CN106413507B - 光纤扫描器、照明装置以及观察装置 - Google Patents

Abstract

能够使框体充分接近压电元件，能够实现细径化。提供一种光纤扫描器(1)，该光纤扫描器(1)具有：光纤(2)，其引导照明光；压电元件(4)，其配置于该光纤(2)的长度轴方向的中途位置，通过弯曲振动而使光纤(2)的出射端(2a)在与长度轴交叉的方向上移位；配线部(5)，其在该压电元件(4)与光纤(2)之间，与压电元件(4)电接合；筒状的导电性的框体(6)，其具有收纳压电元件(4)和光纤(2)的内孔；以及保持部(7)，其固定该框体(6)和压电元件(4)并且使两者电导通。

Description

光纤扫描器、照明装置以及观察装置

技术领域

本发明涉及光纤扫描器、照明装置以及观察装置。

背景技术

以往，公知有通过压电元件的弯曲振动使光纤的出射端移位从而使照明光进行扫描的光纤扫描器(例如，参照专利文献1。)，其中，光纤对来自光源的光进行引导。

该光纤扫描器形成为：将平板状的压电元件固定于使光纤贯穿的四方筒状的导电性的套圈的四个外表面上，使套圈处于共同的接地电位，通过使电流从固定在从光纤处观察时位于径向外方的压电元件的表面上的引线经由压电元件流向套圈，而驱动压电元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5452781号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1的光纤扫描器中配置有用于将引线固定在压电元件的表面上的焊料等接合部，尤其在小型的光纤扫描器的情况下，接合部的大小相对于套圈占据比较大的空间，因此在对周围进行包围的框体是金属制的情况下，由于必须避免框体与接合部的接触，因而无法缩小框体的内径尺寸，难以实现细径化。

本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于，提供能够使框体充分接近压电元件从而能够实现细径化的光纤扫描器、照明装置以及观察装置。

用于解决课题的手段

为了达成上述目的，本发明提供以下的手段。

本发明的一个方式是一种光纤扫描器，该光纤扫描器具有：光纤，其引导照明光；压电元件，其配置于该光纤的长度轴方向的中途位置，通过弯曲振动而使光纤的出射端在与长度轴交叉的方向上移位；配线部，其在该压电元件与所述光纤之间，与所述压电元件电接合；筒状的导电性的框体，其具有收纳所述压电元件和所述光纤的内孔；以及保持部，其固定该框体和所述压电元件并且使两者电导通。

根据本方式，从配线部供给的电流从压电元件的光纤侧在厚度方向上流向框体侧，经由使框体与压电元件电导通的保持部而流向框体。由此，能够使压电元件以与电流的大小和周期对应的形态、以保持部为振动的波节而进行弯曲振动，从而使光纤的出射端在与长度轴交叉的方向上移位。在该情况下，由于压电元件的框体侧的表面与框体的内表面为相同电位，因此即使接触也不会发生短路，从而能够使它们充分接近。即，能够使框体的内孔的内表面接近压电元件直至成为允许使光纤的出射端产生期望的振幅的移位所需的压电元件的振动的间隙，从而能够实现充分的细径化。

在上述的方式中，也可以是，所述光纤扫描器具有筒状的由电绝缘材料构成的振动传递部件，该振动传递部件具有供所述光纤贯穿的贯穿孔，在贯穿有所述光纤的所述振动传递部件的外表面上粘接有所述压电元件。

这样，压电元件的弯曲振动经由振动传递部件传递给光纤，能够使光纤的出射端更可靠地移位。能够通过由电绝缘材料构成的振动传递部件而使与各压电元件连接的配线部彼此绝缘。

并且，在上述方式中，也可以是，在所述振动传递部件的与所述压电元件的粘接面上设置有收纳所述配线部与所述压电元件的接合部的凹部。

这样，由于用于使配线部与压电元件接合的接合部收纳在设置于振动传递部件的凹部中，因此防止因接合部的膨胀而导致框体的内孔的直径尺寸被限制，从而能够实现细径化。

并且，在上述方式中，也可以是，所述配线部呈薄膜状形成于所述光纤的表面上，所述压电元件隔着所述配线部与所述光纤接合。

这样，由于不使振动传递部件夹在光纤的表面与压电元件之间，配线部也由薄膜构成，因此将外形尺寸抑制在最小限度，从而能够实现细径化。

并且，在上述方式中，也可以是，所述保持部通过从径向外方朝向内方按压所述框体使其变形而形成的铆接部。

这样，通过形成在将包含光纤和压电元件在内的组装体收纳于框体内的状态下从外部按压框体使其变形而成的铆接部，能够简易地制造。

并且，在上述方式中，也可以是，所述保持部填充于所述框体与所述压电元件的间隙的导电性的粘接剂。

这样，能够通过在将包含光纤和压电元件在内的组装体收纳于框体内的状态下仅向框体与压电元件的间隙填充导电性的粘接剂便形成保持部，能够简易地制造。

并且，在上述方式中，也可以是，所述保持部具有贯穿孔和嵌合部，该贯穿孔供所述压电元件与所述光纤的组装体嵌合，该嵌合部与所述框体的所述内孔嵌合。

这样，通过使包含压电元件和光纤在内的组装体贯穿于保持部的贯穿孔并使嵌合部嵌合于框体的内孔，能够简易地制造。

并且，本发明的另一方式提供一种照明装置，该照明装置具有：光源，其产生照明光；以及上述任意的光纤扫描器，其使来自该光源的照明光进行扫描。

并且，本发明的另一方式是一种观察装置，该观察装置具有：上述照明装置；以及光检测部，其对通过向被摄体照射来自该照明装置的照明光而从被摄体返回的返回光进行检测。

发明效果

根据本发明，能够实现能够使框体与压电元件充分接近从而能够实现细径化这样的效果。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的光纤扫描器的纵剖视图。

图2是从基端侧观察图1的光纤扫描器时的横剖视图。

图3是对构成图1的光纤扫描器的套圈与压电元件的关系进行说明的立体图。

图4是示出图1的光纤扫描器的第一变形例的局部横剖视图。

图5是示出图1的光纤扫描器的第二变形例的横剖视图。

图6是示出图1的光纤扫描器的第三变形例的光纤的立体图。

图7是示出使用了图6的光纤的光纤扫描器的横剖视图。

图8是示出图1的光纤扫描器的第四变形例的纵剖视图。

图9是示出图1的光纤扫描器的第四变形例的局部纵剖视图。

图10是示出用于图9的光纤扫描器的保持部的立体图。

图11是示出本发明的一个实施方式的照明装置的纵剖视图。

图12是示出本发明的一个实施方式的观察装置的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式的光纤扫描器1进行说明。

如图1所示，本实施方式的光纤扫描器1具有：光纤2，其引导照明光；四棱柱状的套圈(振动传递部件)3，其具有供该光纤2贯穿的贯穿孔3a；四个压电元件4，它们分别固定于该套圈3的四个外表面上；引线5，其向各压电元件4供给电力；圆筒状的框体6，其收纳压电元件4、套圈3以及光纤2的组装体；以及保持部7，其对该框体6和组装体进行固定。

在光纤2的一端连接有未图示的光源，另一端连接有将来自光源的照明光射出的出射端2a。

压电元件4是在平行的两个电极4a、4b之间夹着压电材料而构成的，极化方向被设定为沿着厚度方向这一方向。

套圈3由电绝缘性的弹性材料构成。在四个压电元件4中，使配置于隔着套圈3而对置的外表面上的两个压电元件4的极化方向一致而由粘接剂固定，以使得成对地产生相同的弯曲振动。由此，两对压电元件4能够分别产生相互垂直的方向的弯曲振动。

如图3所示，引线5通过导电性粘接剂或焊料而与压电元件4的粘接于套圈3的一侧的电极4a、4b接合。在图中，标号5a是引线5的绝缘外皮。并且，标号8是由导电性粘接剂的块或焊料的凸点(fillet)构成的接合部。

在套圈3的四个外表面上分别设置有凹部9，该凹部9在安装压电元件4时能够在与引线5的接合部8对应的位置上收纳接合部8。如图1和图2所示，在凹部9内填充有一部分用于将压电元件4粘接于套圈3的粘接剂10，从而填埋了凹部9与接合部8之间的间隙。

圆筒状的框体6由导电性材料构成，被设定为接地电位。并且，框体6在其长度方向的中途位置，在周向上等间隔地四个部位具有贯穿孔6b，该贯穿孔6b在径向上从内孔6a贯穿至框体6的外表面。

保持部7是通过在套圈3与压电元件4的组装体收纳于框体6的内孔6a内的状态下使从框体6的贯穿孔6b注入到框体6的内孔6a的导电性粘接剂11固化而构成的。由此，保持部7使组装体相对于框体6固定并且使压电元件4的径向外侧的电极4a(4b)与框体6电导通。

并且，在图1所示的例子中，保持部7在压电元件4的长度方向的大致中央处将压电元件4与框体6接合，该位置是作为压电元件4的弯曲振动的波节的位置。

对这样构成的本实施方式的光纤扫描器1的作用进行说明。

要想使本实施方式的光纤扫描器1工作，需要使来自未图示的电源的照明光入射到光纤2，并使在光纤2内引导来的照明光从出射端2a射出。

而且，能够通过经由引线5向压电元件4的电极4a、4b之间施加振动的电压，而使压电元件4根据电压的振动的周期和振幅进行弯曲振动。

由于压电元件4在其弯曲振动的波节处被保持部7固定于框体6，因此能够不阻碍振动地进行弯曲振动。

压电元件4的弯曲振动经由弹性体所构成的套圈3而传递给支承于贯穿孔3a内部的光纤2。而且，通过使光纤2弯曲振动，能够使出射端2a在与长度轴交叉的方向上移位。

由于压电元件4设置有两对，以使得在相互垂直的方向上弯曲振动，因此通过向不同的压电元件4对施加不同振动模式的电压来调节振动的相位和振幅，能够使光纤2的出射端2a按照期望的轨迹移位，从而能够使从出射端2a射出的照明光沿着追随出射端2a的移动轨迹的轨迹而进行扫描。

在该情况下，根据本实施方式的光纤扫描器1，由于将引线5与套圈3侧的电极4a(4b)连接，且将框体6设定为接地电位，因此可以不用担心引线5的接合部8与框体6的短路。由于将引线5与压电元件4接合的接合部8收纳于设置在套圈3上的凹部9内，因此也不存在比压电元件4向径向外方在物理上突出的部分。

因此，能够使框体6的内孔6a的内径尺寸缩小到不阻碍压电元件4的弯曲振动的程度。由于压电元件4的弯曲振动所导致的移位是微米级的，因此能够将框体6的内径和外径尺寸缩小到极限，从而实现细径化。

并且，根据本实施方式，由于将保持部7配置于压电元件4的长度方向的中途位置，因此与以往使压电元件4和套圈3支承在其长度方向的端部的情况相比，也能够缩短光纤扫描器1的长度轴方向的尺寸。由此，在用于内窥镜的插入部的前端的情况下，减小了配置在比关节靠前端的位置的硬质部分的尺寸，在狭窄的体腔内也能够确保较宽的动作范围。

另外，在本实施方式中，将压电元件4分别配置于套圈3的四个面上，通过两对四个压电元件4而产生两个相互垂直的方向的弯曲振动，但也可以取而代之，如图4所示，仅将两个压电元件4固定于套圈3的垂直的两个面上。

并且，作为套圈3，除了四方筒状的形态之外还可以像图5所示那样采用具有圆筒状的形态的部件。在该情况下，能够通过粘接剂10将套圈3和压电元件4稳定地固定。能够高精度地加工圆柱状的套圈3。

另外，在该情况下，也可以取代两对四个压电元件4而采用在相互垂直的方向上弯曲振动的两个压电元件4。

并且，在本实施方式中，将套圈3配置于光纤2与压电元件4之间，但也可以取而代之，如图6和图7所示，将压电元件4直接粘接在光纤2的外周面上。在该情况下，作为配线部取代引线5而像图6所示那样预先在光纤2的外表面上按照在长度轴方向上延伸的细长的图案在周向上隔着间隔地形成多个由导电性材料构成的薄膜12，通过由导电性粘接剂构成的接合部8将压电元件4粘接于与各薄膜12对应的位置即可。

这样，具有能够省略套圈3所需的空间并且能够实现进一步的细径化的优点。

作为薄膜12例如可以通过基于电镀析出处理或溅射法的薄膜形成、导电性粘接剂的涂敷等而形成。薄膜12可以涂布于光纤2的包覆层外表面上，也可以形成于通常用作光纤2的保护层的树脂涂层的表面上。

并且，在本实施方式中，作为保持部7采用了通过导电性粘接剂11使压电元件4的电极4a(4b)与框体6电导通且相互在机械上固定的方法，但也可以取而代之，如图8所示，从外侧向径向内方按压框体6的一部分而形成铆接部6c，使与该铆接部6c对应的内孔6a内表面与压电元件4的电极4a(4b)紧密接触而一次性实现两者的电导通和相互的机械性固定。另外，由于压电元件4很脆，因此也可以在电极4a、4b表面上粘贴未图示的导电性膜以分散在铆接时作用于压电元件4的应力。

并且，作为保持部，也可以如图9和图10所示，采用具有嵌合部13a和贯穿孔13b的保持部13，该嵌合部13a与该框体6的内孔6a内表面嵌合，该贯穿孔13b嵌合有包含压电元件4和光纤2在内的组装体。由此，也能够使压电元件4的长度方向的中途位置相对于框体6固定，能够缩短光纤扫描器1的轴向长度。

另外，如图11所示，本实施方式的光纤扫描器1也可以应用于具有聚光透镜14和光源15的照明装置16，该聚光透镜14在堵塞框体6的前端开口的位置上使从光纤2的出射端2a射出的照明光会聚，该光源15向光纤2供给照明光。

来自光源15的照明光在从光纤2的出射端2a射出时由聚光透镜14会聚，能够使形成在观察对象上的点光进行扫描。

并且，如图12所示，本实施方式的光纤扫描器1还可以应用于具有受光光纤17和光检测部18的观察装置19，该受光光纤17在框体6的外周沿周向排列有多个，该光检测部18检测该受光光纤17所接受的返回光。

通过受光光纤17接受从光纤扫描器1所扫描的点光的扫描位置返回的返回光(反射光或荧光等)并通过光检测部18检测其强度。由此，通过使照明光的扫描位置与返回光的强度对应地进行存储，能够取得观察对象的图像。

根据本实施方式的照明装置16和观察装置19，由于光纤扫描器1构成为极细径，因此作为照明装置16和观察装置19也能够构成为极细径，还能够容易地导入到血管等较细的器官内而进行照明或观察。

标号说明

1：光纤扫描器；2：光纤；2a：出射端；3：套圈(振动传递部件)；3a：贯穿孔；4：压电元件；5：引线(配线部)；6：框体；6a：内孔；6c：铆接部；7：保持部；8：接合部；9：凹部；11：导电性粘接剂(粘接剂)；12：薄膜(配线部)；13a：嵌合部；13b：贯穿孔；15：光源；16：照明装置；18：光检测部；19：观察装置。

Claims (9)

1.一种光纤扫描器，其具有：

光纤，其引导照明光；以及

压电元件，其配置于该光纤的长度轴方向的中途位置，通过弯曲振动而使光纤的出射端在与长度轴交叉的方向上移位，

其特征在于，所述光纤扫描器还具有：

配线部，其在该压电元件与所述光纤之间，与所述压电元件电接合；

筒状的导电性的框体，其具有收纳所述压电元件和所述光纤的内孔；以及

保持部，其固定该框体和所述压电元件并且使两者电导通。

2.根据权利要求1所述的光纤扫描器，其中，

所述光纤扫描器具有筒状的由电绝缘材料构成的振动传递部件，该振动传递部件具有供所述光纤贯穿的贯穿孔，

在贯穿有所述光纤的所述振动传递部件的外表面上粘接有所述压电元件。

3.根据权利要求2所述的光纤扫描器，其中，

在所述振动传递部件的与所述压电元件的粘接面上设置有收纳所述配线部与所述压电元件的接合部的凹部。

4.根据权利要求1所述的光纤扫描器，其中，

所述配线部呈薄膜状形成于所述光纤的表面上，

所述压电元件隔着所述配线部与所述光纤接合。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光纤扫描器，其中，

所述保持部是通过从径向外方朝向内方按压所述框体使其变形而形成的铆接部。

6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光纤扫描器，其中，

所述保持部是填充于所述框体与所述压电元件的间隙的导电性的粘接剂。

7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光纤扫描器，其中，

所述保持部具有贯穿孔和嵌合部，该贯穿孔供所述压电元件与所述光纤的组装体嵌合，该嵌合部与所述框体的所述内孔嵌合。

8.一种照明装置，其具有：

光源，其产生照明光；以及

权利要求1至7中的任意一项所述的光纤扫描器，其使来自该光源的照明光进行扫描。

9.一种观察装置，其具有：

权利要求8所述的照明装置；以及

光检测部，其对通过向被摄体照射来自该照明装置的照明光而从被摄体返回的返回光进行检测。