CN107615132B - 光扫描装置、影像装置和tof型分析装置 - Google Patents

光扫描装置、影像装置和tof型分析装置 Download PDF

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Abstract

本发明目的在于提供能够进一步提高扫描性能的技术。本发明的一个方式的光扫描装置，其特征在于，包括：扫描部，其具有对入射的光进行引导以使其从射出端射出的光波导，和产生振动以使上述射出端振动的振动部；和信号传输部，其对上述扫描部传输信号，使上述扫描部扫描对象物，上述扫描部具有用弹性部件将上述振动部的上述射出端侧的端面与上述光波导粘接的第一粘接兼振动衰减部。

Description

光扫描装置、影像装置和TOF型分析装置
技术领域
本发明涉及光扫描装置、影像装置和TOF型分析装置。
背景技术
随着影像装置的小型化，要求光扫描装置的小型化和性能提高。
在专利文献1中，公开了关于光纤扫描仪的技术。在该文献的段落0017中记载了：“光纤扫描仪1如图1～图3所示，具有：使来自光源部5的照明光从基端侧的入射端6a入射，在长度方向上导光，从前端的射出端6b射出的光纤6；使该光纤6的射出端6b在与长轴交叉的方向上振动的振动发生部7；和使产生的振动衰减的振动衰减部件8。”。另外，在段落0021中记载了：“振动衰减部件8是从弹性部9突出的覆盖光纤6的外表面整周的圆筒部件，由具有可挠性的树脂材料构成。振动衰减部件8如图2所示具有均等的圆环状的横截面形状，具有在光纤6的整周方向上具有相同的机械特性的形状，即绕光纤6的长轴的旋转体形状。”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-180317号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在由振动部对光纤等光波导施加振动的情况下，存在传导至光波导以外的部分的振动成为外部干扰振动而传播至光波导的情况，对光波导的扫描精度造成影响。
专利文献1的技术中，振动衰减部件是仅覆盖振动的光纤的形状，不能认为振动的衰减性能充分。另外，会成为成本和尺寸的增加的原因。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够使扫描性能进一步提高的技术。
用于解决问题的技术手段
本申请包括解决上述问题的多个技术手段，举其一例，如下所述。
为了解决上述问题，本发明的一个方式的光扫描装置的特征在于，包括：扫描部，其具有对入射的光进行引导以使其从射出端射出的光波导，和产生振动以使上述射出端振动的振动部；和信号传输部，其对上述扫描部传输信号，使上述扫描部扫描对象物，上述扫描部具有用弹性部件将上述振动部的上述射出端侧的端面与上述光波导粘接的第一粘接兼振动衰减部。
根据本发明，能够提供一种进一步提高扫描性能的技术。
上述以外的问题、结构和效果将通过以下实施方式的说明而明了。
附图说明
图1是表示具有光扫描装置的影像装置的功能模块的一例的图。
图2是表示光扫描装置的功能模块的一例的图。
图3是表示扫描部的结构的一例的剖视图。
图4是表示用与光波导的长度方向垂直的截面剖切振动部时的状态的一例的剖视图。
图5是表示第一变形例中的扫描部的结构的一例的剖视图。
图6是表示第二变形例中的扫描部的结构的一例的剖视图。
图7是表示第三变形例中的扫描部的结构的一例的剖视图。
图8是表示第三变形例中的扫描部的结构的其他例子的剖视图。
图9是表示第四变形例中的扫描部的结构的一例的剖视图。
图10是表示第五变形例中的扫描部的结构的一例的剖视图。
图11是第五变形例中的扫描部的A-A'截面概略图。
图12是表示照明部的结构的一例的概略图。
图13是表示照明部和受光部的结构的一例的概略图。
图14是表示TOF型分析装置中的照明部和受光部的结构例的概略图。
图15是表示作为头戴式显示器的影像装置的结构的一例的概略图。
图16是表示作为光相干断层测量装置的影像装置的结构的一例的概略图。
具体实施方式
以下基于附图说明本发明的实施方式的例子。
＜影像装置100的结构＞
图1是表示具有光扫描装置的影像装置100的功能模块的一例的图。影像装置100例如是相机和内窥镜等具有拍摄影像的功能的装置。或者，影像装置100是投影仪和头戴式显示器等具有投射影像的功能的装置。
影像装置100具有光扫描装置101、控制器102、驱动信号生成部103、图像信号处理部104、电力供给部105、存储介质106、传感部107、传感器输入输出部108、通信部109、通信输入输出部110、声音处理部111和声音输入输出部112。光扫描装置101是用光来扫描对象物的装置，详情后述。
控制器102统一地控制影像装置100整体。控制器102用CPU(Central ProcessingUnit)等中央运算装置实现其功能。驱动信号生成部103生成驱动影像装置100和光扫描装置101具有的后述的各处理部的信号。光扫描装置101按照驱动信号生成部103生成的驱动信号扫描对象物。
图像信号处理部104从光扫描装置101接受返回光的检测信号，生成表示对象物的图像。另外，图像信号处理部104按照指示使后述的存储介质106存储生成的拍摄图像。电力供给部105对影像装置100供给电力。
存储介质106存储影像装置100和光扫描装置101具有的处理部的处理所需的信息和生成的信息。存储介质106是RAM(Random Access Memory)或闪存等存储装置，起到暂时读取程序和数据的存储区域的作用。存储介质106包括HDD(Hard Disk Drive)、CD-R(Compact Disc-Recordable)、DVD-RAM(Digital Versatile Disk-Random AccessMemory)、和SSD(solid state drive)等能够写入和读取的存储介质和存储介质驱动装置等。另外，控制器102由按照在存储介质106中读取的程序来工作的CPU进行处理。
传感部107用传感器检测周围的状况。传感部107例如使用以下那样的传感器输入输出部108来检测状况，即：检测用户的姿势或朝向、动作的倾斜传感器和加速度传感器、检测用户的身体状况的视线传感器和温度传感器、检测用户的位置信息的GPS(GlobalPositioning System)传感器、或压敏传感器、静电电容传感器、条形码读取器等各传感器。
通信部109进行经由通信输入输出部110与未图示的网络的连接。通信部109例如使用Bluetooth(注册商标)、Wi-Fi(注册商标)、UHF(Ultra High Frequency)、或VHF(VeryHigh Frequency)等近距离或远距离无线通信或有线通信进行与其他未图示的信息处理终端的通信。声音处理部111使用作为声音输入输出部112的麦克风或耳机等声音输入输出部112接受声音的输入，或者进行声音的输出。
＜光扫描装置101的结构＞
图2是表示光扫描装置101的功能模块的一例的图。光扫描装置101具有驱动部120、连接器121、127、照明部122、信号传输部123、光波导124、扫描部125和受光部126。
驱动部120经由连接器121接受来自驱动信号生成部103的驱动信号，对信号传输部123和照明部122发送。照明部122具有光源，用来自驱动部120的驱动信号驱动光源。另外，照明部122表示使从光源发生的光聚合到光波导124的光学系统。
信号传输部123接受来自驱动部120的驱动信号并对扫描部125传输，使其扫描对象物。光波导124对照明部122发生的光进行引导，使其从射出端射出。另外，在影像装置100具有拍摄功能的情况下，光波导124接收因从射出端射出的光在对象物上反射而发生的返回光，将其引导到后述的受光部126。光波导124例如是光纤。
扫描部125具有光波导124的至少一部分和振动部，通过用驱动信号使振动部振动而使光波导124的射出端振动，扫描对象物，详情后述。受光部126检测由光波导124接收的返回光，经由连接器127对图像信号处理部104发送。另外，在影像装置100不具有拍摄功能的情况下，受光部126并非必要的。在图像信号处理部104中，使用检测出的返回光生成表示对象物的图像。
另外，光扫描装置101在上述影像装置100之外，也能够用于TOF(Time Of Flight，飞行时间)型分析装置。关于TOF型分析装置在后文中叙述。
＜扫描部125的结构＞
图3是表示扫描部125的结构的一例的剖视图。图3中的(A)是用与光波导124的长度方向平行的截面剖切扫描部125的剖视图。扫描部125具有光波导124的一部分，以及振动部130、扫描透镜131、支承部件132、壳体133和第一粘接兼振动衰减部134。
光波导124例如是单模或多模的光纤。光纤由外套层、包覆层和核心层构成，光被封闭在核心层内而进行传播。另外，也可以使用剥离了外套层的光纤作为光波导124。由此，能够使光扫描装置101整体小型化。
在拍摄图像的情况下，光波导124接收来自对象物的返回光，将其引导至受光部126。光波导124为了提高返回光的接收效率，可以使用多根光纤，也可以使用多核心型的光纤。
振动部130是发生振动的装置，例如是压电致动器、电磁致动器、或者静电致动器。本实施方式中，振动部130是在中心部为中空圆筒型的压电元件的内周或外周设置多个电极而构成的。振动部130与信号传输部123连接，基于从信号传输部123传输的驱动信号进行振动。在振动部130的中空部分中设置光波导124。
扫描透镜131是由玻璃或树脂形成的透镜。扫描透镜131是球面或非球面透镜，包括菲涅尔透镜和折射率分布型的GRIN(gradient index，梯度折射率)透镜等。透镜部可以与光波导124的射出端124a一体化。另外，扫描透镜131可以不是1片，而是多片。射出的光经由扫描透镜131照射对象物，由此能够进行对象物面的扫描。
支承部件132是将扫描部125支承于壳体133的部件。壳体133容纳扫描部125和信号传输部123。信号传输部123例如是离散电缆或同轴电缆、或者柔性印刷配线板，与振动部130的照明部122一侧的端面(光波导124的与射出端124a侧相反的方向的端面)连接。
本实施方式中，光波导124的射出端124a将后述的第一粘接兼振动衰减部134作为固定端呈悬臂状地突出。当使振动部130振动时，自由端即光波导124的射出端124a振动。因为该振动，从光波导124射出的光经由扫描透镜131照射到对象物面，进行扫描。
作为现有的扫描部125的结构的问题，可以列举在将振动部130与光波导124粘接固定的情况下，因为振动部130具有的压电元件的形状误差和应力导致的变形、或者粘接材料的形状误差和应力导致的变形等，来自光波导124的出射光不能描绘理想的轨迹，对扫描精度造成影响。在光波导124的射出端124a产生的振动和振动部130的振动向壳体133等扫描部125以外的部分传播，成为外部干扰振动再次到达光波导124的射出端124a。因为外部干扰振动，光波导124的射出端124a不能够与驱动信号对应地描绘理想的扫描轨迹，在投影或拍摄的图像中产生变形。
本实施方式中，为了吸收外部干扰振动，用具有弹性的粘接材料将振动部130的射出端124a侧的端面130a与光波导124粘接。由此，将振动部130与光波导124适当地固定，并且使外部干扰振动衰减以防止其再次到达射出端124a。
图3中的(B)是振动部130的射出端124a一侧的端面130a的放大图。第一粘接兼振动衰减部134由弹性部件形成。第一粘接兼振动衰减部134例如是紫外线硬化性的粘接剂。第一粘接兼振动衰减部134的硬度优选为依照JIS K 7215标准的硬度计测量硬度是A型硬度30以上，D型硬度85以下。低于该硬度时，会使振动成分过度衰减，难以得到充分的扫描量。
第一粘接兼振动衰减部134以填充光波导124的一部分的周围与中空的振动部130的端面130a之间的间隙的方式形成，由此将振动部130的端面130a与光波导124粘接。通过在振动部130的端面130a形成第一粘接兼振动衰减部134，能够将光波导124固定在振动部130上，防止光波导124在振动部130内弯曲，使振动部130的振动更加正确地向射出端124a传导。
本实施方式中，第一粘接兼振动衰减部134形成为朝向从振动部130的端面130a向射出端124a去的方向以具有规定厚度的方式隆起，使其成为覆盖光波导124的一部分的周围的形状。由此，能够抑制因光波导124的振动向振动部130方向返回而发生的外部干扰振动，同时将光波导124适当地固定在振动部130上。
令第一粘接兼振动衰减部134中的从端面130a到射出端134a侧的前端的距离为厚度T。第一粘接兼振动衰减部134隆起的厚度T过小时不能充分得到抑制外部干扰振动的效果，另一方面，当过厚时必要的振动成分的衰减也增大，不能得到充分的扫描量。出于以上观点，优选厚度T相对于振动部130的直径D在0.5D<T<2D的范围内。
通过本实施方式的第一粘接兼振动衰减部134的结构，能够使外部干扰振动衰减，并且将振动部130与光波导124适当地粘接，因此，与仅为了使外部干扰振动衰减而设置衰减部件的专利文献1的结构相比，有助于实现节省成本和装置小型化。
图4是表示用与光波导124的长度方向垂直的截面剖切振动部130的状态的一例的剖视图。振动部130是在中空的圆筒型的压电元件154的外周配置电极150、151、152、153而构成的。电极150、151、152、153也可以配置在压电元件154的内周。在压电元件154的中空部分中设置光波导124。图4所示的光波导124具有核心部124b。
各电极例如是具有与圆筒型的压电元件154的长度方向、即光波导124的长度方向平行的长边的大致矩形的形状。使相对的电极150与电极151、电极152与电极153分别成对，并施加正弦波的电压，由此使光波导124的自由端即射出端124a振动。另外，采用使施加于不同对的正弦波的相位偏差大致90度的波形，由此射出端124a以圆形轨道振动。另外，使施加的正弦波的振幅随时间变化，由此射出端124a描绘螺旋状的轨迹，能够进行对象物的二维扫描。
另外，振动部130的结构不限定于此。例如，也可以在圆筒状的金属管的外周形成具有压电性的薄膜层，在金属管的内周或外周、或者薄膜层的外周设置电极。该情况下，在金属管的中空部分中设置光波导124。
另外，振动部130也可以在电极150、151、152、153之外，在与这些电极在压电元件154的长度方向上不同的区域中，设置未图示的电极。该电极以在压电元件154的一部分的内周整周和外周整周隔着压电元件154重叠的方式设置。通过对这些电极施加电压，能够改变压电元件154的长度。由此，能够改变光波导124的射出端124a与扫描透镜131的间隔。
通过改变射出端124a与扫描透镜131的间隔，能够不增大光扫描装置101的尺寸地，调整投影或拍摄的图像的焦点位置。
＜扫描部125的第一变形例＞
图5是表示第一变形例中的扫描部125的结构的一例的剖视图。以下说明与上述实施方式的不同点。以下其他变形例也同样。
振动部130引起的振动经由支承部件132传导至壳体133等振动部130周边，成为外部干扰振动而向光波导124的射出端124a传播，可能对扫描精度造成影响。本变形例中，为了防止振动从振动部130向壳体133的传播，设置第二粘接兼振动衰减部135。
第二粘接兼振动衰减部135由以填充振动部130与支承部件132之间的间隙的方式形成的具有弹性的粘接材料构成。用第二粘接兼振动衰减部135将振动部130与支承部件132粘接。第二粘接兼振动衰减部135形成为向射出端124a侧隆起。其结果，第二粘接兼振动衰减部135形成为与支承部件132中的射出端124a侧的面的一部分重叠。用作第二粘接兼振动衰减部135的弹性部件具有与用作第一粘接兼振动衰减部134的弹性部件同样的硬度，但两个弹性部件也可以硬度不同，能够适当调整。
根据本变形例，能够防止振动部130的振动传播至壳体133和信号传输部123等振动部130周边。另外，可以预防来自壳体133和信号传输部123的外部干扰振动返回振动部130。
＜扫描部125的第二变形例＞
图6是表示第二变形例中的扫描部125的结构的一例的剖视图。第二变形例中的第一粘接兼振动衰减部134具有第一弹性部件134a和第二弹性部件134b。第一弹性部件134a比第二弹性部件134b硬度低，较软。
第一弹性部件134a形成为覆盖光波导124的射出端124a侧的一部分的周围。第二弹性部件134b与第一弹性部件134a邻接，形成为覆盖光波导124的另一部分(照射部侧)的周围。另外，第二弹性部件134b形成在振动部130的端面130a与光波导124的一部分的周围的间隙。第一弹性部件134a形成为向射出端124a侧隆起。
根据本变形例，能够用硬度更低的第一弹性部件134a吸收在从光波导124的射出端124a向振动部130的方向上传播的振动。另外，使第二弹性部件134b构成为比第一弹性部件134a更硬，由此使扫描用的振动适当地从振动部130向射出端124a传导。
另外，说明了第一粘接兼振动衰减部134具有不同硬度的2种弹性部件的例子，但是构成本变形例中的第一粘接兼振动衰减部134的弹性部件也可以是3种以上。第一粘接兼振动衰减部134只要包括在光波导124的延伸方向上硬度分阶段地不同的多个弹性部件即可。另外，优选弹性部件构成为硬度随着向光的射出方向(从照明部122向射出端124a的方向)去而降低，但并不是说不可以构成为硬度随着向与光的射出方向相反的方向去而降低。
＜扫描部125的第三变形例＞
图7是表示第三变形例中的扫描部125的结构的一例的剖视图。本变形例中的扫描部125具有分隔部136和第一振动衰减部137。
存在对光波导部的扫描精度造成影响的外部干扰振动经由信号传输部123传播的情况。例如，因为构成信号传输部123的信号线与壳体133接触等，来自壳体133的外部干扰振动经由信号传输部123向光波导124的射出端124a传播，使扫描精度降低。特别是，将光扫描装置101用于内窥镜和头戴式显示器等影像装置100的情况下，考虑使壳体133成为具有可挠性的结构。因为使壳体133弯曲，信号传输部123与壳体133接触的可能性增加。
分隔部136以将信号传输部123的射出端124a侧的一部分与另一部分分隔的方式设置，设置在信号传输部123与壳体133的间隙中。第一振动衰减部137以具有规定厚度的方式设置在支承部件132与分隔部136之间的壳体133的内壁。另外，分隔部136并非必要的。
第一振动衰减部137只要是弹性部件即可，例如可以是凝胶状的减震材料或橡胶等树脂。另外，第一振动衰减部137可以是与第一粘接兼振动衰减部134同样的粘接部件。
图7所示的第一振动衰减部137设置在支承部件132与分隔部136之间的壳体133的整周上，但第一振动衰减部137的结构不限定于此。例如可以设置为在与光波导124的长度方向平行的方向上具有长边的多个矩形状。或者，第一振动衰减部137可以在支承部件132与分隔部136之间的壳体133的多个场所在整周上如多个环形状那样地设置。
图8是表示第三变形例中的扫描部125的结构的其他例子的剖视图，该图中，在支承部件132与分隔部136之间的、信号传输部123与壳体133的间隙中，填充了第二振动衰减部138。换言之，在信号传输部123和扫描部125的至少一部分的周围与壳体133之间的间隙中填充了第二振动衰减部138。
另外，第二振动衰减部138与第一振动衰减部137同样，只要是弹性部件即可。由此，能够适当地防止壳体133与扫描部125和信号传输部123之间的外部干扰振动的传播。
本变形例中，只要用具有可挠性的素材构成壳体133，就能够将光扫描装置101用于可插入到人和动物的体腔等弯曲的狭小部的内窥镜的用途。另外，也能够插入到工厂的配管等弯曲的狭小部。另外，将光扫描装置101用于头戴式显示器的情况下，也能够期待兼顾佩戴感改善和扫描性能提高。
＜扫描部125的第四变形例＞
图9是表示第四变形例中的扫描部125的结构的一例的剖视图。振动部130可能因温度特性等而振动特性变化。本变形例中的光扫描装置101具有振动检测部139，检测振动部130的振动量。另外，图9所示的光扫描装置101具有第一振动衰减部137，但光扫描装置101的结构不限定于此。
振动检测部139是具有压电性的薄膜层，例如在设置了电极150、151、152、153的压电元件154的外周整周上形成。振动检测部139例如能够使用聚偏氟乙烯(PolyVinylideneDiFluoride，PVDF)、或者锆钛酸铅(lead zirconate titanate，PZT)等。另外，振动检测部139可以设置在压电元件154与电极150、151、152、153之间，也可以设置在中空的压电元件154的内周。
压电元件154振动时，振动检测部139使用发生的电压来检测振动，经由信号传输部123对控制器102发送。驱动信号生成部103也考虑检测出的振动地生成发生新的振动的信号，对振动部130传输。由此，能够进行用于振动的驱动信号的反馈控制。因为能够进行与振动特性相应的控制，所以扫描精度提高。
另外，振动检测部139也可以用未图示的电极构成。该情况下，与使用薄膜层检测振动的情况同样地，使用由电极发生的电压进行驱动信号的反馈控制。
＜扫描部125的第五变形例＞
图10是表示第五变形例中的扫描部125的结构的一例的剖视图。第五变形例中的光扫描装置101具有返回光引导部140。
另外，上述实施方式中，将光扫描装置101用于具有拍摄功能的影像装置100的情况下，光波导124接收返回光。本变形例中，返回光引导部140接收从光波导124的射出端124a射出的光在对象物上反射后的返回光，将其引导至受光部126。
图11是第五变形例中的扫描部125的A-A'截面概略图。图11是在A-A'剖切图10所示的扫描部125的状态的截面概略图。
图11中的(A)是表示返回光引导部140的第一例的图。返回光引导部140由在壳体133的内周形成的多根光纤143构成。光纤143具有包覆层141和核心层142，将导入核心层142的返回光引导至受光部126。
图11中的(B)是表示返回光引导部140的第二例的图。返回光引导部140由在壳体133的内周形成的面状导光路144构成。面状导光路144是用面状的包覆层141夹着面状的核心层142构成的薄膜。面状导光路144例如用聚合物等的树脂形成。另外，面状导光路144也可以通过用面状的树脂或玻璃的薄膜作为核心层142，用使光反射的反射膜作为包覆层141覆盖核心层142而形成。
面状导光路144例如在壳体133的内周整周上筒状地形成。面状导光路144通过由包覆层141将光封闭在核心层142中，能够导光至受光部126。
另外，受光部126中，与上述例子同样地，检测由返回光引导部140接收的返回光的光量。图像信号处理部104使用由受光部126检测出的信号生成表示对象物的图像。
第二例中，使面状导光路144弯曲成圆筒状。本例与排列多根光纤143的第一例相比，参与光的接收的核心层142的截面积更大，所以能够提高返回光的接收效率。
图11中的(C)是表示返回光引导部140的第三例的图。返回光引导部140由大致平面的多个面状导光路144构成。图11中的(C)表示用4片面状导光路144构成返回光引导部140的例子。另外，面状导光路144的数量不限定于此。
本例中，沿壳体133的内周地设置面状导光部144。通过使面状导光路144为平面，能够抑制弯曲部的光损失。
＜照明部122的结构＞
图12是表示照明部122的结构的一例的概略图，该图表示头戴式显示器和投影仪等投射通过扫描得到的影像的影像装置100中使用的照明部122的概要。
图12中的(A)是表示照明部122的第一例的图。本例中的照明部122具有光源160、161、162、耦合透镜165、166、167、光纤170、171、172和光纤耦合器175。
光源160、161、162是分别发出红、蓝、绿色波长的光的激光源或超辐射发光二极管(以下称为“SLD”)。另外，光源的波长不限定于此，也可以发出红外或紫外波长的光。另外，光源的个数也不限定于3个。
从光源160、161、162射出的光分别被耦合透镜165、166、167耦合，入射到光纤170、171、172。入射到光纤170、171、172的光被光纤耦合器175合波，向光波导124导光。
图12中的(B)是表示照明部122的第二例的图。本例中的照明部122具有面状导光路176和耦合透镜177代替第一例的光纤耦合器175。本例中，入射到光纤170、171、172的光被与如图11(B)或图11(C)所示的面状导光路144同样地用面状的包覆层141夹着面状的核心层142构成的薄膜的面状导光路176合波。来自面状导光路176的出射光被耦合透镜177耦合，向光波导124导光。
图12中的(C)是表示照明部122的第三例的图。本例中的照明部122具有光源160、161、162、耦合透镜165、166、167以及耦合透镜177、分色棱镜180、181。
从光源160、161、162射出的被各耦合透镜165、166、167耦合的光，被具有波长选择性且具有反射、透射膜的分色棱镜180、181合波。合波后的光被耦合透镜177耦合，向光波导124导光。
根据以上所述，在投射通过扫描得到的影像的影像装置100中也能够使用本实施方式的光扫描装置101，所以能够提供小型轻量且扫描精度高、能够显示高品质的影像的影像装置100。
＜照明部122和受光部126的结构＞
图13是表示照明部122和受光部126的结构的一例的概略图。本图表示相机和内窥镜等拍摄通过扫描得到的影像的影像装置100中使用的照明部122和受光部126的概要。本图中的光扫描装置101与图10所示的光扫描装置101同样具有返回光引导部140。
图13中的(A)是表示拍摄影像的影像装置100的照明部122和受光部126的例子的图。本例中的照明部122与图12(A)所示的照明部122的结构相同。本例中的受光部126具有导入透镜185和光电二极管186，接收由返回光引导部140引导的返回光。
来自光源160、161、162的出射光分别被耦合透镜165、166、167耦合，入射到光纤170、171、172。之后，光被光纤耦合器175合波，被光波导124引导至扫描部125。用扫描部125扫描对象物而得到的反射光入射到返回光引导部140，被引导至导入透镜185。
导入透镜185将被引导至返回光引导部140的光聚光于光电二极管186。光电二极管186检测聚光后的光的光量，向控制器102传输。之后，图像信号处理部104使用检测信号生成对象物的拍摄图像。
图13中的(B)是表示拍摄影像的影像装置100的照明部122和受光部126的其他例子的图。本例中的照明部122具有与上述图12(C)中的照明部122同样的结构。
从光源160、161、162射出的光分别被耦合透镜165、166、167耦合，被具有波长选择性且具有反射、透射膜的分色棱镜180、181合波，被耦合透镜177耦合并引导至光波导124。由光波导124引导后的光在扫描部125中被用于对象物的扫描，反射光被导入到返回光引导部140。之后，与上述例子同样地，受光部126检测反射光的光量，向控制器102传输，由此图像信号处理部104生成对象物的拍摄图像。
根据以上所述，在拍摄通过扫描得到的影像的影像装置100中也能够使用本实施方式的光扫描装置101，所以能够提供小型轻量且扫描精度高、能够拍摄高品质的影像的影像装置100。
＜TOF型分析装置的照明部122和受光部126的结构例＞
图14是表示TOF型分析装置中的照明部122和受光部126的结构例的概略图。图14中的(A)表示TOF型分析装置200中使用的照明部122和受光部126的第一例。
照明部122至少具有发出红外波长的光的激光源或SLD即光源163。另外，照明部122也可以具有上述例子中使用的3色波长的光源。与此相应地，照明部122具有耦合透镜168和光纤173。
从光源160、161、162、163射出的光分别经由耦合透镜165、166、167、168相对于光纤170、171、172、173耦合，被光纤耦合器175合波。之后，入射光被引导至光波导124，由扫描部125向对象物射出。之后，返回光被导入到返回光引导部140，经由导入透镜185在光电二极管186上聚光。
在光电二极管186检测出返回光的光量时，光量从受光部126向控制器102传输。另外，TOF型分析装置200具有未图示的距离测量部，与返回光的光量和检测时刻相应地测量至对象物的距离。距离测量部使用测量结果生成距离测量信号，向控制器102发送。
图14中的(B)是表示TOF型分析装置200中使用的照明部122和受光部126的第二例的图。本例中的照明部122具有射出红外线的光源163和耦合透镜168，也可以是还具有图13中的(B)所示的照明部122的构成要素和分色棱镜182的结构。从光源163射出的光与其他光同样地被耦合透镜168耦合，被分色棱镜182与其他光合波并被耦合透镜177耦合。之后，直到使用返回光测量到对象物的距离的步骤与上述例子相同。
根据本实施方式，能够将扫描性能良好的光扫描装置101用于TOF型分析装置200，不仅有助于TOF型分析装置200的小型化、轻量化，还能够提高距离测量的精度。
另外，在TOF型分析装置200的返回光引导部140中，与图11中记载的返回光引导部140同样，可以使用光纤143，也可以使用面状导光路144。另外，使用面状导光部144的情况下，TOF型分析装置具有照明部122、返回光引导部140和距离测量部，返回光引导部140具有接收从光波导124射出的光的返回光的、由薄膜形成的面状导光部144。
＜头戴式显示器的结构＞
图15是表示作为头戴式显示器的影像装置100的结构的一例的概略图。图15中的(A)表示头戴式显示器的概要的第一例。头戴式显示器在上述影像装置100的构成要素之外，还具有生成虚像的虚像光学部。虚像光学部具有棱镜与透镜一体化的透镜棱镜元件192。另外，透镜棱镜元件192的形状、结构和片数不限于本图所示的。
从照明部122射出的光经由光波导124从扫描部125射出。从扫描部125射出的光，在现有的头戴式显示器的液晶或数字反射镜装置等微型显示面板所配置的位置，生成二次像191。接着，从扫描部125射出的光因在用户的瞳孔前设置的透镜棱镜元件192而向用户的瞳孔195反射，由此在用户的视野中生成二次像191的虚像。
另外，通过使透镜棱镜元件192的反面成为半反射镜或偏振选择性的反射膜，用户能够视认周围的风景和虚像双方。由此，能够使头戴式显示器具有透视功能。
现有的头戴式显示器在用户的视野前是微型显示面板等结构物，成为妨碍用户视野的原因。本实施方式中，通过生成二次像191能够实现装置整体的小型化。另外，通过使用光扫描装置101构成头戴式显示器，能够期待装置整体的小型化和轻量化、扫描精度提高。
另外，通过在用户的侧头部配置照明部122等各处理部，能够使成为妨碍视野的原因的结构物小型化。另外，通过使容纳扫描部125和信号传输部123的壳体133具有可挠性，能够提高佩戴时的舒适性。
图15中的(B)表示头戴式显示器的概要的第二例。本例中的头戴式显示器具有中间透镜和曲面反射镜作为虚像光学系统。另外，中间透镜和曲面反射镜的片数等虚像光学部的结构不限于本图所示的结构。
从扫描部125射出的光经由中间透镜对曲面反射镜照射，曲面反射镜的反射光对用户的瞳孔195形成虚像。通过对视网膜投射反射光，用户能够视认对象物。本例中，用光扫描装置101构成能够实现麦克斯韦观察法的头戴式显示器。由此，能够提供一种更高性能和小型的头戴式显示器。
另外，具备光扫描装置101的影像装置100具有生成驱动光扫描装置101的信号的驱动信号生成部103、使用从光扫描装置101接收的检测信号生成图像的图像信号处理部104、在使用者的瞳孔195上形成由光扫描装置101射出的光生成的二次像的虚像的虚像光学部。
＜光相干断层测量装置的结构＞
图16是表示作为光相干断层测量装置(以下用OCT(optical coherencetomography)装置进行说明)的影像装置100的结构的一例的概略图。OCT装置是在影像拍摄之外，还取得对象物的进深方向的截面像的装置。OCT装置具有的光扫描装置101在图2所示的构成元素之外，还具有参考光学部213。图16中，示出了OCT装置具有的照明部122、扫描部125、受光部126和参考光学部213。
参考光学部213由准直透镜和反射镜构成，通过对入射的光进行准直并用反射镜反射而生成参考光。
照明部122具有的光源160、161、162、163是发出红色光、蓝色光、绿色光和红外波长的光的激光源或SLD。另外，照明光122具有的光源的波长和个数不限于此。另外，照明部122具有耦合透镜165、166、167、168、光纤170、171、172、173、第一光纤耦合器210、第二光纤耦合器211和光环行器212。
另外，OCT装置中的受光部126具有导入透镜185、光电二极管186以及光相干断层测量部214。
首先，从光源160、161、162、163射出的光分别对耦合透镜165、166、167、168入射之后，在光纤170、171、172、173中耦合。光纤170、171、172、173中耦合的光被第一光纤耦合器210合波，向光环行器212导光。
光环行器212将被引导至第一光纤耦合器210的光引导至第二光纤耦合器211。第二光纤耦合器211将被引导来的光分波为第一分波光和第二分波光。
第一分波光经由光波导124被引导至扫描部125，在扫描部125扫描对象物。在扫描部125扫描对象物后得到的返回光被导入到返回光引导部140，引导至受光部126。在受光部126，光电二极管186根据经由导入透镜185引导的光来检测光量。之后，使用检测出的光量由图像信号处理部104生成表示对象物的图像。
在扫描部125扫描对象物后得到的返回光，也被导入到光波导124。光波导124将导入的返回光经过第二光纤耦合器211引导至光环行器212。被引导至光环行器212的返回光，向光相干断层测量部214导光。
由第二光纤耦合器211生成的第二分波光对参考光学部213射出从而发生返回光即参考光。来自参考光学部213的参考光被导入到第二光纤耦合器211，经由光环行器212向光相干断层测量部214导光。光相干断层测量部214使2束光干涉，由此生成表示对象物的进深方向的断层测量信号。光相干断层测量部214使来自参考光学部213的参考光与由扫描部125扫描对象物而得到的返回光干涉，由此生成断层测量信号。
另外，光断层测量的方法使用时域OCT、谱域OCT等一般的方法。例如用时域OCT进行光断层测量的情况下，使参考光学部213具有的反射镜在光轴方向上移动，改变光路长度，同时由光相干断层测量部214检测2束返回光的光干涉信号。图像信号处理部104使用检测信号进行规定的图像处理，生成对象物的进深方向的截面像。
另一方面，用谱域OCT进行光断层测量的情况下，光相干断层测量部214将根据2束反射光得到的干涉光分解为波长谱并检测光的强度。图像信号处理部104使用检测信号进行傅立叶变换等规定的处理，生成对象物的进深方向的截面像。
根据本结构，能够提供小型且扫描精度高、并且能够得到表示对象物的表面和断层的图像的OCT装置。通过该OCT装置，能够提高医疗现场中的诊断精度、或者提高工业机器的检查等中的检查精度。
以上进行了本发明的各实施方式和变形例的说明，但本发明不限定于上述实施方式的一例，包括各种变形例。例如，上述实施方式的一例是为了使本发明易于理解而详细说明的，本发明并不限定于具有此处说明的全部结构。另外，能够将某个实施方式的一例的结构的一部分置换为另一例的结构。另外，也能够在某个实施方式的一例的结构上添加另一例的结构。另外，对于各实施方式的一例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。另外，对于上述各结构、功能、处理部、处理单元等，例如可以通过在集成电路中设计等而用硬件实现其一部分或全部。另外，图中的控制线和信息线示出了认为说明上必要的，并不一定示出了全部。也可以认为几乎全部结构都相互连接。
另外，上述影像装置100、光扫描装置101和TOF型分析装置200的功能结构是为了易于理解而与主要处理内容相应地分类的。本申请发明并不受限于构成要素的分类的方式和名称。影像装置100、光扫描装置101和TOF型分析装置200的结构能够与处理内容相应地分类为更多的构成要素。另外，也能够以1个构成要素执行更多处理的方式分类。
符号说明
100：影像装置，101：光扫描装置，102：控制器，103：驱动信号生成部，104：图像信号处理部，105：电力供给部，106：存储介质，107：传感部，108：传感器输入输出部，109：通信部，110：通信输入输出部，111：声音处理部，112：声音输入输出部，120：驱动部，121、127：连接器，122：照明部，123：信号传输部，124：光波导，124a：射出端，124b：核心部，125：扫描部，126：受光部，130：振动部，130a：端面，131：扫描透镜，132：支承部件，133：壳体，134：第一粘接兼振动衰减部，135：第二粘接兼振动衰减部，136：分隔部，137：第一振动衰减部，138：第二振动衰减部，139：振动检测部，140：返回光引导部，141：包覆层，142：核心层，143：光纤，144：面状导光路，150、151、152、153：电极，154：压电元件，160、161、162、163：光源，165、166、167、168：耦合透镜，170、171、172：光纤，175：光纤耦合器，180、181、182：分色棱镜，185：导入透镜，186：光电二极管，191：虚像，192：透镜棱镜元件，195：瞳孔，200：TOF型分析装置，210：第一光纤耦合器，211：第二光纤耦合器，212：光环行器，213：参考光学部，214：光相干断层测量部。

Claims (15)

1.一种光扫描装置，其特征在于，包括：
扫描部，其具有对入射的光进行引导以使该光从射出端射出的光波导，和产生振动以使所述射出端振动的振动部；和
信号传输部，其对所述扫描部传输信号，使所述扫描部扫描对象物，
所述扫描部具有用第一弹性部件将所述振动部的所述射出端侧的端面与所述光波导粘接的第一粘接兼振动衰减部，
所述光扫描装置还包括：
将所述扫描部支承于壳体的支承部件；和
用第二弹性部件将所述支承部件与所述扫描部粘接的第二粘接兼振动衰减部。
2.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于：
所述第一粘接兼振动衰减部具有硬度在所述光波导的延伸方向上分阶段地不同的多个所述第一弹性部件，
所述第一弹性部件的硬度随着向光的射出方向去而变低。
3.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于：
所述第一粘接兼振动衰减部是向着从所述振动部的端面向射出端去的方向以具有厚度T的方式隆起的形状，
相对于所述振动部的直径D，所述厚度T在0.5D<T<2D的范围内。
4.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于：
所述第一粘接兼振动衰减部的由依照JIS K7215标准的硬度计测量的硬度是A型硬度30以上，D型硬度85以下。
5.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，包括：
至少具有红色光、绿色光和蓝色光的光源的照明部；和
由玻璃或树脂形成的扫描透镜，
所述振动部通过将多个电极设置在中空的圆筒形的压电元件上而构成，
所述光波导是光纤，对由所述照明部产生的光进行引导以使该光射出到所述扫描透镜。
6.如权利要求5所述的光扫描装置，其特征在于：
所述振动部具有在金属管的外周形成具有压电性的薄膜层而得到的所述压电元件，
所述光波导设置在所述振动部的中空部分中。
7.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于：
具有检测所述振动部的振动量的振动检测部，
所述振动部通过将多个电极设置在中空的圆筒形的压电元件上而构成，
所述振动检测部是形成在所述压电元件上的压电性的薄膜层。
8.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于：
具有检测从所述光波导射出的光的返回光的光量的受光部，
所述光波导是光纤，接收射出的光的所述返回光，引导至所述受光部。
9.如权利要求1所述的光扫描装置，其特征在于，包括：
由薄膜构成的面状导光路，其接收从所述光波导射出的光的返回光；和
受光部，其检测由所述面状导光路接收了的所述返回光的光量。
10.一种光扫描装置，其特征在于，包括：
扫描部，其具有对入射的光进行引导以使该光从射出端射出的光波导，和产生振动以使所述射出端振动的振动部；和
信号传输部，其对所述扫描部传输信号，使所述扫描部扫描对象物，
所述扫描部具有用第一弹性部件将所述振动部的所述射出端侧的端面与所述光波导粘接的第一粘接兼振动衰减部，
所述光扫描装置还包括：
容纳所述扫描部和所述信号传输部的具有可挠性的壳体；和
设置在所述壳体的内壁上的具有弹性的第一振动衰减部件。
11.一种光扫描装置，其特征在于，包括：
扫描部，其具有对入射的光进行引导以使该光从射出端射出的光波导，和产生振动以使所述射出端振动的振动部；和
信号传输部，其对所述扫描部传输信号，使所述扫描部扫描对象物，
所述扫描部具有用第一弹性部件将所述振动部的所述射出端侧的端面与所述光波导粘接的第一粘接兼振动衰减部，
所述光扫描装置还包括：
容纳所述扫描部和所述信号传输部的壳体；和
第二振动衰减部件，其填充所述信号传输部和所述扫描部的至少一部分的周围与所述壳体的间隙，且具有弹性。
12.一种影像装置，其特征在于，包括：
权利要求1～11中任一项所述的光扫描装置；
生成驱动所述光扫描装置的信号的驱动信号生成部；和
使用从所述光扫描装置接收到的检测信号来生成图像的图像信号处理部。
13.如权利要求12所述的影像装置，其特征在于：
具有虚像光学部，其生成由所述光扫描装置射出的光生成的二次像的虚像。
14.如权利要求12所述的影像装置，其特征在于，包括：
照明部，其至少具有红色光、绿色光、蓝色光和红外光的光源；
参考光学部，其根据从所述照明部射出的光来生成参考光；和
光相干断层测量部，其使来自所述光扫描装置的返回光与所述参考光相干涉而生成断层测量信号，
所述光扫描装置的所述光波导是光纤，接收射出的光的返回光，引导至所述光相干断层测量部。
15.一种TOF型分析装置，其特征在于，包括：
权利要求1～11中任一项所述的光扫描装置；
至少具有红外光的光源的照明部；
返回光引导部，其接收从所述光波导射出的光的返回光；和
距离测量部，其使用由所述返回光引导部接收了的光来生成表示到所述对象物的距离的距离测量信号。
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