。
内視鏡の全体構成を示す斜視図 撮像装置と制御部を模式的に示す図 移動レンズユニットを示す分解斜視図 移動レンズユニットの外観を示す斜視図 移動レンズユニットを示す断面図 ２つのコイルと制御部を模式的に示す図 移動枠が前方に移動した状態の移動レンズユニットを示す断面図 移動枠が後方に移動した状態の移動レンズユニットを示す断面図 第１の変形例の２つのコイルと制御部を模式的に示す図 第１の変形例の移動枠が前方に移動した状態の移動レンズユニットを示す断面図 第１の変形例の移動枠が後方に移動した状態の移動レンズユニットを示す断面図 第２の変形例の移動レンズユニットの外観を示す斜視図 第２の変形例の移動レンズユニットを示す断面図 第３の変形例の移動レンズユニットの外観を示す斜視図 第３の変形例の移動レンズユニットを示す断面図 第４の変形例の移動レンズユニットの外観を示す斜視図 第４の変形例の移動レンズユニットを示す断面図 第５の変形例の移動レンズユニットの外観を示す斜視図 第５の変形例の移動レンズユニットを示す断面図
　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。また、以下の説明においては、図の紙面に向かって見た上下方向を構成要素の上部および下部として説明している場合がある。　
　図１は、内視鏡の全体構成を示す斜視図、図２は撮像装置と制御部を模式的に示す図、図３は移動レンズユニットを示す分解斜視図、図４は移動レンズユニットの外観を示す斜視図、図５は移動レンズユニットを示す断面図、図６は２つのコイルと制御部を模式的に示す図、図７は移動枠が前方に移動した状態の移動レンズユニットを示す断面図、図８は移動枠が後方に移動した状態の移動レンズユニットを示す断面図である。
　先ず、図１を参照して、本発明に係る内視鏡の構成の一例を説明する。　
　本実施形態の内視鏡システムとしての内視鏡１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している。
　なお、内視鏡１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良いし、機械、建造物などの人工物であっても良い。
　内視鏡１は、被検体の内部に導入される挿入部２と、この挿入部２の基端に位置する操作部３と、この操作部３の側部から延出するユニバーサルコード４とで主に構成されている。
　挿入部２は、先端に配設される先端部１０、この先端部１０の基端側に配設される湾曲自在な湾曲部９およびこの湾曲部９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８が連設されて構成されている。
　なお、内視鏡１は、挿入部２に可撓性を有する部位を具備しない、所謂硬性鏡と称される形態のものであってもよい。
　先端部１０には、撮像モジュールが内蔵された内視鏡用光学ユニットである撮像装置３０が設けられている。また、操作部３には、湾曲部９の湾曲を操作するためのアングル操作ノブ６が設けられている。
　ユニバーサルコード４の基端部には、外部装置２０に接続される内視鏡コネクタ５が設けられている。内視鏡コネクタ５が接続される外部装置２０は、モニタなどの画像表示部２１にケーブルを介して接続されている。
　また、内視鏡１は、ユニバーサルコード４、操作部３および挿入部２内に挿通された複合ケーブル１５および外部装置２０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（不図示）を有している。
　複合ケーブル１５は、内視鏡コネクタ５と撮像装置３０とを電気的に接続するように構成されている。内視鏡コネクタ５が外部装置２０に接続されることによって、撮像装置３０は、複合ケーブル１５を介して外部装置２０に電気的に接続される。
　この複合ケーブル１５を介して、外部装置２０から撮像装置３０への電流の供給および外部装置２０と撮像装置３０との間の通信が行われる。
　外部装置２０には、画像処理部２０ａが設けられている。この画像処理部２０ａは、撮像装置３０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２１に出力する。即ち、本実施形態では、撮像装置３０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２１に表示される。
　なお、内視鏡１は、外部装置２０または画像表示部２１に接続する構成に限定されず、例えば、画像処理部またはモニタの一部または全部を有する構成であっても良い。
　また、光ファイバ束は、外部装置２０の光源部から発せられた光を、先端部１０の照明光出射部としての照明窓まで伝送するように構成されている。さらに、光源部は、内視鏡１の操作部３または先端部１０に配設される構成であってもよい。
　図２に示すように、内視鏡用光学ユニットである撮像装置３０は、対物光学系３１と、内視鏡用リニアアクチュエータを構成する移動レンズユニット４０と、固体撮像素子３２と、を有している。
　対物光学系３１は、ここでは１つしか図示していないが、複数のレンズ群が構成されていてもよい。
　移動レンズユニット４０は、後述の移動レンズ４１を撮影光軸Ｏに沿って前後（Ｆ－Ｂ方向）に進退駆動するリニアアクチュエータが設けられている。なお、移動レンズユニット４０は、移動レンズ４１を進退駆動するリニアアクチュエータが制御部２２によって駆動制御されるものである。
　固体撮像素子３２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。
　図３から図５に示すように、移動レンズユニット４０は、移動レンズ４１と、この移動レンズ４１を保持する移動枠４２と、筒状の固定枠４３と、この固定枠４３の外周（外表面）に銅などの金属素線が巻回形成された２つの第１のコイル４４および第２のコイル４５と、これら２つの第１のコイル４４および第２のコイル４５の全周を覆うように配設される筒状の永久磁石４６と、第１のコイル４４、第２のコイル４５および永久磁石４６の前後を挟むように配設されるドーナッツ円盤状のヨーク４７，４８と、を有して構成されている。この移動レンズユニット４０は、図４に示すように、各種構成要素が組み付けられる。
　なお、固定枠４３の内部には、図５に示すように、移動レンズ４１を保持する移動枠４２の端面に当接して、移動枠４２の前後の移動を規制するストッパ４９ａ，４９ｂが配設されている。　
　対物光学系３１と移動レンズ４１とから構成された撮像光学系は、被写体の光学像を形成する。なお、撮像光学系は、対物光学系３１と移動レンズ４１が分離された光学系に限定されるわけではない。撮像光学系すべてが移動レンズレンズユニット４０内に設けられる構成でもよい。
　移動枠４２およびヨーク４７，４８は、磁性体から形成されている。固定枠４３は、非磁性体から形成されている。ヨーク４７，４８が磁性体であるため、これらヨーク４７，４８が前後に設けられた第１のコイル４４および第２のコイル４５によって電磁石が構成される。なお、撮像光学系は、被写体の光学像を受光部へ形成する。
　第１のコイル４４および第２のコイル４５は、巻き方向が同一方向に設定され、図５に示すように、固定枠４３の外周表面に撮影光軸Ｏに沿った長手軸方向に並設し、隣接するように巻回形成されている。
　永久磁石４６は、第１のコイル４４および第２のコイル４５に重畳して積層するように配設される。永久磁石４６は、ここでは前方側となる先端側がＳ極に磁性され、後方側となる基端側がＮ極に磁性されている。
　また、第１のコイル４４および第２のコイル４５には、電流が供給されると、前方側となる先端側がＳ極に磁性され、後方側となる基端側がＮ極に磁性されるように巻回方向が規定されている。
　なお、ここでの第１のコイル４４および第２のコイル４５は、図６に示すように、個別に制御部２２から電流が供給される。即ち、第１のコイル４４および第２のコイル４５は、個別の２系統の電気回路によって制御部２２から電流供給される。
　以上のように構成された移動レンズユニット４０は、制御部２２から第１のコイル４４に電流が供給されて通電されると、図７に示すように、第１のコイル４４が磁化して前方側のヨーク４７の磁力が強まる。なお、この時の後方側のヨーク４８の磁力は、第１のコイル４４から離れているため、略変化しない。
　これにより、磁性体から形成された移動枠４２は、磁力が強まった前方側のヨーク４７からの引力によって引き寄せられて物体側の前方側（矢印Ｆ方向）に移動する。そして、移動枠４２は、前端がストッパ４９ａに当接して静止する。
　一方、移動レンズユニット４０は、制御部２２から第２のコイル４５に電流が供給されて通電されると、図８に示すように、第２のコイル４５が磁化して後方側のヨーク４８の磁力が強まる。なお、この時の前方側のヨーク４７の磁力は、第２のコイル４５から離れているため、略変化しない。
　これにより、磁性体から形成された移動枠４２は、磁力が強まった後方側のヨーク４８からの引力によって引き寄せられて像側の後方側（矢印Ｂ方向）に移動する。そして、移動枠４２は、後端がストッパ４９ｂに当接して静止する。
　以上に説明したように、本実施の形態の内視鏡用リニアアクチュエータである移動レンズユニット４０は、２つの第１のコイル４４および第２のコイル４５への通電を切り替えることで、移動レンズ４１を保持する移動枠４２を前後（Ｆ－Ｂ方向）に進退駆動する。
　なお、移動レンズユニット４０は、１つの永久磁石４６が軸方向に並設された第１のコイル４４および第２のコイル４５の外方に積層配置されており、撮影光軸Ｏに沿った軸方向を短尺化することができる。これにより、内視鏡用光学ユニットである撮像装置３０も短尺化することができる。
　さらに、内視鏡１は、挿入部２の硬質な先端部１０に撮像装置３０が内蔵されるため、先端部１０の短尺化もできる。
　移動レンズユニット４０は、永久磁石４６が複数でなく１つであるため、斥力による反発が生じないため、永久磁石４６の設置が容易であり、従来に比して組立がし易い構成となる。
　以上の説明から、従来よりも短尺化して小型でき、組立性を向上させた内視鏡用リニアアクチュエータである移動レンズユニット４０を構成することができる。そして、移動レンズユニット４０が内蔵される内視鏡用光学ユニットである撮像装置３０および、この撮像装置３０が内蔵される内視鏡１の先端部１０にも同様に従来よりも短尺化して小型できる。
　なお、移動レンズユニット４０は、近点観察および遠点観察を切り替えるズーム機能またはピント調整のためのフォーカス機能のため移動レンズ４１を前後に動かす構成である。
　また、移動レンズユニット４０に設けられるリニアアクチュエータの構成は、内視鏡の機能、例えば、湾曲部９を湾曲するための湾曲操作ワイヤを牽引弛緩するためのものや、側視／斜視内視鏡の先端部１０に設けられる処置具起上台を起伏させる操作ワイヤを牽引弛緩するためのものにも転用することができる。
（変形例）
　内視鏡用リニアアクチュエータである移動レンズユニット４０は、以下に例示する種々の変形例の構成としてもよい。　
（第１の変形例）
　図９は、第１の変形例の２つのコイルと制御部を模式的に示す図、図１０は第１の変形例の移動枠が前方に移動した状態の移動レンズユニットを示す断面図、図１１は第１の変形例の移動枠が後方に移動した状態の移動レンズユニットを示す断面図である。
　ここでの第１のコイル４４および第２のコイル４５は、図９に示すように、１系統の直列に接続された電気回路によって制御部２２から電流供給される。そして、第１のコイル４４および第２のコイル４５は、それぞれの巻き方向が逆方向に設定されて固定枠４３の外周に並設するように巻回形成されている。
　また、第１のコイル４４および第２のコイル４５には、巻回方向が逆であるため、所定の方向の電流が供給されると、前方側となる先端側と後方側となる基端側のＳＮ極性が逆に磁性される。
　以上のように構成された移動レンズユニット４０は、制御部２２から第１のコイル４４および第２のコイル４５に所定の一方向の電流が供給されて通電されると、図１０に示すように、第１のコイル４４が永久磁石４６と同じ極性に磁化し、第２のコイルが永久磁石４６と逆の極性に磁化する。
　そのため、前方側のヨーク４７の磁力が強まり、永久磁石４６の後方側の磁力が打ち消されて後方側のヨーク４８の磁力が弱まる。
　これにより、磁性体から形成された移動枠４２は、磁力が強まった前方側のヨーク４７からの引力に加え、後方側のヨーク４８の磁力が弱まることで、前方側のヨーク４７に引き寄せられて物体側の前方側（矢印Ｆ方向）に移動する。そして、移動枠４２は、前端がストッパ４９ａに当接して静止する。
　一方、移動レンズユニット４０は、制御部２２から第１のコイル４４および第２のコイル４５に上記所定の一方向とは逆の他方向の電流が供給されて通電されると、図１１に示すように、第１のコイル４４が永久磁石４６と逆の極性に磁化し、第２のコイルが永久磁石４６と同じ極性に磁化する。
　そのため、永久磁石４６の前方側の磁力が打ち消されて前方側のヨーク４７の磁力が弱まり、後方側のヨーク４８の磁力が強まる。
　これにより、磁性体から形成された移動枠４２は、磁力が強まった後方側のヨーク４８からの引力に加え、前方側のヨーク４７の磁力が弱まることで、後方側のヨーク４８に引き寄せられて像側の後方側（矢印Ｂ方向）に移動する。そして、移動枠４２は、後端がストッパ４９ｂに当接して静止する。
　以上に説明したように、本変形例の内視鏡用リニアアクチュエータである移動レンズユニット４０は、第１のコイル４４および第２のコイル４５への通電方向を切り替えることで、移動レンズ４１を保持する移動枠４２を前後（Ｆ－Ｂ方向）に進退駆動する。
　このような構成としても、移動レンズユニット４０は、上述の作用効果が得られると共に、移動レンズ４１を保持する移動枠４２をより確実に前後に移動させることができる構成となる。
　なお、図６に示したような、第１のコイル４４および第２のコイル４５が異なる回路で制御部２２から個別に電流が供給される構成においては、第１のコイル４４を永久磁石４６と同じ極性に磁化し、第２のコイルを永久磁石４６と逆の極性に磁化するように制御部２２による通電制御を行うようにして、移動枠４２を物体側の前方側に移動するよう構成してもよい。
　そして、移動枠４２を像側の後方側に移動する場合、第１のコイル４４を永久磁石４６と逆の極性に磁化し、第２のコイルを永久磁石４６と同じ極性に磁化するように制御部２２による通電制御を行う。
（第２の変形例）
　図１２は、第２の変形例の移動レンズユニットの外観を示す斜視図、図１３は第２の変形例の移動レンズユニットを示す断面図である。
　図１２に示すように、移動レンズユニット４０は、板状の永久磁石５１，５２を第１のコイル４４および第２のコイル４５の、ここでは上下方向に積層された構成としてもよい。すなわち、永久磁石５１と永久磁石５２とは、光軸Ｏを対称軸とみなした時に、線対称に配置される。なお、ここでのヨーク４７，４８は、永久磁石５１，５２の形状に合わせて外形矩形状となっている。
　その他の構成は、上述の実施の形態と同じである。このような構成とすることで、移動レンズユニット４０は、より小型化することができる。
（第３の変形例）
　図１４は、第３の変形例の移動レンズユニットの外観を示す斜視図、図１５は第３の変形例の移動レンズユニットを示す断面図である。
　図１４および図１５に示すように、移動レンズユニット４０は、断面円弧状の２つの永久磁石５３，５４を第１のコイル４４および第２のコイル４５のここでは上下方向に積層された構成としてもよい。すなわち、永久磁石５１と永久磁石５２とは、光軸Ｏを対称軸とみなした時に、線対称に配置される。なお、ここでのヨーク４７，４８も、永久磁石５１，５２の形状に合わせたものとなっている。
　その他の構成は、上述の実施の形態と同じである。このような構成としても、移動レンズユニット４０は、より小型化することができる。
（第４の変形例）
　図１６は、第４の変形例の移動レンズユニットの外観を示す斜視図、図１７は第４の変形例の移動レンズユニットを示す断面図である。
　図１６および図１７に示すように、移動レンズユニット４０は、断面円弧状の１つの永久磁石５３を第１のコイル４４および第２のコイル４５の上部に積層した構成としてもよい。
　その他の構成は、上述の実施の形態と同じである。このような構成とすることで、移動レンズユニット４０は、さらに小型化することができる。
（第５の変形例）
　図１８は、第５の変形例の移動レンズユニットの外観を示す斜視図、図１９は第５の変形例の移動レンズユニットを示す断面図である。
　図１８および図１９に示すように、移動レンズユニット４０は、断面略半円状の１つの永久磁石５５を第１のコイル４４および第２のコイル４５の上部側から積層した構成としてもよい。
　その他の構成は、上述の実施の形態と同じである。このような構成としても、移動レンズユニット４０を小型化することができる。
　なお、本実施の形態では、軟性内視鏡を例示しているが、これに限定されることなく、外科用の硬性内視鏡、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。
　本発明によれば、従来よりも短尺化して小型でき、組立性を向上させた内視鏡用リニアアクチュエータ、内視鏡用光学ユニットおよび内視鏡を提供することができる。
　本出願は、２０１７年８月４日に日本国に出願された特願２０１７－１５１５６４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。

Claims (8)

  1. 　撮像光学系と、
    　磁性体から形成され、前記撮像光学系を構成する少なくとも一つのレンズを保持する移動枠と、
    　前記移動枠が進退自在に内部に設けられ、非磁性体から形成された固定枠と、
    　前記固定枠の外表面に巻回形成され、長手軸方向に並設された２つのコイルと、
    　前記２つのコイルに重畳するように積層配置された永久磁石と、
    　前記永久磁石および前記２つのコイルの前後に配設された２つのヨークと、
    　を具備することを特徴とする内視鏡用リニアアクチュエータ。
  2. 　前記移動枠は、移動レンズを保持することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用リニアアクチュエータ。
  3. 　前記２つのコイルは、前記固定枠への巻回方向が同一方向であって、それぞれ個別に電流が供給される異なる回路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用リニアアクチュエータ。
  4. 　前記２つのコイルは、前記固定枠への巻回方向が逆向きであって、直列回路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用リニアアクチュエータ。
  5. 　前記永久磁石は、前記２つのコイルの全周を覆うように配設される筒状であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用リニアアクチュエータ。
  6. 　前記永久磁石を２つ有し、
    　２つの前記永久磁石が前記撮像光学系の光軸に対して対称の位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用リニアアクチュエータ。
  7. 　請求項１に記載の内視鏡用リニアアクチュエータを備えたことを特徴とする内視鏡用光学ユニット。
  8. 　請求項７に記載の内視鏡用光学ユニットが挿入部の先端部に配設されていることを特徴とする内視鏡。
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