CN105188502B - 光纤扫描仪、照明装置及观察装置 - Google Patents

Abstract

本发明能够实现光纤的均匀的振动，得到期望的扫描轨迹。本发明提供一种光纤扫描仪(1)，该光纤扫描仪具有：光纤(6)；其对光进行引导；振动产生部(10)，在从该光纤(6)的出射端(6b)向基端侧隔开规定的间隔的位置的光纤(6)的外周面上，沿周向隔开相等间隔配置多个该振动产生部，使光纤(6)的出射端(6b)在多个方向振动；以及振动衰减部件(8)，其至少配置在振动产生部(10)的基端侧的端部和光纤(6)的出射端(6b)之间的任意一个位置，该振动衰减部件(8)具有围绕光纤(6)的轴线而相同的旋转体形状。

Description

光纤扫描仪、照明装置及观察装置

技术领域

本发明涉及光纤扫描仪、照明装置及观察装置。

背景技术

以往，已知通过使光纤的出射端振动来扫描所射出的光的光纤扫描仪(例如，参照专利文献1)。

该光纤扫描仪具有：圆柱状的压电元件(PZT管)，使光纤在该压电元件中穿通，并使出射端从一端突出；以及电极，其配置在该压电元件的表面，从压电元件突出的光纤的根部利用粘接剂被固定在压电元件的端部上。在该光纤扫描仪中，压电元件的弯曲振动通过粘接剂传递给光纤。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2011－217835号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，由于粘接剂是弹性体，因而压电元件的弯曲振动衰减而传递给光纤。在这种情况下，在粘接剂的形状不均匀时，传递给光纤的振动的衰减程度根据振动的方向而不同，例如难以使光纤的末端以描画平滑的螺旋形状的轨迹的方式进行振动。

本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种光纤扫描仪、照明装置及观察装置，能够实现光纤的均匀的振动，并得到期望的扫描轨迹。

用于解决问题的手段

为了达到上述目的，本发明提供以下的单元。

本发明的一个方式提供光纤扫描仪，该光纤扫描仪具有：光纤；其对光进行引导；振动产生部，在从所述光纤的出射端向基端侧隔开规定的间隔的位置的所述光纤的外周面上，沿周向隔开相等间隔配置有多个该振动产生部，该振动产生部使所述光纤的出射端在多个方向振动；以及振动衰减部件，其至少配置在所述振动产生部的基端侧的端部和所述光纤的出射端之间的任意位置，该振动衰减部件具有围绕所述光纤的轴线而相同的旋转体形状。

根据本方式，通过使振动产生部进行动作，使光纤的出射端振动，能够使在光纤内被导光并从出射端射出的光在被摄体上沿着二维轨迹进行扫描。在这种情况下，在振动产生部产生的振动传递给光纤并在端面等反射时，一部分的振动能量的相位变化，派生出各种方向的振动。

根据本方式，通过在振动产生部和出射端之间配置的振动衰减部件进行衰减，由此能够仅保留基于振动产生部的振动激励方向的振动。并且，在这种情况下，通过由围绕光纤的轴线而相同的旋转体形状构成的振动衰减部件，使在光纤中派生出来的各种相位的振动均等地衰减，因而能够防止光纤内的振动的相位出现偏差，使光以期望的扫描形式稳定地进行扫描。

在上述方式中也可以是，所述振动衰减部件沿着从所述振动产生部到所述出射端之间的所述光纤的全长而配置。

这样，能够使振动产生部的振动激励方向以外的振动最大限度地衰减。

另外，在上述方式中也可以是，所述振动衰减部件从与所述振动产生部相邻的位置配置到所述光纤的长度方向的中途位置。

这样，能够降低因与振动产生部相邻的位置处的光纤的振动而引起的应力集中，提高耐久性。

另外，在上述方式中也可以是，所述振动衰减部件在与所述振动产生部的位置对应的周向位置沿周向隔开间隙而被分割。

这样，振动产生部的振动激励方向的振动在传播给光纤时因振动衰减部件之间的间隙而不会衰减，因而能够更高效地使光纤振动。

另外，本发明的另一个方式提供照明装置，该照明装置具有上述任意一项的光纤扫描仪、和产生被该光纤扫描仪扫描的光的光源部。

根据本方式，由通过光纤扫描仪的振动产生部而进行振动的光纤对从光源部产生的光进行引导，并使光从出射端射出，由此能够使光二维地扫描被摄体。在这种情况下，因振动衰减部而光纤的振动的相位不会出现偏差，能够按照期望的轨迹稳定地照射光。

另外，本发明的另一个方式提供观察装置，该观察装置具有上述照明装置和光检测部，该光检测部检测由该照明装置对被摄体照射光而从被摄体返回的返回光。

根据本方式，由于通过照明装置按照期望的轨迹照射光，因而能够使光检测器检测出的返回光的产生位置高精度地对应，能够防止图像的变形，提高观察精度。

发明效果

根据本发明，发挥能够实现光纤的均匀振动、得到期望的扫描轨迹的效果。

附图说明

图1是将示出本发明的一实施方式的光纤扫描仪、照明装置及观察装置的一部分剖切而得到的侧视图。

图2是示出图1的光纤扫描仪的主视图。

图3是示出图1的光纤扫描仪的立体图。

图4是示出图1的光纤扫描仪的变形例的立体图。

图5是示出图1的光纤扫描仪的另一变形例的立体图。

图6是示出图1的光纤扫描仪的另一变形例的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的一实施方式的光纤扫描仪1、照明装置2及观察装置3。

本实施方式的观察装置3如图1所示具有照明装置2和观察光学系统4。

照明装置2具有产生照明光的光源部5和本实施方式的光纤扫描仪1，光纤扫描仪1对在该光源部5产生的照明光进行导光并扫描。

如图1～图3所示，光纤扫描仪1具有：光纤6，其使来自光源部5的照明光从基端侧的入射端6a入射，并沿长度方向引导光使光从末端的出射端6b射出；振动产生部7，其使该光纤6的出射端6b在与长轴相交的方向上振动；以及振动衰减部件8，其使所产生的振动衰减。

振动产生部7具有由导电性的金属材料构成的弹性部9、和被固定于该弹性部9的压电元件10。弹性部9具有如下形状：沿着一端具有圆形的凸缘部9a的正四方柱的长轴形成有能够供光纤6穿通的穿通孔9b。

压电元件10形成为平板状，在厚度方向的两端面设有电极10a、10b，以使一个电极10a与弹性部9的正四方柱部分的各个侧面电接触的状态被固定。如图2的箭头所示，在隔着光纤6而对置的位置配置的压电元件10以使它们的极化方向朝向相同方向的方式配置。

各个压电元件10的另一个电极10b与导线11连接，导线11供给用于驱动该压电元件10的电压信号。在隔着光纤6而对置的位置配置的压电元件10与供给相同相位的电压信号的导线11连接。

振动衰减部件8是沿着全周覆盖从弹性部9突出的光纤6的外表面的圆筒部件，由具有挠性的树脂材料构成。如图2所示，振动衰减部件8具有均匀的圆环状的横截面形状，并且是在光纤6的全周方向具有相同的机械特性的形状，即具有围绕光纤6的长轴的旋转体形状。

如图1所示，观察光学系统4具有在收纳光纤扫描仪1的筒状的观察装置主体12的外周沿周向排列了多个的检测用的光纤13。光纤13的入射端13a朝向光纤6的出射端6b侧而被固定。因此，通过使从光纤扫描仪1的光纤6的出射端6b射出的照明光照射被摄体，使返回到观察装置3侧的返回光例如反射光和荧光在多个光纤13的入射端13a被接受，并通过在观察装置主体12的基端侧配置的未图示的光检测器进行检测。

下面，说明这样构成的本实施方式的光纤扫描仪1、照明装置2和观察装置3的作用。

使照明装置2进行动作并向被摄体照射照明光，以便使用本实施方式的观察装置3进行被摄体的观察。

在使照明装置2进行动作时，在光源部5产生的照明光通过光纤6被导光，从末端的出射端6b朝向被摄体射出。此时，通过驱动光纤扫描仪1，能够使出射端6b振动，能够使照明光二维地扫描被摄体。

通过向被摄体照射照明光，产生反射光和荧光等返回光并返回到观察装置3侧，因而在设于观察装置主体12的检测用的光纤13的入射端13a接受返回光，在基端侧的光检测器检测在光纤13a内传播过来的返回光。并且，与此同时将该返回光的强度信息与光纤扫描仪1对照明光的扫描位置相对应地进行存储。由此，能够取得被摄体的二维图像。

在这种情况下，光纤扫描仪1对构成振动产生部7的4个压电元件10施加交变电压，由此使光纤6的出射端6b进行二维振动。例如，将隔着光纤6而对置配置的压电元件10作为组，使相位相差90°对2组的压电元件10施加最大振幅以固定的周期呈正弦波状变化的正弦波状的电压信号，由此能够使出射端6b呈涡卷状振动，使照明光呈涡卷状扫描被摄体。

并且，在这种情况下，根据本实施方式的光纤扫描仪1，振动通过以覆盖光纤6的方式设置的振动衰减部件8而衰减。

振动衰减部件8具有以光纤6的长轴为中心的旋转体形状，因而其振动衰减效果沿着全周都是均等的。其结果是，在光纤6内派生的、振动产生部7的激励方向以外的方向的振幅较小的振动充分衰减，只有激励方向的振动在光纤6中传播。因此，能够抑制光纤6的振动的相位的偏差。

即，具有如下的优点：能够使光纤6的出射端6b以描画出准确追随通过导线11供给压电元件10的驱动信号的波形的平滑轨迹的方式进行振动。其结果是，根据本实施方式的光纤扫描仪1和照明装置2，例如能够使照明光准确按照期望的涡卷状的扫描轨迹进行扫描。并且，根据本实施方式的观察装置3，具有如下的优点：能够提高与检测出的返回光的强度对应的扫描位置的精度，能够构建没有变形的图像来提高观察精度。

另外，在本实施方式中振动衰减部件8形成为圆筒状，但也可以形成为其它任意的旋转体形状。只要是旋转体形状，能够使机械特性沿着全周方向均匀化，能够使激励方向以外的振动成分均匀地衰减，能够有效抑制振动的相位的偏差。

另外，在本实施方式中，以覆盖从弹性部9突出的光纤6的侧面整体的方式配置振动衰减部件8，但也可以用图4所示的方式替代，即在以仅使光纤6的末端部分地露出的方式覆盖光纤6的侧面的位置配置振动衰减部件8。另外，也可以如图5所示，仅在从弹性部9突出的光纤6中与弹性部9相邻的一部分位置配置振动衰减部件8。另外，也可以以仅使与弹性部9相邻的部分露出的方式配置振动衰减部件8。

振动衰减部件8也可以部分地配置在振动产生部的基端侧端部和出射端侧端部之间的中途位置。也可以从振动产生部内的中途位置配置到振动产生部在光纤6的出射端6b侧的端部。也可以从振动产生部内的中途位置配置到振动产生部在光纤6的出射端6b侧的端部和出射端6b之间的中途位置。还可以从振动产生部内的中途位置配置到光纤6的出射端6b。

振动衰减部件8也可以从振动产生部在光纤6的入射端6a侧的端部配置到振动产生部内的中途位置。也可以沿着从振动产生部在光纤6的入射端6a侧的端部到出射端6b侧的端部的全长进行配置。也可以从振动产生部在光纤6的入射端6a侧的端部配置到振动产生部在光纤6的出射端6b侧的端部和出射端6b之间的中途位置。还可以从振动产生部在光纤6的入射端6a侧的端部配置到光纤6的出射端6b。

振动衰减部件8也可以从光纤6的入射端6a和振动产生部在光纤6的入射端6a侧的端部之间的中途位置配置到振动产生部内的中途位置。也可以从光纤6的入射端6a和振动产生部在光纤6的入射端6a侧的端部之间的中途位置配置到振动产生部在光纤6的出射端6b侧的端部。也可以从光纤6的入射端6a和振动产生部在光纤6的入射端6a侧的端部之间的中途位置、配置到振动产生部在光纤6的出射端6b侧的端部和出射端6b之间的中途位置。还可以从光纤6的入射端6a和振动产生部在光纤6的入射端6a侧的端部之间的中途位置配置到光纤6的出射端6b。

振动衰减部件8也可以从光纤6的入射端6a配置到振动产生部内的中途位置。也可以从光纤6的入射端6a配置到振动产生部在光纤6的出射端6b侧的端部。还可以从光纤6的入射端6a配置到振动产生部在光纤6的出射端6b侧的端部和出射端6b之间的中途位置。

另外，在本实施方式中，振动衰减部件8形成为沿着全周覆盖光纤6的圆筒状，但也可以用图6所示的方式替代，即沿周向进行相等分割，形成为沿周向相互隔开间隙14配置的多个圆弧板状。在这种情况下，通过在与各个压电元件10对应的周向位置配置间隙14，可以不使各个压电元件10的激励方向的振动衰减，能够更高效地使光纤6振动。

标号说明

1光纤扫描仪；2照明装置；3观察装置；4观察光学系统；5光源部；6光纤；6b出射端；8振动衰减部件；10压电元件(振动产生部)；14间隙。

Claims (5)

1.一种光纤扫描仪，该光纤扫描仪具有：

光纤；其对光进行引导；

振动产生部，在从所述光纤的出射端向基端侧隔开规定的间隔的位置的所述光纤的外周面上，沿周向隔开相等间隔配置有多个该振动产生部，该振动产生部使所述光纤的出射端在多个方向振动；以及

振动衰减部件，其至少配置在所述振动产生部的基端侧的端部和所述光纤的出射端之间的任意位置，具有围绕所述光纤的轴线而相同的旋转体形状，使基于所述振动产生部的振动激励方向以外的振动衰减，保留该振动激励方向的振动，

所述振动衰减部件沿着从所述振动产生部到所述出射端之间的所述光纤的全长而配置。

2.一种光纤扫描仪，该光纤扫描仪具有：

光纤；其对光进行引导；

振动产生部，在从所述光纤的出射端向基端侧隔开规定的间隔的位置的所述光纤的外周面上，沿周向隔开相等间隔配置有多个该振动产生部，该振动产生部使所述光纤的出射端在多个方向振动；以及

振动衰减部件，其至少配置在所述振动产生部的基端侧的端部和所述光纤的出射端之间的任意位置，具有围绕所述光纤的轴线而相同的旋转体形状，使基于所述振动产生部的振动激励方向以外的振动衰减，保留该振动激励方向的振动，

所述振动衰减部件从与所述振动产生部相邻的位置配置到所述光纤的长度方向的中途位置。

3.一种光纤扫描仪，该光纤扫描仪具有：

光纤；其对光进行引导；

振动产生部，在从所述光纤的出射端向基端侧隔开规定的间隔的位置的所述光纤的外周面上，沿周向隔开相等间隔配置有多个该振动产生部，该振动产生部使所述光纤的出射端在多个方向振动；以及

振动衰减部件，其至少配置在所述振动产生部的基端侧的端部和所述光纤的出射端之间的任意位置，具有围绕所述光纤的轴线而相同的旋转体形状，使基于所述振动产生部的振动激励方向以外的振动衰减，保留该振动激励方向的振动，

所述振动衰减部件在与所述振动产生部的位置对应的周向位置沿周向隔开间隙而被分割。

4.一种照明装置，该照明装置具有：

权利要求1～3中任意一项所述的光纤扫描仪；以及

光源部，其产生被该光纤扫描仪扫描的光。

5.一种观察装置，该观察装置具有：

权利要求4所述的照明装置；以及

光检测部，其检测由所述照明装置对被摄体照射光而从被摄体返回的返回光。