CN109688891A - 光纤扫描器、照明装置和观察装置 - Google Patents

Abstract

提供相对于压电元件高精度地定位布线且提高组装性的光纤扫描器、照明装置和观察装置。本发明的光纤扫描器(11)具有：光纤(10)，其引导光；振动传递部件(14)，其具有供光纤(10)贯通的贯通孔(17)，向光纤(10)的前端部传递振动；至少一个压电元件(12)，其配置于振动传递部件(14)的外周面，使光纤(10)的前端部振动；固定部(13)，其设置在振动传递构件(14)的基端侧，固定光纤(10)；以及筒状的布线保持部件(16)，对压电元件(12)施加电压的布线(22)以沿布线(22)的长度轴方向延伸的状态与该布线保持部件(16)一体形成，该布线保持部件(16)覆盖压电元件(12)的至少基端侧的一部分。布线保持构件(16)具有接触部(18)，该接触部(18)使布线(22)接触固定于压电元件(12)的外周面。

Description

光纤扫描器、照明装置和观察装置

技术领域

本发明涉及光纤扫描器、照明装置和观察装置。

背景技术

公知有如下的光纤扫描器：通过压电元件的振动使光纤的前端进行振动，使从光纤的前端射出的光在被摄体中进行扫描(例如参照专利文献1。)。

专利文献1的光纤扫描器具有以包围光纤的方式粘接有4片压电元件的致动器，在各个压电元件上连接有用于供给电力的布线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第2010-97083号公报

发明内容

本发明要解决的课题

在专利文献1的光纤扫描器中，如图7所示，在4片压电元件的外表面分别设置有布线，但是，这些压电元件之间的间隔较窄，因此，有时难以进行在压电元件上粘贴布线的作业。另外，存在当两条布线的导通部位彼此接触而发生短路时、致动器无法正常动作的不良情况。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供如下的光纤扫描器、照明装置和观察装置：能够相对于压电元件高精度地对布线进行定位，能够提高组装性。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式是一种光纤扫描器，其具有：光纤，其引导光；振动传递部件，其具有供该光纤贯通的贯通孔，并向所述光纤传递振动；至少一个压电元件，其配置于该振动传递部件的外周面，并使所述光纤的前端部振动；固定部，其设置在所述振动传递部件的基端侧，并固定所述光纤；以及筒状的布线保持部件，对所述压电元件施加电压的布线以沿该布线的长度轴方向延伸的状态与所述布线保持部件一体形成，该布线保持部件覆盖所述压电元件的至少基端侧的一部分，该布线保持部件具有接触部，该接触部使所述布线接触固定于所述压电元件的外周面。

根据本方式，在布线分别固定设置于多个压电元件时，在粘贴有压电元件的振动传递部件上覆盖预先嵌入有布线而一体形成的筒状的布线保持部件，由此，能够相对于各压电元件准确地对布线进行定位。另外，能够容易地将布线设置固定于压电元件，能够提高光纤扫描器的组装性。另外，能够选择在固定部上覆盖布线保持部件或者在固定部的中央孔内贯穿插入布线保持部件，能够根据目的适当地进行设计变更。

在上述方式中，也可以是，所述布线保持部件由热收缩性材料或光收缩性材料构成。

由此，在相对于压电元件定位布线后，仅使布线保持部件进行热收缩或光收缩，就能够容易地将布线密接固定于压电元件。

在上述方式中，也可以是，所述光纤扫描器还具有由圆环状的弹性材料构成的按压部件，该按压部件将所述接触部按压于所述压电元件的外周面。

由此，通过按压部件的弹力将嵌入有布线的布线保持部件的接触部按压于压电元件，由此，能够进一步提高布线与压电元件的密合性。

在上述方式中，也可以是，所述布线保持部件的至少基端侧的一部分由硬度比该布线保持部件的前端侧部分的硬度高的材料构成。

由此，在组装光纤扫描器时，利用镊子等工具把持布线保持部件中的硬度较高的部分，由此，能够容易地将布线保持部件安装于压电元件外周面。另外，能够防止布线保持部件的具有伸缩性的部分的变形、内置于布线保持部件中的布线的损伤。

在上述方式中，也可以是，所述固定部与所述布线保持部件一体形成。

由此，通过预先与布线保持部件一体形成固定部，与固定部单独独立设置的情况相比，能够提高光纤扫描器的组装性。

本发明的另一个方式是一种照明装置，其具有：光源；上述任意一项所述的光纤扫描器，其扫描来自该光源的光；以及会聚透镜，其使由该光纤扫描器进行了扫描后的光会聚。

另外，本发明的另一个方式是一种观察装置，其具有：上述照明装置；以及光检测部，其在由该照明装置对被摄体照射了光时，检测来自该被摄体的返回光。

发明效果

根据本发明，发挥如下效果：能够相对于压电元件高精度地定位布线，能够提高组装性。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的观察装置和照明装置的纵剖视图。

图2A是示出图1的观察装置所具有的本发明的一个实施方式的光纤扫描器的纵剖视图。

图2B是示出图2A的光纤扫描器所具有的布线保持部件的立体图。

图2C是沿着线A-A切断图2A的光纤扫描器的横剖视图。

图3A是示出图2A的光纤扫描器的变形例的局部放大图。

图3B是沿线A-A切断图3A的光纤扫描器的横剖视图。

图4是示出图2B的布线保持部件的第一变形例的局部放大图。

图5是示出图2B的布线保持部件的第二变形例的局部放大图。

图6是示出图2B的布线保持部件的第三变形例的局部放大图。

图7是示出现有技术的光纤扫描器的纵剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式的光纤扫描器11、照明装置2和观察装置1进行说明。图1是示出本发明的实施方式的观察装置和照明装置的纵剖视图，图2A是示出图1的观察装置所具有的本发明的实施方式的光纤扫描器的纵剖视图，图2B是示出图2A的光纤扫描器所具有的布线保持部件的立体图，图2C是沿着线A-A切断图2A的光纤扫描器的横剖视图。

如图1所示，本实施方式的观察装置1具有向被摄体照射照明光的照明装置2、检测从被摄体返回的返回光的光检测部3、以及对照明装置2进行驱动控制的控制部7。

本实施方式的照明装置2具有光源5、对来自该光源5的光进行扫描的光纤扫描器11、配置在比光纤扫描器11更靠前端侧且使从光纤扫描器11射出的照明光会聚的会聚透镜6、以及收纳光纤扫描器11和会聚透镜6的细长筒状的框体8。

如图1和图2A所示，光纤扫描器11具有：光纤10，其对来自光源5的光进行导光，使其从前端射出；四棱柱状的由导电性的弹性材料构成的弹性部(振动传递部件)14，其具有供该光纤10贯通的贯通孔17；4个压电元件12，其配置于该弹性部14的外周面；以及固定部13，其设置在弹性部14的基端侧，固定光纤10。

如图2B所示，光纤扫描器11还具有筒状的带布线的管(布线保持部件)16，用于向各压电元件12供给交变电压的布线22以沿该布线22的长度轴方向延伸的状态与该带布线的管16一体形成。具体而言，在该带布线的管16的内周面上，以沿周向隔开90°间隔且沿长度轴方向延伸的状态配置有4条布线22，这4条布线22与配置于弹性部14的外周面的4个压电元件12分别对应。如图2B所示，在各布线22的前端分别安装有导线25，布线22经由该导线25而与对应的压电元件12的外周面电连接。

从配置于各压电元件12的外周面的布线22向各压电元件12施加电压。具体而言，在设光纤扫描器11的长度轴方向为Z轴方向，设光纤扫描器11的相互垂直的两个径向为X轴方向和Y轴方向的情况下，对在X轴方向上对置配置的2片一对压电元件12施加A相的交变电压，对在Y轴方向上对置配置的2片一对压电元件12施加B相的交变电压。通过对各压电元件12施加交变电压而使弹性部14弯曲振动，该振动经由弹性部14传递到光纤10，射出照明光的光纤10的射出端在与长度轴交叉的方向上移位而振动。

压电元件12例如由锆钛酸铅(PZT)等压电陶瓷材料形成。在本实施方式中，如图2C所示，说明了通过粘接剂20在截面为四边形状的弹性部14的4个外周面上粘接合计4片平板状的压电元件12而成的结构，但是，作为压电元件12，不限于4片平板状的压电元件，例如，也可以使用能够以单体或2片产生2轴方向的振动的形成为U字状或L字状的压电元件。

弹性部14是四棱柱状的部件，具有供光纤10在长度轴方向上贯通的贯通孔17，由具有导电性的弹性材料构成。如图2A所示，弹性部14从光纤10的前端朝向基端侧配置在沿着长度轴方向的中途位置。

另外，在本实施方式中，说明了弹性部14是四棱柱状的部件，但是不限于此，只要是能够粘接能够产生2轴方向的振动的压电元件12的形状即可，也可以使用多棱柱形状或圆筒形状。

如图2C所示，固定部13是具有截面为正方形状的中央孔的大致圆环状的导电性部件，在使位于比压电元件12更靠基端侧的弹性部14嵌合于中央孔中的状态下，利用粘接剂20进行固定。如图2C所示，在固定部13的外周面，沿周向隔开90°间隔设置有沿长度轴方向延伸的4个布线槽23。

固定部13的外周面固定在框体8的内壁上，弹性部14由固定部13支承为悬臂梁状，光纤10的前端部由弹性部14支承为设前端为自由端的悬臂梁状。

在弹性部14的基端侧连接有GND线24。

如图2A和图2C所示，在从光纤10的基端侧以覆盖固定部13的状态朝向前端侧包覆带布线的管16时，配置在带布线的管16的内周面上的布线22被收容在设置于固定部13的布线槽23内。由此，布线22彼此不会相互接触。

在带布线的管16的前端设置有接触区域(接触部)18，该接触区域18使安装在布线22的前端的导线25接触固定于对应的压电元件12的外周面。

带布线的管16由具有伸缩性的材料形成。具体而言，由因加热而收缩的热收缩管、因照射近红外光等而收缩的光收缩管形成。作为热收缩管的材料，例如可以使用聚烯烃类、氟类、硅类的树脂。另外，作为光收缩管的材料，例如可以使用异丙基丙烯酰胺等。

带布线的管16也可以由具有透射性的材料形成，以便在将布线22定位于对应的压电元件12时，能够目视确认对应关系。或者，也可以在带布线的管16的外周面设置有用于进行布线22与压电元件12的定位的标记。

布线22和GND线24由具有导电性的线材(例如铜、铝等)形成。

各布线22和GND线24的基端侧与控制部7连接，光源5与光纤10的基端连接。

布线22除了与压电元件12电连接的导线25之外，被使布线22与周围电绝缘的绝缘薄膜覆盖。另外，利用绝缘部件覆盖除了导线25的部分以外的布线22，由此，能够降低布线22受到的来自外部电场的影响。

在固定部13由绝缘体形成的情况下，布线22可以不被绝缘薄膜覆盖。

下面，对这样构成的本实施方式的光纤扫描器11、照明装置2和观察装置1的作用进行说明。

为了使用本实施方式的观察装置1观察被摄体，使控制部7进行动作，从光源5向光纤10供给照明光，并且经由布线22对压电元件12施加具有规定的驱动频率的交变电压。

通过对各压电元件12中的在X轴方向上对置配置的2片一对压电元件12施加A相的交变电压，使一个压电元件12在长度方向上伸长，使另一个压电元件12在长度方向上收缩。由此，使光纤10的前端在X轴方向上振动，从前端射出的照明光在X方向上直线扫描。

同样，通过对在Y轴方向上对置配置的2片一对压电元件12施加B相的交变电压，使一个压电元件12在长度方向上伸长，使另一个压电元件12在长度方向上收缩。由此，光纤10的前端在Y轴方向上振动，从前端射出的照明光在Y方向上直线扫描。

来自被摄体的返回光由未图示的受光用光纤接收，其强度由光检测部3检测。控制部7与照明光的扫描周期同步地使光检测部3检测返回光，将检测到的返回光的强度与照明光的扫描位置对应起来，由此生成被摄体的图像。所生成的图像被输出到未图示的显示器，在该显示器中进行显示。

接着，对本实施方式的光纤扫描器11的制造方法进行说明。

首先，在弹性部14的贯通孔17内，使光纤10的前端侧的规定的范围沿长度轴方向贯通。然后，通过粘接剂20在四棱柱状的弹性部14的四个面上分别粘接合计4片平板状的压电元件12。然后，在使位于比压电元件12更靠基端侧的位置的弹性部14嵌合于固定部13的中央孔中的状态下，利用粘接剂20进行固定。在弹性部14的基端部连接有GND线24。

接着，从光纤的基端侧朝向前端侧覆盖由热收缩性材料构成的具有伸缩性的带布线的管16。此时，拉伸带布线的管16而覆盖固定部13的外周，并覆盖压电元件12的至少基端侧的外周面的部分。

然后，使带布线的管16沿周向旋转并进行定位，以使得在带布线的管16的内周面上沿周向隔开90°间隔设置的四根布线22的导线25分别配置于4片压电元件12的外周面。此时，如图2C所示，在固定部13的外周面，沿周向隔开90°间隔设置有沿长度轴方向延伸的4个布线槽23，因此，当4根布线22被定位成分别收容在布线槽23内时，布线22正好配置于压电元件12的外周面。通过在布线槽23内收容布线22，能够防止布线22彼此的接触。

然后，将带布线的管16的表面均匀地加热到规定的温度，使带布线的管16在径向上进行热收缩。通过该热收缩，在压电元件12上接合布线22。此时，由于在带布线的管16的内周面上薄薄地涂布有粘接剂20，因此，能够利用热使粘接剂20熔融而瞬间粘接固定。另外，通过选择耐热部件作为弹性部14和固定部13，能够降低针对压电元件12的热损伤。

另外，作为带布线的管16，也可以代替热收缩管而使用能够因照射光而进行光收缩的光收缩管。

这样，在多个压电元件12上分别固定设置布线22时，通过使用预先嵌入有布线22而一体形成的筒状的带布线的管16，能够相对于各压电元件12准确地定位布线22，能够容易地设置固定布线22。由此，能够提高光纤扫描器11的组装性。

另外，使用热收缩管或光收缩管作为带布线的管16，由此，通过带布线的管16的热收缩或光收缩，能够容易地相对于压电元件12密接固定布线22。

另外，在本实施方式中，拉伸带布线的管16而覆盖固定部13的外周，并覆盖压电元件12的至少基端侧的外周面的部分来进行密接固定，但是，如图3A和图3B所示，也可以预先在压电元件12的外周面上覆盖带布线的管16，在对布线22和压电元件12进行定位后，使带布线的管16收缩而固定布线22和压电元件12，将带布线的管16嵌合于固定部13的中央孔内，利用粘接剂20进行接合，能够根据目的适当地进行设计变更。

如图4所示，带布线的管16的基端侧的一部分也可以具有硬度比其他部分的硬度高的、由金属制或树脂制的硬质材料构成的硬性部19。

由此，在组装光纤扫描器11时，利用镊子等工具把持带布线的管16的硬性部19的部分，由此，能够防止带布线的管16的具有伸缩性的其他部分的变形和损伤，能够防止配置在带布线的管16上的布线22的损伤和断裂。另外，能够简便容易地将带布线的管16安装于压电元件12的外周面。

另外，如图5所示，也可以还具有由橡胶等弹性材料构成的圆环状的按压部(按压部件)26，该按压部26将配置有导线25的接触区域18按压于压电元件12的外周面。

由此，通过按压部26的弹力将带布线的管16的接触区域18按压在压电元件12上，由此，能够使布线22与压电元件12密接。

另外，在基于带布线的管16的收缩实现的布线22针对压电元件12的密接固定中，增加基于按压部的弹力实现的密接固定，由此，能够进一步提高压电元件12与布线22的固定性。

另外，如图6所示，也可以构成为在带布线的管16的外周面预先嵌合固定部13’而一体形成。

由此，与单独独立地设置固定部13相比，能够提高光纤扫描器11的组装性。

标号说明

1 观察装置

2 照明装置

5 光源

10 光纤

11 光纤扫描器

12 压电元件

13、13’ 固定部

14 弹性部(振动传递部件)

16 带布线的管(布线保持部件)

22 布线

26 按压部(按压部件)

Claims (7)

1.一种光纤扫描器，其具有：

光纤，其引导光；

振动传递部件，其具有供该光纤贯通的贯通孔，并向所述光纤传递振动；

至少一个压电元件，其配置于该振动传递部件的外周面，并使所述光纤的前端部振动；

固定部，其设置在所述振动传递部件的基端侧，并固定所述光纤；以及

筒状的布线保持部件，对所述压电元件施加电压的布线以沿该布线的长度轴方向延伸的状态与所述布线保持部件一体形成，该布线保持部件覆盖所述压电元件的至少基端侧的一部分，

该布线保持部件具有接触部，该接触部使所述布线接触固定于所述压电元件的外周面。

2.根据权利要求1所述的光纤扫描器，其中，

所述布线保持部件由热收缩性材料或光收缩性材料构成。

3.根据权利要求1或2所述的光纤扫描器，其中，

所述光纤扫描器还具有由圆环状的弹性材料构成的按压部件，该按压部件将所述接触部按压于所述压电元件的外周面。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光纤扫描器，其中，

所述布线保持部件的至少基端侧的一部分由硬度比该布线保持部件的其他部分的硬度高的材料构成。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的光纤扫描器，其中，

所述固定部与所述布线保持部件一体形成。

6.一种照明装置，其具有：

光源；

权利要求1～5中的任意一项所述的光纤扫描器，其扫描来自该光源的光；以及

会聚透镜，其使由该光纤扫描器进行了扫描后的光会聚。

7.一种观察装置，其具有：

权利要求6所述的照明装置；以及

光检测部，其在由该照明装置对被摄体照射了光时，检测来自该被摄体的返回光。