JP2009291486A - 光ファイバスキャナおよび内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバを良好に振動させつつ、耐久性に優れた光ファイバスキャナ等を提供する。
【解決手段】光ファイバ１６とアクチュエータ２４とを接着部材３６で接着する。接着部材３６は有機系の接着剤で形成されている。遮光膜４０は、光ファイバ１６の側面１６Ｃのうち、アクチュエータ２４よりも出射面１６Ｓ側の領域を覆っている。このような遮光膜４０を設けることにより、出射面１６Ｓから出射された照明光Ｌの反射光の一部が、出射面１６Ｓからクラッドを介して接着部材３６に入射することを防止できる。このため、反射光の入射による接着部材３６の膨張を防ぎ、光ファイバ１６の振動を常に良好に保つことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバを振動させながら被写体をスキャンする光ファイバスキャナ、および光ファイバスキャナを備えた内視鏡装置に関する。

従来の内視鏡装置とは異なり、光ファイバを振動させながら照明光を出射し、被写体をスキャンする光ファイバスキャナを備えた内視鏡装置が考えられている（例えば特許文献１参照）。このような光ファイバスキャナを備えた内視鏡装置によれば、解像度の高い画像が、径の細い光ファイバで生成可能となる。

光ファイバスキャナにおいては、光ファイバを高速で振動させるために、圧電素子等のアクチュエータが用いられる。そして高速で振動する光ファイバは、所定の位置でアクチュエータ等に固定されている。
特表２００５−５０１２７９号公報

光ファイバから出射された光の一部は、被写体や光ファイバスキャナのハウジングで反射される。この反射光が光ファイバ周辺にある部材に入射すると、その部材の温度が上昇する可能性がある。そして、光ファイバやアクチュエータと、光ファイバとアクチュエータとを接着する接着部材との間で膨張係数の差が大きいと、反射光によってこれらの部材が一様に熱膨張しないことから、光ファイバの共振に悪影響を及ぼすおそれがある。

この結果、光ファイバが所定の周波数で振動しない場合、光ファイバスキャナにより得られる画像にゆがみが生じるなど、画質の低下を招いてしまう。また、接着部材を用いずに、光ファイバを単にアクチュエータで保持してこの問題を解決した場合、アクチュエータが高速で振動する光ファイバから脱離してしまう等、光ファイバスキャナの耐久性が低下するおそれがある。

本発明は、光ファイバを良好に振動させつつ、耐久性に優れた光ファイバスキャナ等を提供することを目的とする。

本発明の光ファイバスキャナは、被写体を照明するための照明光を出射する光ファイバと、光ファイバを振動させるアクチュエータと、光ファイバとアクチュエータとを接着する接着部材とを備える。そして光ファイバスキャナは、照明光の被写体からの反射光が光ファイバのクラッドを介して接着部材に入射することを防止するための遮光膜が光ファイバの表面に形成されていることを特徴とする。

遮光膜は、光ファイバの側面と接着部材との間に形成されていることが好ましい。また、光ファイバの側面においては、アクチュエータよりも照明光の出射端側の領域が遮光膜で覆われていることが好ましい。

遮光膜は、例えば接着部材の近傍にのみ設けられている。また、遮光膜は、光ファイバにおける照明光の出射面においてクラッドを覆っていることが好ましい。

接着部材は、例えば有機系接着剤により形成されている。接着部材の表面は、遮光のための黒色樹脂で覆われていることが好ましい。遮光膜は、例えば金属膜である。

本発明の内視鏡装置は、上述の光ファイバスキャナを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバを良好に振動させつつ、耐久性に優れた光ファイバスキャナ等を実現できる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における光ファイバスキャナを備えた内視鏡装置の概略的なブロック図である。

内視鏡装置５０は、被写体１４の画像を生成するための光ファイバスキャナ１０を有する。光ファイバスキャナ１０は、光源１２、光ファイバ１６、複数の集光ファイバ１８、および画像処理部２０を含む。光源１２は、制御部４２の制御の下で、被写体１４を照明するための照明光Ｌを出射する。照明光Ｌは、光ファイバ１６のコア（図示せず）を介して光ファイバ１６の先端まで伝達され、出射面１６Ｓから被写体１４に向けて出射される。

照明光Ｌは被写体１４により反射され、反射光Ｒが集光ファイバ１８の入射面１８Ｓに入射する。反射光Ｒは、集光ファイバ１８により画像処理部２０に伝達される。画像処理部２０においては、反射光Ｒを受光した撮像素子（図示せず）により画像信号が生成され、画像信号に所定の処理が施される。この画像信号が、内視鏡装置５０のプロセッサ（図示せず）に送信され、さらなる処理が施される。この結果、被写体１４の画像がモニタ（図示せず）上に表示される。

光ファイバスキャナ１０は、アクチュエータ２４を含む。アクチュエータ２４は、制御部４２の制御により、光ファイバ１６を振動させる。このため光ファイバ１６の先端側、すなわち光ファイバ１６におけるアクチュエータ２４よりも出射面１６Ｓ側の領域が、矢印Ａの示すように、ほぼ共振周波数で振動する。なおアクチュエータ２４は、例えば圧電素子によって形成されている。

照明光Ｌが、高速で振動する光ファイバ１６から被写体１４に照射されるため、光ファイバスキャナ１０により、短時間に広範囲のスキャンが可能である。よって内視鏡装置５０においては、比較的径の小さい光ファイバ１６を用いても、解像度の高い被写体像を得ることができる。

図２は、第１の実施形態の光ファイバスキャナ１０における光ファイバ１６の先端部を拡大して示す断面図である。図３は、反射光Ｒの一部が接着部材に入射する状態を概略的に示す断面図である。図４は、第１の実施形態の光ファイバスキャナ１０における光ファイバ１６の出射面１６Ｓ近傍を拡大して示す断面図である。

光ファイバ１６は、金属製のハウジング２６の内部に配置されており、ハウジング２６により保護されている。そして光ファイバ１６の出射面１６Ｓ近傍には、照明光Ｌが透過するレンズユニット２８が設けられている。

アクチュエータ２４は、ハウジング２６内で光ファイバ１６の周囲を取り囲むように配置されている。アクチュエータ２４の端部には、電極（図示せず）から電力を供給するためのワイヤ３０が接続されている。また、アクチュエータ２４は、絶縁性の保持部材３２により保持されている。なお集光ファイバ１８（図１参照）は、ハウジング２６の周囲に沿うように配置されている。

高速で振動する光ファイバ１６は、接着部材３６によりアクチュエータ２４に固定されている。このように、光ファイバ１６とアクチュエータ２４とを接着する接着部材３６は、有機系の接着剤で形成されている。このため、反射光Ｒ（図１参照）の一部が光ファイバ１６のクラッド１６Ａ（図３参照）に入射すると、矢印Ｂが示すように、この反射光Ｒは、クラッド１６Ａから屈折率の高い接着部材３６に入射してしまう可能性がある。

ここで、接着部材３６の熱膨張係数は、ガラス製の光ファイバ１６、もしくはアクチュエータ２４の熱膨張係数よりも著しく大きい。このため、反射光Ｒの入射により、接着部材３６が光ファイバ１６等に比べて相対的に非常に大きく膨張する。このように、実質的には接着部材３６のみが膨張する結果、精密な制御が必要とされる光ファイバ１６の振動が不調となり、所定の周波数、すなわち共振周波数で振動することができなくなる可能性がある。そして光ファイバ１６が良好に振動しない場合、光ファイバスキャナ１０により得られる画像にゆがみが生じるなど、被写体像の画質が低下してしまう。

そこで本実施形態では、光ファイバ１６の側面１６Ｃにおいて、反射光Ｒ（図１参照）が光ファイバ１６のクラッド１６Ａを介して接着部材３６に入射することを防止するための遮光膜４０が設けられている（図２、４参照）。

遮光膜４０は、光ファイバ１６の側面１６Ｃのうち、アクチュエータ２４よりも出射面１６Ｓ側の全領域を覆っており（図２参照）、アクチュエータ２４よりも光源１２（図１参照）側の領域には設けられていない。接着部材３６への反射光Ｒの入射を防止すれば十分だからである。

遮光膜４０は、例えば金属性の膜である。具体的には、遮光膜４０はニッケルなどの汎用的な金属で形成される、この場合、無電解めっきが可能であり、光ファイバ１６の処理が容易である。また遮光膜４０は、ニッケル以外にも、クロム、銅、アルミなどの金属膜であっても良い。この場合、スパッタリングなどの蒸着により、遮光膜４０を光ファイバ１６の側面１６Ｃ上に形成する。

以上のように本実施形態によれば、接着部材３６により光ファイバ１６とアクチュエータ２４とを強固に接着して光ファイバスキャナ１０の耐久性を向上させるとともに、遮光膜４０を設けることで反射光Ｒの一部が接着部材３６に入射することを防止できる。この結果、光ファイバ１６の振動を常に良好に保つことができる。

次に、第２の実施形態につき説明する。図５は、第２の実施形態の光ファイバスキャナ１０における光ファイバ１６の先端部を拡大して示す断面図である。

本実施形態は、遮光膜４０が接着部材３６の近傍のみに設けられている点が、第１の実施形態と異なる。本実施形態の遮光膜４０は、光ファイバ１６の側面１６Ｃ（クラッド１６Ａ）と接着部材３６との間の領域、すなわち接着部材３６の内側と、側面１６Ｃにおける接着部材３６の周辺部にのみ、設けられている。なお、図５における側面１６Ｃ上の破線Ｄは、遮光膜４０の端部を示すために便宜上加えられたものであり、実際には存在しない。

このように、真に必要とされる領域にのみ遮光膜４０を設ける本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、光ファイバスキャナ１０の製造を容易にできるという効果が得られる。すなわち、光ファイバ１６の側面１６Ｃ上の一部の領域にのみ遮光膜４０を設けることにより、その後、光ファイバスキャナ１０のどの位置にアクチュエータ２４を取り付けるかが容易に判断でき、アクチュエータ２４の取付工程の迅速化が図られる。

次に、第３の実施形態につき説明する。図６は、第３の実施形態の光ファイバスキャナ１０における光ファイバ１６の出射面１６Ｓ近傍を拡大して示す断面図である。

本実施形態の遮光膜４０は、第１の実施形態よりも広い領域を被覆している。すなわち本実施形態の遮光膜４０は、第１の実施形態の遮光膜４０（図２、４参照）が覆う領域に加え、光ファイバ１６の出射面１６Ｓにおけるクラッド１６Ａの端面をも覆っている。なお本実施形態の光ファイバスキャナ１０の断面図は、第１の実施形態の光ファイバスキャナ１０を示す図２とほぼ同じである。

本実施形態のクラッド１６Ａは、以下のように、遮光膜４０により被覆される。光ファイバ１６の先端部を未硬化状態の光硬化性樹脂の液体内に入れ、光ファイバ１６のコア１６Ｂに光硬化性樹脂を硬化させる波長の光（例えば紫外線及び青色の波長域の光）を伝播させる。コア１６Ｂから出射した光が光硬化性樹脂を硬化させることにより、コア１６Ｂの端面のみが、硬化した光硬化性樹脂で覆われる。その後、めっき、あるいは蒸着等によりクラッド１６Ａの表面を覆う遮光膜４０を形成する。そしてコア１６Ｂの端面で硬化している光硬化性樹脂を除去すれば、クラッド１６Ａの表面、すなわち側面１６Ｃと出射面１６Ｓにおけるクラッド１６Ａの端面を遮光膜４０で選択的に被覆した光ファイバ１６が製造できる。

このように、クラッド１６Ａを遮光膜４０で被覆する本実施形態によれば、クラッド１６Ａを介した反射光Ｒの接着部材３６への入射（図３参照）を、より確実に防止することができる。

次に、第４の実施形態につき説明する。図７は、第４の実施形態の光ファイバスキャナ１０における光ファイバ１６の先端部を拡大して示す断面図である。

本実施形態は、接着部材３６も遮光されている点が第２の実施形態（図５参照）と異なる。これまでの実施形態においては、クラッド１６Ａを介して反射光Ｒ（図１参照）が接着部材３６に入射することのみを防止していたが、本実施形態では、さらに、ハウジング２６の内壁面での反射等により、クラッド１６Ａを介さずに反射光Ｒの迷光が接着部材３６に入射することをも防止する。このため、有機系の接着剤を硬化させた接着部材３６の表面に、有機系接着剤との親和性が高い、遮光のための黒色樹脂が塗布され、樹脂層４８が形成されている。

このように、迷光をも接着部材３６に入射させない本実施形態においては、接着部材３６の膨張をより確実に防止できる。なお、接着部材３６の表面を黒色樹脂の樹脂層４８で覆わずに、遮光膜（図示せず）で覆っても良い。しかしながら、例えば金属製の遮光膜４０は、有機系材料による接着部材３６の表面に固着させることが困難であるため、本実施形態のように、遮光可能な樹脂の塗布により樹脂層４８を設けるという簡便な方法が好ましい。また、黒く着色された接着剤を用いて接着部材３６を形成しても良い。

光ファイバ１６、接着部材３６、遮光膜４０の形状、材質等は、いずれの実施形態にも限定されない。例えば、各実施形態を適宜組み合わせて、第１もしくは第３の実施形態（図２等参照）の接着部材３６の表面を第４の実施形態と同様に黒色の樹脂で被覆しても良い。また、光ファイバ１６の側面１６Ｃにおける接着部材３６の近傍と、出射面１６Ｓにおけるクラッド１６Ａの端面とを遮光膜４０で選択的に被覆しても良い（図５、６等参照）。

遮光膜４０は、金属以外の部材により成膜されても良い。また、接着部材３６を、有機系以外の接着剤により形成しても良い。この場合、第４の実施形態においては、接着部材３６と親和性の高い部材により接着部材３６の表面を被覆し、遮光することが好ましい。

第１の実施形態における光ファイバスキャナ備えた内視鏡装置の概略的なブロック図である。 第１の実施形態の光ファイバスキャナにおける光ファイバの先端部を拡大して示す断面図である。 反射光の一部が接着部材に入射する状態を概略的に示す断面図である。 第１の実施形態の光ファイバスキャナにおける光ファイバの出射面近傍を拡大して示す断面図である。 第２の実施形態の光ファイバスキャナにおける光ファイバの先端部を拡大して示す断面図である。 第３の実施形態の光ファイバスキャナにおける光ファイバの出射面近傍を拡大して示す断面図である。 第４の実施形態の光ファイバスキャナにおける光ファイバの先端部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１０ 光ファイバスキャナ
１６ 光ファイバ
１６Ａ クラッド
１６Ｂ コア
１６Ｓ 出射面
２４ アクチュエータ
３６ 接着部材
５０ 内視鏡装置
Ｌ 照明光
Ｒ 反射光

Claims (9)

1. 被写体を照明するための照明光を出射する光ファイバと、
   前記光ファイバを振動させるアクチュエータと、
   前記光ファイバと前記アクチュエータとを接着する接着部材とを備え、
   前記照明光の前記被写体からの反射光が前記光ファイバのクラッドを介して前記接着部材に入射することを防止するための遮光膜が、前記光ファイバの表面に形成されていることを特徴とする光ファイバスキャナ。
2. 前記光ファイバの側面と前記接着部材との間に前記遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
3. 前記光ファイバの側面において、前記アクチュエータよりも前記照明光の出射端側の領域が遮光膜で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
4. 前記遮光膜が、前記接着部材の近傍にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
5. 前記遮光膜が、前記光ファイバにおける前記照明光の出射面において前記クラッドを覆っていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
6. 前記接着部材が、有機系接着剤により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
7. 前記接着部材の表面が、遮光のための黒色樹脂で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
8. 前記遮光膜が金属膜であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
9. 請求項１に記載の光ファイバスキャナを備えたことを特徴とする内視鏡装置。

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