DE112014006970T5

DE112014006970T5 - Lichtleiter-Scanner, Beleuchtungsvorrichtung und Beobachtungsgerät

Info

Publication number: DE112014006970T5
Application number: DE112014006970.1T
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Yokota; Yasuaki Kasai; Hiroshi Tsuruta
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2017-06-29
Also published as: WO2016075758A1; US20170238792A1; CN107072468A; JPWO2016075758A1

Abstract

Es wird eine bessere Montierbarkeit erreicht, indem Variationen beim Zusammenfügen eines elastischen Teils und eines feststehenden Teils verhindert werden. Es wird ein Lichtleiter-Scanner (10) bereitgestellt, der umfasst: eine Beleuchtungslichtleitfaser (11), die Beleuchtungslicht optisch leitet und das Licht aus einem distalen Ende derselben ausgibt; einen elastischen Teil (21), der mit einer Basisseite der Beleuchtungslichtleitfaser (11) mit Bezug auf das distale Ende derselben in Eingriff kommt und aus einem elastischen Material gebildet ist; eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen (23), die an einer Seitenfläche des elastischen Teils (21) befestigt sind, wobei jedes piezoelektrische Element (23) in einer radialen Richtung der Beleuchtungslichtleitfaser (11) polarisiert ist und eine Wechselspannung in einer Polarisationsrichtung empfängt, um über den elastischen Teil (21) zu bewirken, dass die Beleuchtungslichtleitfaser (11) vibriert; und einen feststehenden Teil (25), der ein Eingriffsloch aufweist, das mit dem elastischen Teil (21) in einer Position in Eingriff kommt, die von den piezoelektrischen Elementen (23) in Richtung auf die Basisseite entfernt ist und die Beleuchtungslichtleitfaser (11) über den elastischen Teil (21), der mit dem Eingriffsloch in Eingriff steht, freitragend trägt. Der elastische Teil (21) und der feststehende Teil (25) weisen Markierungen (31 und 33) auf, die Zusammenfügungspositionen in einem Zustand angeben, in dem die beiden Teile miteinander in Eingriff stehen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Lichtleiter-Scanner, Beleuchtungsvorrichtungen und Beobachtungsgeräte.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein bekannter Lichtleiter-Scanner aus der verwandten Technik gibt Beleuchtungslicht aus, während er das distale Ende einer Lichtleitfaser mit hoher Geschwindigkeit vibrieren lässt, indem er piezoelektrische Elemente verwendet, um mit dem Beleuchtungslicht eine Person zu scannen (siehe beispielsweise Patentschrift 1). Bei dem Lichtleiter-Scanner, der in der Patentschrift 1 beschrieben wird, wird die Lichtleitfaser von einem elastischen Teil getragen, der aus einem im Wesentlichen prismatischen Element gebildet ist, an dem eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen geklebt ist. Der elastische Teil wird mit einem ringförmigen Trägerteil zusammengefügt, und die beiden Teile werden in einem Endoskopgestell festgehalten.
LITERATURSTELLEN
Patentschriften

Patentschrift 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr.2013-244045

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Der Lichtleiter-Scanner, der in der Patentschrift 1 beschrieben wird, weist jedoch kein Mittel auf, um feste Zusammenfügungspositionen zu bestimmen, an denen der elastische Teil und der Trägerteil zusammengefügt werden sollen. Daher variiert bei der Technologie, die in der Patentschrift 1 beschrieben wird, die Zusammenfügung des elastischen Teils und des Trägerteils von einem Lichtleiter-Scanner zum anderen. Dies ist dadurch problematisch, dass es nicht möglich ist, die Lichtleitfaser im Verhältnis zu einem optischen Beleuchtungssystem, welches das Beleuchtungslicht, das von der Lichtleitfaser ausgegeben wird, auf die Person strahlt, genau zu positionieren.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der zuvor beschriebenen Umstände ausgebildet, und eine Aufgabe derselben besteht darin, einen Lichtleiter-Scanner, eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Beobachtungsgerät bereitzustellen, die eine bessere Montierbarkeit erreichen können, indem sie Variationen beim Zusammenfügen eines elastischen Teils und eines Trägerteils verhindern.
Problemlösung
Um die zuvor erwähnte Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen Lichtleiter-Scanner bereit, der umfasst: eine Lichtleitfaser, die Licht optisch leitet und das Licht aus einem distalen Ende derselben ausgibt; einen elastischen Teil, der mit einer Basisseite der Lichtleitfaser mit Bezug auf ihr distales Ende in Eingriff kommt und der aus einem elastischen Material gebildet ist, das in der Lage ist, Vibrationen auf die Lichtleitfaser zu übertragen; eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen, die an einer Seitenfläche des elastischen Teils befestigt sind, wobei jedes piezoelektrische Element in einer radialen Richtung der Lichtleitfaser polarisiert ist und eine Wechselspannung in einer Polarisationsrichtung empfängt, um anhand des elastischen Teils zu bewirken, dass die Lichtleitfaser vibriert; und einen Trägerteil, der ein Eingriffsloch aufweist, das mit dem elastischen Teil in einer Position in Eingriff kommt, die von den piezoelektrischen Elementen in Richtung auf die Basisseite entfernt ist, und der in der Lage ist, die Lichtleitfaser anhand des elastischen Teils, der mit dem Eingriffsloch in Eingriff steht, freitragend zu tragen. Der Trägerteil und der elastische Teil weisen Indikatoren auf, die in einem Zustand, in dem der Trägerteil und der elastische Teil miteinander in Eingriff stehen, Zusammenfügungspositionen angeben.
Wenn nach diesem Aspekt eine Wechselspannung an jedes piezoelektrische Element in seiner Polarisationsrichtung angelegt wird, vibriert das piezoelektrische Element, indem es sich in der Richtung, die zu der Polarisationsrichtung orthogonal ist, d. h. in der Längsrichtung der Lichtleitfaser, ausdehnt und zusammenzieht, und die Vibrationen des piezoelektrischen Elements werden an die Lichtleitfaser über den elastischen Teil übertragen. Ferner verhindert der Trägerteil, der den elastischen Teil trägt, dass die Vibrationen, die in jedem piezoelektrischen Element vorkommen, in Richtung auf die Basisseite der Lichtleitfaser entweichen. Folglich wird das distale Ende der Lichtleitfaser zuverlässig zum Vibrieren gebracht, so dass das Licht, das aus dem distalen Ende der Lichtleitfaser ausgegeben wird, in Übereinstimmung mit den Vibrationen der Lichtleitfaser genau gescannt werden kann.
Während des Herstellungsprozesses dieses Lichtleiter-Scanners stehen der elastische Teil und der Trägerteil in einem positionierten Zustand basierend auf den Indikatoren in Eingriff, so dass die Zusammenfügungsposition zwischen dem elastischen Teil und dem Trägerteil festgelegt ist. Dies kann verhindern, dass das Zusammenfügen des elastischen Teils und des Trägerteils von einem Lichtleiter-Scanner zum anderen variiert. Folglich kann die Lichtleitfaser mit Bezug auf ein optisches Beleuchtungssystem, welches das Licht, das von der Lichtleitfaser ausgegeben wird, auf eine Person strahlt, mühelos und genau positioniert werden. Die Indikatoren können beispielsweise Markierungen umfassen, die zu dem Trägerteil und dem elastischen Teil und zu einer Endfläche des Trägerteils oder des elastischen Teils hinzugefügt werden.
Bei dem obigen Aspekt kann der Indikator in mindestens einem von dem Trägerteil und dem elastischen Teil eine Markierung sein, die zu einer äußeren Oberfläche desselben hinzugefügt wird.
Mit dieser Konfiguration können gewünschte Positionen des Trägerteils und des elastischen Teils als Zusammenfügungspositionen basierend auf den Markierungen eingestellt werden, wenn die beiden Teile miteinander in Eingriff gebracht werden, und zwar unabhängig von ihren Formen.
Bei dem obigen Aspekt können die Indikatoren jeweils eine lineare Form aufweisen, die sich in einer Längsrichtung der Lichtleitfaser erstreckt.
Mit dieser Konfiguration ist die Zusammenfügungsposition in der radialen Richtung und der Umfangsrichtung der Lichtleitfaser basierend auf den Indikatoren klar. Dies ermöglicht eine bessere Positionierbarkeit und bessere Zusammenfügungsgenauigkeit zwischen dem elastischen Teil und dem Trägerteil in der radialen Richtung und der Umfangsrichtung der Lichtleitfaser.
Bei dem obigen Aspekt können die Indikatoren jeweils eine lineare Form aufweisen, die sich in einer Richtung erstreckt, die zu einer Längsrichtung der Lichtleitfaser im Wesentlichen orthogonal ist.
Mit dieser Konfiguration ist die Zusammenfügungsposition in der Längsrichtung der Lichtleitfaser basierend auf den Indikatoren klar. Dies ermöglicht eine bessere Positionierbarkeit und bessere Zusammenfügungsgenauigkeit zwischen dem elastischen Teil und dem Trägerteil in der Längsrichtung der Lichtleitfaser.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Beleuchtungsvorrichtung bereit, die den zuvor erwähnten Lichtleiter-Scanner, eine Lichtquelle, die Licht generiert, das durch die Lichtleitfaser optisch geleitet werden soll, eine fokussierende Linse, die das Licht fokussiert, das aus der Lichtleitfaser ausgegeben wird, und ein äußeres Gehäuse, das die fokussierende Linse und den Lichtleiter-Scanner aufnimmt und den Trägerteil festhält, umfasst.
Nach diesem Aspekt werden die Lichtleitfaser und die fokussierende Linse in Übereinstimmung mit dem Lichtleiter-Scanner, der eine bessere Montierbarkeit aufweist, genau positioniert werden, so dass Leistungsunterschiede zwischen Beleuchtungsvorrichtungen unterdrückt werden können. Daher kann mit dem Licht, das aus der Lichtquelle ausgegeben wird, genau gescannt werden, und es kann durch die fokussierende Linse auf eine gewünschte Position einer Person gestrahlt werden.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Beobachtungsgerät bereit, das die zuvor erwähnte Beleuchtungsvorrichtung und einen Lichtdetektor, der Rückführungslicht detektiert, das von einem Subjekt zurückkehrt, weil das Subjekt durch die Beleuchtungsvorrichtung mit Licht bestrahlt wird, umfasst.
Nach diesem Aspekt detektiert der Lichtdetektor Rückführungslicht, das von einer gewünschten Region eines Subjekts zurückkehrt, die durch die Beleuchtungsvorrichtung mit dem Licht gescannt wird. Daher kann die richtige Beobachtung erfolgen, indem Bildinformationen einer gewünschten Beobachtungsregion des Subjekts erfasst werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist dadurch vorteilhaft, dass sie eine bessere Montierbarkeit erreicht, indem die Variationen beim Zusammenfügen eines elastischen Teils und eines Trägerteils verhindert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 schematisch die Gesamtkonfiguration eines Endoskopgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 schematisch die Gesamtkonfiguration eines Lichtleiter-Scanners in 1.
3 eine Querschnittsansicht eines elastischen Teils in 2, in der radialen Richtung einer Beleuchtungslichtleitfaser gesehen.
4 eine Querschnittsansicht eines feststehenden Teils in 2, in der radialen Richtung der Beleuchtungslichtleitfaser gesehen.
5 schematisch die Gesamtkonfiguration eines Lichtleiter-Scanners gemäß einer ersten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 schematisch die Gesamtkonfiguration eines Lichtleiter-Scanners gemäß einer zweiten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ein Beispiel von Markierungen in dem elastischen Teil und dem feststehenden Teil gemäß einer dritten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ein anderes Beispiel von Markierungen in dem elastischen Teil und dem feststehenden Teil gemäß der dritten Variante der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 den elastischen Teil und den feststehenden Teil in 8, aus der entgegengesetzten Richtung gesehen.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Lichtleiter-Scanner, eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Beobachtungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Endoskopgerät (Beobachtungsgerät) 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Lichtquelle 1, die Beleuchtungslicht generiert, eine Beleuchtungsvorrichtung 3, die das Beleuchtungslicht auf eine Person (nicht gezeigt) strahlt, einen Photodetektor (Lichtdetektor) 5, der Rückführungslicht, wie etwa reflektiertes Licht oder Fluoreszenz, das von der Person zurückkehrt, weil die Person mit dem Beleuchtungslicht bestrahlt wird, detektiert, und eine Steuerungsvorrichtung 7, die beispielsweise die Beleuchtungsvorrichtung 3 und den Photodetektor 5 steuert.
Die Beleuchtungsvorrichtung 3 umfasst einen Lichtleiter-Scanner 10, der eine Beleuchtungslichtleitfaser 11 aufweist, die das Beleuchtungslicht, das von der Lichtquelle 1 ausgegeben wird, optisch leitet und das Beleuchtungslicht aus ihrem distalen Ende ausgibt, eine fokussierende Linse 13, die das Beleuchtungslicht fokussiert, das aus der Lichtleitfaser 11 ausgegeben wird, ein schmales röhrenförmiges Endoskopgestell (äußeres Gehäuse) 15, das den Lichtleiter-Scanner 10 und die fokussierende Linse 13 darin aufnimmt, und eine Vielzahl von Detektionslichtleitfasern 17, die an der äußeren peripheren Oberfläche des Endoskopgestells 15 angeordnet sind und das Rückführungslicht von der Person zu dem Photodetektor 5 optisch leiten.
Die Lichtquelle 1 und der Photodetektor 5 sind an dem Basisende des Lichtleiter-Scanners 10 angeordnet.
Die Steuerungsvorrichtung 7 umfasst eine CPU (nicht gezeigt), welche die Beleuchtungsvorrichtung 3 und den Photodetektor 5 steuert, und umfasst auch einen Speicher, der beispielsweise ein Programm zum Betätigen der CPU und diverse Arten von Signalen, die in die CPU einzugeben sind, speichert.
Wie in 2 bis 4 gezeigt, umfasst der Lichtleiter-Scanner 10 die Beleuchtungslichtleitfaser 11 (Lichtleitfaser), wie etwa eine multimodale Faser oder eine monomodale Faser, einen röhrenförmigen elastischen Teil 21, der mit der Basisseite der Beleuchtungslichtleitfaser 11 mit Bezug auf ihr distales Ende in Eingriff kommt und aus einem elastischen Material gebildet ist, vier piezoelektrische Elemente 23, die an dem elastischen Teil 21 befestigt sind, einen feststehenden Teil (Trägerteil) 25, der die Beleuchtungslichtleitfaser 11 anhand des elastischen Teils 21 trägt und eine Ansteuerungszuleitung (GND) 27G und vier Zuleitungen 27A und 27B.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist die Beleuchtungslichtleitfaser 11 aus einem schmalen Glasmaterial gebildet und ist in der Längsrichtung des Endoskopgestells 15 angeordnet. Mit Bezug auf die Beleuchtungslichtleitfaser 11 erstreckt sich ein Ende derselben von dem Basisende des Endoskopgestells 15 aus nach außen, um an die Lichtquelle 1 angeschlossen zu werden, wohingegen das andere Ende derselben in der Nähe des distalen Endes im Innern des Endoskopgestells 15 angeordnet ist.
Wie in 3 und 4 gezeigt, weist der elastische Teil 21 ein Eingriffsloch 21a auf, in dem die Beleuchtungslichtleitfaser 11 eingepasst ist. In dem Eingriffsloch 21a ist die in Eingriff stehende Beleuchtungslichtleitfaser 11 daran unter Verwendung eines Klebstoffs auf Epoxidbasis an der äußeren peripheren Oberfläche der Beleuchtungslichtleitfaser 11 geklebt.
Ferner weist der elastische Teil 21, wie in 3 gezeigt, eine im Wesentlichen quadratische Prismenform auf, und die piezoelektrischen Elemente 23 sind jeweils auf seine vier Seitenflächen derselben angeklebt. Der elastische Teil 21 überträgt Vibrationen, die in den piezoelektrischen Elementen 23 vorkommen, auf die Beleuchtungslichtleitfaser 11.
Der feststehende Teil 25 ist ringförmig, und seine äußere periphere Oberfläche ist an die Innenwand des Endoskopgestells 15 unter Verwendung eines Klebstoffs auf Epoxidbasis geklebt. Des Weiteren weist der feststehende Teil 25, wie in 4 gezeigt, ein Eingriffsloch 25a auf, das mit dem elastischen Teil 21 in Eingriff gebracht werden kann.
Der feststehende Teil 25 kommt anhand des Eingriffslochs 25a mit dem elastischen Teil 21 in einer Position, die von den piezoelektrischen Elemente 23 in Richtung auf das Basisende entfernt ist, in Eingriff, um die Beleuchtungslichtleitfaser 11 freitragend zu tragen. Somit unterdrückt der feststehende Teil 25 Vibrationen der Beleuchtungslichtleitfaser 11, die in dieser Position in der radialen Richtung vorkommen. Wenn man davon ausgeht, dass die Vibrationen in Richtung auf das Basisende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 aus den piezoelektrischen Elementen 23 entweichen, dann können die Vibrationen, die in einer geänderten Form zurückkehren, weil sie einen gewissen Effekt erfahren, weiterhin unterdrückt werden. Daher kann der feststehende Teil 25 verhindern, dass die Vibrationsform der piezoelektrischen Elemente 23 und die Vibrationen der Beleuchtungslichtleitfaser 11 unstabil werden.
Ferner wird der feststehende Teil 25 elektrisch mit Elektroden auf den Rückflächen der vier piezoelektrischen Elemente 23 zusammengefügt, um als gemeinsame Erdung (GND) zu dienen, wenn die piezoelektrischen Elemente 23 angesteuert werden. Der feststehende Teil 25 wird mit der Zuleitung 27G zusammengefügt. Des Weiteren weist der feststehende Teil 25 auf seiner äußeren peripheren Oberfläche fünf Nuten 25b auf, die in der radialen Richtung vertieft sind, um die Zuleitung 27G und die vier Zuleitungen 27A und 27B darin aufnehmen zu können.
Die Nuten 25b sind umfangsmäßig auf der äußeren peripheren Oberfläche des Trägerteils 29 voneinander beabstandet und erstrecken sich parallel zur Mittelachse. Daher können die Zuleitungen 27A und 27B, die in den Nuten 25b aufgenommen sind, an die piezoelektrischen Elemente 23 angeschlossen werden, ohne sie länger als notwendig zu machen. Beispielsweise sind die vier Nuten 25b, welche die vier Zuleitungen 27A und 27B aufnehmen, in Positionen gebildet, die in der Umfangsrichtung des feststehenden Teils 25 gleichmäßig beabstandet sind.
Ferner weisen die fünf Nuten 25b weisen eine Tiefe auf, mit der die Zuleitungen 27A, 27B und 27G im Wesentlichen vollständig darin aufgenommen werden können, so dass ein Klebstoff auf Epoxidbasis, der verwendet wird, um die Zuleitungen 27A, 27B und 27G in den entsprechenden Nuten 25b zu befestigen, nicht daraus heraustritt. Folglich kann der feststehende Teil 25 genau mit dem Endoskopgestell 15 in Eingriff gebracht werden.
Das elastische Teil 21 und der feststehende Teil 25 weisen jeweils zwei lineare Markierungen (Indikatoren) auf, welche die Zusammenfügungspositionen angeben, wenn sie miteinander in Eingriff gebracht werden. In 2 werden die Markierungen in dem elastischen Teil 21 jeweils mit einem Bezugszeichen 31 bezeichnet. In 2 und 4 sind die Markierungen in dem feststehenden Teil 25 jeweils mit einem Bezugszeichen 33 bezeichnet.
Die beiden Markierungen 31 in dem elastischen Teil 21 sind positionsmäßig voneinander um 90° in der Umfangsrichtung auf der äußeren peripheren Oberfläche am Basisende des elastischen Teils 21 versetzt und erstrecken sich parallel zur Mittelachse.
Die beiden Markierungen 33 in dem feststehenden Teil 25 erstrecken sich parallel zur Mittelachse auf dem Boden von zweien der Nuten 25b, die in Positionen angeordnet sind, die in der Umfangsrichtung des feststehenden Teils 25 zueinander um 90° versetzt sind.
In einem Zustand, in dem der elastische Teil 21 mit dem feststehenden Teil 25 in Eingriff steht, sind die beiden Markierungen 31 in dem elastischen Teil 21 und die beiden Markierungen 33 in dem feststehenden Teil 25 derart positioniert, dass sie linear verbunden sind, wenn der elastische Teil 21 und der feststehende Teil 25 in der radialen Richtung gesehen werden, wodurch der elastische Teil 21 und der feststehende Teil 25 in einem positionierten Zustand um die Mittelachse herum und in der radialen Richtung zusammengefügt werden können.
Die piezoelektrischen Elemente 23 bestehen jeweils aus einem piezoelektrischen Keramikmaterial, wie etwa aus Bleititanzirkonat (PZT), und weisen eine schmale plattenartige Form auf. Ferner erhält jedes piezoelektrische Element 23 eine positive Elektrodenbehandlung auf seiner Vorderseite und eine negative Elektrodenbehandlung auf seiner Rückseite, um von der positiven Elektrode in Richtung auf die negative Elektrode, d. h. in der Dickenrichtung, polarisiert zu werden.
Wie in 3 gezeigt, sind die vier piezoelektrischen Elemente 23 auf den jeweiligen Seitenflächen des elastischen Teils 21 in identischen Positionen in der Längsrichtung der Beleuchtungslichtleitfaser 11 angeordnet. Es ist wünschenswert, dass jedes piezoelektrische Element 23 und der feststehende Teil 25 voneinander durch mindestens einen Spalt getrennt sind, der eine Störung des Ausdehnens und Zusammenziehens des piezoelektrischen Elements 23 in einer Richtung, die sich mit seiner Polarisationsrichtung schneidet, verhindert. Entsprechend werden das Ausdehnen und das Zusammenziehen des piezoelektrischen Elements 23 in der Längsrichtung der Beleuchtungslichtleitfaser 11 nicht durch den feststehende Teil 25 gestört.
Wie durch die Pfeile angegeben, welche die Polarisationsrichtungen in 3 bezeichnen, ist jedes Paar von piezoelektrischen Elementen 23, die einander in der radialen Richtung der Beleuchtungslichtleitfaser 11 zugewandt sind, ferner derart angeordnet, dass ihre Polarisationsrichtungen identisch sind. Des Weiteren sind unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs auf Epoxidbasis die Zuleitungen 27A, die als A-Phasen-Zuleitungen dienen, mit den Elektrodenoberflächen eines der Paare von piezoelektrischen Elementen 23 zusammengefügt, und die Zuleitungen 27B, die als B-Phasen-Zuleitungen dienen, sind mit den Elektrodenoberflächen des anderen Paars von piezoelektrischen Elementen 23 zusammengefügt.
Wenn eine Wechselspannung in der Polarisationsrichtung an die piezoelektrischen Elemente 23 über die Zuleitungen 27A und 27B angelegt wird, kommt es zu Vibrationen (Quereffekt), die bewirken, dass sich die piezoelektrischen Elemente in der Richtung, die zu der Polarisationsrichtung orthogonal ist, ausdehnen und zusammenziehen. Des Weiteren erfolgen das Ausdehnen und das Zusammenziehen derart, dass wenn sich eines der piezoelektrischen Elemente 23 in jedem Paar zusammenzieht, sich das andere gleichzeitig ausdehnt. Folglich übertragen die piezoelektrischen Elemente 23 in jedem Paar die Vibrationen auf die Beleuchtungslichtleitfaser 11 anhand des elastischen Teils 27, um zu bewirken, dass das distale Ende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 in der Richtung, die sich mit der Längsrichtung schneidet, vibriert.
Die Zuleitung 27G ist in einer der Nuten 25b in dem feststehenden Teil 25 aufgenommen, und ein Ende derselben wird unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffs oder durch Schweißen mit der Nut 25b zusammengefügt. Die Zuleitungen 27A und 27B, die an die piezoelektrischen Elemente 23 angeschlossen sind, sind in den übrigen Nuten 25b in dem feststehenden Teil 25 aufgenommen und werden unter Verwendung eines Klebstoffs auf Epoxidbasis an den Nuten 25b befestigt.
Die Detektionslichtleitfasern 17 werden aus einem schmalen Glasmaterial gebildet und sind in der Längsrichtung auf der äußeren peripheren Oberfläche des Endoskopgestells 15 angeordnet. Diese Detektionslichtleitfasern 17 sind in der Umfangsrichtung des Endoskopgestells 15 voneinander beabstandet. Mit Bezug auf jede Detektionslichtleitfaser 17 ist ein Ende derselben an dem distalen Ende des Endoskopgestells 15 angeordnet, wohingegen ihr anderes Ende an den Photodetektor 5 angeschlossen ist.
Zusätzlich zu dem Steuern der Beleuchtungsvorrichtung 3 und des Photodetektors 5 kann die Steuerungsvorrichtung 7 Bildinformationen generieren, indem sie ein Intensitätssignal von Rückführungslicht, das durch den Photodetektor 5 detektiert wird, mit Informationen (Scan-Positionsinformationen) bezüglich der Position des Beleuchtungslichts, mit dem der Lichtleiter-Scanner 10 scannt, verknüpft.
Nun wird der Betrieb des Lichtleiter-Scanners 10, der Beleuchtungsvorrichtung 3 und des Endoskopgeräts 100, welche die zuvor beschriebene Konfiguration aufweisen, beschrieben.
Um eine Person unter Verwendung des Lichtleiter-Scanners 10, der Beleuchtungsvorrichtung 3 und des Endoskopgeräts 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu beobachten, wird das distale Ende des Endoskopgestells 15 zuerst der Person zugewandt angeordnet, und das Beleuchtungslicht wird aus der Lichtquelle 1 generiert. Das Beleuchtungslicht, das aus der Lichtquelle 1 emittiert wird, wird durch die Beleuchtungslichtleitfaser 11 optisch geleitet, wird aus ihrem distalen Ende ausgegeben, und wird durch die fokussierende Linse 13 auf die Person gestrahlt.
Wenn das Rückführungslicht, wie etwa reflektiertes Licht oder Fluoreszenz, in der Person generiert wird, weil die Person mit dem Beleuchtungslicht bestrahlt wird, wird das Rückführungslicht durch die Detektionslichtleitfasern 17 optisch geleitet und durch den Photodetektor 5 detektiert. Dann konvertiert die Steuerungsvorrichtung 7 das Rückführungslicht in Bildinformationen, indem sie ein Intensitätssignal des Rückführungslichts, das aus dem Photodetektor 5 ausgegeben wird, mit Scan-Positionsinformationen des Lichtleiter-Scanners 10 verknüpft. Folglich kann ein Bild der Person, die mit dem Beleuchtungslicht bestrahlt wird, generiert werden.
Als Nächstes wird ein Prozess des Scannens mit Beleuchtungslicht, der durch den Lichtleiter-Scanner 10 ausgeführt wird, beschrieben.
Um zu bewirken, dass der Lichtleiter-Scanner 10 mit dem Beleuchtungslicht scannt, wird zuerst eine Biegeresonanzfrequenz der Beleuchtungslichtleitfaser 11 derart erregt, dass der mittlere Bereich des feststehenden Teils 25 in der axialen Richtung als Schwingungsknoten dient und das distale Ende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 als Schwingungsbauch dient.
Wenn eine Wechselspannung, die der Biegeresonanzfrequenz entspricht, auf eines der Paare von piezoelektrischen Elementen 23 (nachstehend als „piezoelektrische A-Phasen-Elemente 23” bezeichnet) angelegt wird, vibrieren die piezoelektrischen A-Phasen-Elemente. Dann werden die Vibrationen, die in den piezoelektrischen A-Phasen-Elementen 23 vorkommen, über den elastischen Teil 21 auf die Beleuchtungslichtleitfaser 11 übertragen, wodurch somit bewirkt wird, dass das distale Ende der Beleuchtungs-Lichtleiterfaser 11 in einer Richtung (beispielsweise der X-Achsen-(A-Phasen-)Richtung in 3 und 4), die sich mit der Längsrichtung schneidet, vibriert.
Auf gleiche Weise, wenn eine Wechselspannung, die der Biegeresonanzfrequenz entspricht, an das andere Paar von piezoelektrischen Elementen 23 (nachstehend als „piezoelektrische B-Phasen-Elemente 23” bezeichnet) angelegt wird, vibrieren die piezoelektrischen B-Phasen-Elemente 23. Dann werden die Vibrationen, die in den piezoelektrischen B-Phasen-Elementen 23 vorkommen, über den elastischen Teil 21 auf die Beleuchtungslichtleitfaser 11 übertragen, wodurch somit bewirkt wird, dass das distale Ende der Beleuchtungs-Lichtleiterfaser 11 in einer Richtung (beispielsweise der Y-Achsen-(B-Phasen-)Richtung in 3 und 4), die zu der X-Achse orthogonal ist, vibriert.
Indem gleichzeitig bewirkt wird, dass die piezoelektrischen A-Phasen-Elemente 23 in der X-Achsen-Richtung vibrieren und die piezoelektrischen B-Phasen-Elemente 23 in der Y-Achsen-Richtung vibrieren, und die Phasen der Wechselsignale, die an die piezoelektrischen A-Phasen-Elemente 23 und die piezoelektrischen B-Phasen-Elemente 23 angelegt werden, um π/2 geändert werden, bilden die Vibrationen am distalen Ende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 eine kreisförmige Bahn. Durch allmähliches Anpassen (Modulieren) der Größe der Wechselspannungen, die in diesem Zustand an die piezoelektrischen A-Phasen-Elemente 23 und die piezoelektrischen B-Phasen-Elemente 23 angelegt werden, vibriert das distale Ende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 spiralförmig. Folglich kann man mit dem Beleuchtungslicht, das aus dem distalen Ende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 ausgegeben wird, die Person spiralförmig scannen.
In diesem Fall wird während des Herstellungsprozesses des Lichtleiter-Scanners 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der elastische Teil 21 und der feststehende Teil 25 in einem positionierten Zustand basierend auf den Markierungen 31 und 33 derart miteinander in Eingriff gebracht, dass die Zusammenfügungsposition zwischen dem elastischen Teil 21 und dem feststehenden Teil 25 festgelegt ist. Dies kann verhindern, dass das Zusammenfügen des elastischen Teils 21 und des feststehenden Teils 25 von einem Lichtleiter-Scanner 10 zum anderen variiert. Folglich können die Beleuchtungslichtleitfaser 11 und die fokussierende Linse 13 mühelos und genau positioniert werden.
Da sich ferner die Markierungen 31 in dem elastischen Teil 21 und die Markierungen 35 in dem feststehenden Teil 25 in der Längsrichtung der Beleuchtungslichtleitfaser 11 linear erstrecken, ist die Zusammenfügungsposition in der radialen Richtung und der Umfangsrichtung der Beleuchtungslichtleitfaser 11 klar. Dies ermöglicht eine bessere Positionierbarkeit und bessere Zusammenfügungsgenauigkeit zwischen dem elastischen Teil 21 und dem feststehenden Teil 25 in der radialen Richtung und der Umfangsrichtung der Beleuchtungslichtleitfaser 11.
Ferner werden bei der Beleuchtungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Beleuchtungslichtleitfaser 11 und die fokussierende Linse in Übereinstimmung mit dem Lichtleiter-Scanner, der eine bessere Montierbarkeit aufweist, genau positioniert, so dass Leistungsunterschiede zwischen den Beleuchtungsvorrichtungen 3 unterdrückt werden können. Daher kann mit dem Beleuchtungslicht, das aus der Lichtquelle 1 emittiert wird, genau gescannt werden, und es kann durch die fokussierende Linse 13 auf eine gewünschte Position einer Person gestrahlt werden. Des Weiteren kann mit dem Endoskopgerät 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine zweckmäßige Beobachtung erfolgen, indem Bildinformationen einer gewünschten Beobachtungsregion der Person erfasst werden.
Diese Ausführungsform kann wie folgt geändert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform weisen der elastische Teil 21 und feststehende Teil 25 jeweils die linearen Markierungen 31 und 33 als Indikatoren auf, die sich parallel zur Mittelachse erstrecken. Alternativ können als eine erste Variante der elastische Teil 21 und der feststehende Teil 25 Indikatoren verwenden, die sich zur Mittelachse orthogonal erstrecken.
In diesem Fall kann der elastische Teil 21, beispielsweise wie in 5 gezeigt, zwei lineare Markierungen 35 als Indikatoren aufweisen. Des Weiteren kann der feststehende Teil 25 als Indikator einen peripheren Rand 25c der Endfläche desselben verwenden, der sich in Richtung auf das distale Ende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 befindet. Entsprechend ist die Zusammenfügungsposition in der Längsrichtung der Beleuchtungslichtleitfaser 11 klar, so dass der Betrag, um den der feststehende Teil 25 in Richtung auf den elastischen Teil 21 geschoben wird, mühelos angepasst werden kann.
Daher sind in einem Zustand, in dem der elastische Teil 21 mit dem feststehenden Teil 25 in Eingriff steht, die beiden Markierungen 35 in dem elastischen Teil 21 und dem peripheren Rand 25c der Endfläche des feststehenden Teils 25 positioniert, um linear ausgerichtet zu sein, wenn der elastische Teil 21 und der feststehende Teil 25 in der radialen Richtung gesehen sind, wodurch der elastische Teil 21 und der feststehende Teil 25 in einem positionierten Zustand in der Längsrichtung der Beleuchtungslichtleitfaser 11 miteinander zusammengefügt werden können. Dies ermöglicht eine bessere Positionierbarkeit und bessere Zusammenfügungsgenauigkeit 25 in der Längsrichtung der Beleuchtungslichtleitfaser 11.
Als eine zweite Variante, wie beispielsweise in 6 gezeigt, kann der elastische Teil 21 als Indikatoren zwei lineare Markierungen 31, die sich parallel zur Mittelachse erstrecken, und zwei lineare Markierungen 35, die sich orthogonal zu den Markierungen 31 erstrecken, aufweisen. Ferner kann der feststehende Teil 25 als Indikatoren zwei lineare Markierungen 33 verwenden, die sich parallel zur Mittelachse und zum peripheren Rand 25c der Endfläche desselben, der sich in Richtung auf das distale Ende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 befindet, erstrecken.
Wenn der elastische Teil 21 und der feststehende Teil 25 in der radialen Richtung gesehen werden, sind die beiden Markierungen 31 in dem elastischen Teil 21 und die beiden Markierungen 33 in dem feststehenden Teil 25 entsprechend positioniert, um linear verbunden zu sein, und die beiden Markierungen 35 in dem elastischen Teil 21 und dem peripheren Rand 25c der Endfläche des feststehenden Teils 25 sind positioniert, um linear ausgerichtet zu sein, wodurch der elastische Teil 21 und der feststehende Teil 25 in einem positionierten Zustand um die Mittelachse herum in der radialen Richtung und in der Längsrichtung zusammengefügt werden können.
Als eine dritte Variante, wie beispielsweise in 7 bis 9 gezeigt, kann der elastische Teil 21 durch einen elastischen Teil 41 ersetzt werden, der beispielsweise durch Drahtfunkenerosion in einer im Wesentlichen prismatischen Form gebildet ist. Insbesondere wird die im Wesentlichen prismatische Form des elastischen Teils 41 durch Bearbeiten einer zylindrischen Oberfläche 41a eines röhrenförmigen Elements erzielt, das einen Durchmesser aufweist, der mit dem Eingriffsloch 25a des feststehenden Teils 25 in Eingriff gebracht werden kann, so dass vier Teile der zylindrischen Oberfläche 41a übrigbleiben, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind. Entsprechend können der feststehende Teil 25 und der elastische Teil 41 in der radialen Richtung positioniert werden, indem der elastische Teil 41 einfach mit dem feststehenden Teil 25 in Eingriff gebracht wird.
In diesem Fall, wie in 7 gezeigt, kann der elastische Teil 41 vier lineare Markierungen (Indikatoren) 43 aufweisen, die in der Endfläche des elastischen Teils 41 auf der gegenüberliegenden Seite des distalen Endes der Beleuchtungslichtleitfaser 11 bereitgestellt werden und die sich in Richtung auf die Mittelachse von den jeweiligen zylindrischen Oberflächen 41a aus erstrecken. Des Weiteren kann der feststehende Teil 25 vier lineare Markierungen 45 aufweisen, die in der Endfläche des feststehenden Teils 25 auf der gegenüberliegenden Seite von dem distalen Ende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 aus bereitgestellt werden. Die vier Markierungen 45 können in Positionen bereitgestellt werden, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind, und können sich von der Mittelachse aus radial nach außen erstrecken.
Entsprechend sind in einem Zustand, in dem der elastische Teil 41 mit dem feststehenden Teil 25 in Eingriff steht, die vier Markierungen 43 in dem elastischen Teil 41 und die vier Markierungen 45 in dem feststehenden Teil 25 derart positioniert, dass sie linear verbunden sind, wenn der feststehende Teil 25 und der elastische Teil 41 in der radialen Richtung gesehen werden, wodurch der feststehende Teil 25 und der elastische Teil 41 in einem positionierten Zustand in der Umfangsrichtung zusätzlich zu der radialen Richtung zusammengefügt werden können.
Ferner können, wie in 8 und 9 gezeigt, die zylindrischen Oberflächen 41a des elastischen Teils 41 einzeln lineare Markierungen 47 aufweisen, die am Ende des elastischen Teils 41 auf der gegenüberliegenden Seite des distalen Endes der Beleuchtungslichtleitfaser 11 bereitgestellt werden und sich parallel zur Zentralachse erstrecken. Des Weiteren kann der feststehende Teil 25 vier lineare Markierungen 49 aufweisen, die in der Endfläche des feststehenden Teils 25 bereitgestellt werden, der sich in Richtung auf das distale Ende der Beleuchtungslichtleitfaser 11 befindet. Die vier Markierungen 49 können in Positionen bereitgestellt werden, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet sind, und können sich von der Mittelachse aus radial nach außen erstrecken.
In diesem Fall sind in einem Zustand, in dem der elastische Teil 41 mit dem feststehenden Teil 25 in Eingriff steht, die vier Markierungen 47 in dem elastischen Teil 41 und die vier Markierungen 49 in dem feststehenden Teil 25 positioniert, um linear verbunden zu sein, wenn der elastische Teil 41 und der feststehende Teil 25 in der Mittelachsenrichtung gesehen werden, wodurch der elastische Teil 41 und der feststehende Teil 25 in einem positionierten Zustand in der Umfangsrichtung und der Längsrichtung zusätzlich zu der radialen Richtung zusammengefügt werden können.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zuvor mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben wurde, sind spezifische Konfigurationen nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkt und umfassen beispielsweise Bauformabwandlungen, solange sie nicht vom Umfang der Erfindung abweichen. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform und ihre Varianten eingeschränkt. Die vorliegende Erfindung ist nicht besonders eingeschränkt und kann auf Ausführungsformen angewendet werden, die erzielt werden, indem die Ausführungsform und ihre Varianten geeignet kombiniert werden.
Ferner werden bei der Ausführungsform und den Varianten die linearen Markierungen 31, 33, 35, 43, 45, 47 und 49 und der periphere Rand 25c der Endfläche als Indikatoren verwendet. Die Indikatoren können beliebiger Art sein, solange sie die Zusammenfügungspositionen zwischen dem elastischen Teil 21 oder 41 und dem feststehenden Teil 25 im Eingriffszustand angeben können, und können beispielsweise Pfeile oder Farbcodes sein. Ferner ist die Anzahl der Indikatoren nicht auf diejenige eingeschränkt, die bei der obigen Ausführungsform und den Varianten beschrieben wird, und kann eine beliebige Anzahl sein, mit welcher der elastische Teil 21 oder 41 und der feststehende Teil 25 genau zusammengefügt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelle
2: Beleuchtungsvorrichtung
5: Photodetektor (Lichtdetektor)
10: Lichtleiter-Scanner
11: Beleuchtungslichtleitfaser (Lichtleitfaser)
13: Fokussierende Linse
15: Endoskopgestell (äußeres Gehäuse)
21: Elastischer Teil
23: Piezoelektrisches Element
25: Feststehender Teil (Trägerteil)
31, 33, 35, 43, 45, 47, 49: Markierung (Indikator)
100: Endoskopgerät (Beobachtungsgerät)

Claims

Lichtleiter-Scanner, umfassend: eine Lichtleitfaser, die Licht optisch leitet und das Licht aus einem distalen Ende derselben ausgibt; einen elastischen Teil, der mit einer Basisseite der Lichtleitfaser mit Bezug auf das distale Ende derselben in Eingriff kommt und der aus einem elastischen Material gebildet ist, das in der Lage ist, Vibrationen auf die Lichtleitfaser zu übertragen; eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen, die an einer Seitenfläche des elastischen Teils befestigt sind, wobei jedes piezoelektrische Element in einer radialen Richtung der Lichtleitfaser polarisiert ist und eine Wechselspannung in einer Polarisationsrichtung empfängt, um über den elastischen Teil zu bewirken, dass die Lichtleitfaser vibriert; und einen Trägerteil, der ein Eingriffsloch aufweist, das mit dem elastischen Teil in einer Position in Eingriff kommt, die von den piezoelektrischen Elementen in Richtung auf die Basisseite entfernt ist, und die in der Lage ist, die Lichtleitfaser über den elastischen Teil, der mit dem Eingriffsloch in Eingriff steht, freitragend zu tragen, wobei der Trägerteil und der elastische Teil Indikatoren aufweisen, die Zusammenfügungspositionen in einem Zustand angeben, in dem der Trägerteil und der elastische Teil miteinander in Eingriff stehen.
Lichtleiter-Scanner nach Anspruch 1, wobei der Indikator in mindestens einem von dem Trägerteil und dem elastischen Teil eine Markierung ist, zu einer äußeren Oberfläche desselben hinzugefügt ist.
Lichtleiter-Scanner nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Indikatoren jeweils eine lineare Form aufweisen, die sich in einer Längsrichtung der Lichtleitfaser erstreckt.
Lichtleiter-Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Indikatoren eine lineare Form aufweisen, die sich in einer Richtung erstreckt, die zu einer Längsrichtung der Lichtleitfaser im Wesentlichen orthogonal ist.
Beleuchtungsvorrichtung, umfassend: den Lichtleiter-Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4; eine Lichtquelle, die Licht generiert, das durch die Lichtleitfaser optisch geleitet werden soll; eine fokussierende Linse, die das Licht fokussiert, das aus der Lichtleitfaser ausgegeben wird; und ein äußeres Gehäuse, das die fokussierende Linse und den Lichtleiter-Scanner aufnimmt und den Trägerteil festhält.
Beobachtungsgerät, umfassend: die Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 5; und einen Lichtdetektor, der Rückführungslicht detektiert, das von einem Subjekt zurückkehrt, weil das Subjekt durch die Beleuchtungsvorrichtung mit Licht bestrahlt wird.