JP2010513949A - スペーサ及び接着剤として作用するビードを有するアクチュエータ管体への光ファイバーの取付け方法 - Google Patents

Abstract

走査型ファイバー装置の製造においてアクチュエータ管体に光ファイバーを取り付ける方法が開示される。１つの態様では、方法は、光ファイバーの自由端部分の近位端の近くにある走査型ファイバー装置の光ファイバーにビードを付加する段階を含むことができる。次に、ビードは、接着剤を塗布及び硬化することによって走査型ファイバー装置のアクチュエータ管体内に少なくとも部分的に接着することができる。このような方法によって製造された走査型ファイバー装置も開示される。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、走査型ファイバー装置に関する。詳細には、本発明の実施形態は、走査型ファイバー装置内のアクチュエータ管体への光ファイバーの取付けに関する。

種々の異なるタイプの走査型ファイバー装置は当技術分野で公知である。走査型ファイバー装置は、一般に、走査パターンに従って１次元又は２次元で振動又は走査することができる、単一の片持ち光ファイバーを含む。

図１は、公知の走査型ファイバー装置１００の１つの実施例の側断面図である。走査型ファイバー装置はハウジング１０２を含む。圧電管１０４は、ハウジング内に含められ、取付カラー１０６を用いてハウジングに取り付けられる。光ファイバー１０８の一部分が圧電管を通して挿入される。光ファイバーの自由端部分１１０は、ハウジング内にあって、圧電管の端部に取り付けられる。自由端部分は、可撓性であり、部分的にはその長さに応じた周波数で共振することができる。圧電管は電極１１２を有する。ワイヤ１１４は電極と電気的に結合される。電極を駆動して、拡大スパイラル又は他の走査パターンに従って光ファイバーの自由端部分を移動させることができる。点線は、光ファイバーの自由端部分が操作中に移動できることを示すのに用いている。

走査パターンに応じた光ファイバーの移動を利用して、イメージを構成することができる。イメージを構成する段階は、イメージを標的区域上に表示する段階、及び／又は標的区域のイメージを取得する段階を含むことができる。標的区域上にイメージを表示又は形成する段階において、光ファイバーの端部から放射された光は、ピクセル位置に応じて走査パターン中に変調され、標的区域上に所望のイメージを形成するようにすることができる。標的区域のイメージを取得する段階において、走査型ファイバー装置は、光学レンズ系を通して及び走査パターン内の標的区域にわたって照明スポットを走査することができる。後方散乱光は、例えば光センサによって時系列で取り込むことができる。

本発明は、本発明の実施形態を説明するのに用いられる以下の説明及び添付図面を参照することにより最も良く理解することができる。

公知の走査型ファイバー装置の１つの実施例の側断面図である。 本発明の実施形態による、走査型ファイバー装置の製造中にアクチュエータ管体に光ファイバーを取り付ける方法のブロックフロー図である。 本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、光ファイバーの自由端部分の近位端の近くに接着剤のビードを付加する方法のブロックフロー図である。 本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、光ファイバーに塗布された接着剤のビードの一実施例の斜視図である。 本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、予備成形ビードの孔又は開口部を通して光ファイバーを挿入する斜視図である。 本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、接着剤を塗布及び硬化することによってアクチュエータ管体内に少なくとも部分的にビードを接着する方法のブロックフロー図である。 本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、アクチュエータ管体の端部とビードとの間に塗布された接着剤の錘状体を示す斜視図である。 本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、自由端部分の近位端を示すマークが、管体内の接着剤と接触し該接着剤によって湿潤されるまで、アクチュエータ管体７０５にビード７４０が完全に導入されることを示した斜視図斜視図である。 本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、光ファイバーの自由端部分の取付けのポイント近くにあるアクチュエータ管体の中心を分解した走査型ファイバー装置の一部分の側断面図である。 本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、走査型ファイバーイメージキャプチャ装置の詳細な実施例の側断面図である。

以下の説明では、多数の特定の詳細が記載されている。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の詳細なしで実施できる点は理解される。場合によっては、公知の構造及び技術は、本明細書の理解を曖昧にしないために詳細には示されていない。

図２は、本発明の実施形態による、走査型ファイバー装置の製造中にアクチュエータ管体に光ファイバーを取り付ける方法２２０のブロックフロー図である。ブロック２２２において、光ファイバーの自由端部分の近位端の近くにある走査型ファイバー装置の光ファイバーにビードを付加することができる。次いでブロック２２４において、ビードは、接着剤を塗布して硬化することによって、走査型ファイバー装置のアクチュエータ管体内に少なくとも部分的に接着することができる。

ビードは、スペーサとしての機能を果たすことができる。単一の接着剤がビード又はスペーサなしで光ファイバーを取り付けるために塗布されることになる場合、接着剤の表面張力は、接着剤の液滴が塗布された管体側に向かって管体の中央から光ファイバーを引き離す又は引き出すようにすることができる。これは、光ファイバーの非対称的な移動を促進するようにする可能性があり、走査型ファイバー装置を用いて構成されるイメージの品質に悪影響を及ぼす恐れがある。しかしながら、スペーサとして機能するビードを用いることにより、接着剤の表面張力によってアクチュエータ管体の中心から離れる光ファイバーの移動を阻止又は少なくとも低減することができる。

本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、ビードの直径又は他の断面寸法は、アクチュエータ管体の内径又は他の断面寸法にほぼ等しく、又は少なくともそのかなりの割合とすることができ、光ファイバーは、実質的にビードの中心に位置付けることができる。有利には、これは、取付けポイントにおいてアクチュエータ管体内の光ファイバーを正確且つ一貫してほぼ中心に位置付ける一助とすることができる。

図３は、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、光ファイバーの自由端部分の近位端の近くに接着剤のビードを付加する方法３２２のブロックフロー図である。本方法は、小さな物体を見るための実体顕微鏡又は同様の装置を用いて任意選択的に実施することができる。

ブロック３３０において、走査型ファイバー装置の光ファイバーの意図した自由端部分よりも僅かに多くの部分を、任意選択的にアクチュエータ管体を通して同軸で挿入又は他の方法で導入することができる。自由端部分は、光ファイバーの遠位端に配置することができ、可撓性であり、イメージを構成するために走査又は他の方法で移動された光ファイバーの部分とすることができる。光ファイバーの自由端部分の意図したものよりも僅かに多くの部分をアクチュエータ管体に通して導入し、ビードを付加するための追加のスペースを設けるようにすることができる。

ブロック３３２において、光ファイバーの自由端部分の近位端が測定され、又は他の方法で特定することができる。近位端は、遠位先端から光ファイバーの長さに沿って後方に測定された意図された１つの自由端長さである。１つの態様では、工具顕微鏡又は同様の装置を用いて、正確さを向上させるためにこの測定を行うことができる。「近位端」の「端部」という用語は、光ファイバーがこの点で必ず切断又は分断されることを意味するものではない。

次にブロック３３４において、近位端は、任意選択的に光ファイバー上にマーキングすることができる。例えば、小さなマーキングは、ソフトインクベースのマーカーにより光ファイバー上に実施することができる。これは、使用中に光ファイバーの破損を促進するようになる可能性があるので、光ファイバーを傷つけないように留意する必要がある。しかしながら、近位端をマーキングすることは、任意選択であり必須ではない。

ブロック３３６において、接着剤のビードは、近位端の近くの光ファイバーに付加することができる。用語「近位端の近く」とは、略近位端から近位端の近位側に対してアクチュエータ管体の約２内径以内までのいずれかの場所を意味することができる。本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、接着剤のビードは、例えば、近位端の近位側に対してアクチュエータ管体の約１内径のような僅かな距離を付加することができる。以下で更に説明されるように、ビードと近位端との間のこの僅かな距離は、その後に塗布される接着剤の錘状体が近位端に向けて先細にされたビードにより形成可能にすることができる。必須ではないこのような錘状体は、機械的応力を分散させる助けとすることができ、これは、光ファイバーの破損低減を可能にすることができる。

塗布される接着剤の量は、場合によっては、極めて少なくすることができる。本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、接着剤のこのような小さなビードを光ファイバーに付加する１つの方法は、小口径ワイヤ又は他のワイヤ状アプリケータの端部を接着剤に浸漬する段階と、次いで、ワイヤ状アプリケータの端部から光ファイバーまで第２の接着剤を塗布する段階とを含むことができる。直径が小さいほど、接着剤の塗布量が相対的に少くなる傾向となり、一方、直径が大きくなる程、接着剤の塗布量が相対的に多くなる傾向がある。１つの態様では、ワイヤ状アプリケータは、およそ光ファイバーの直径又はそれ未満の直径を有することができる。例えば、ワイヤ状アプリケータの直径は、およそ数百ミクロン又はそれ未満とすることができる。或いは、接着剤のビードは、針又は同様のディスペンサを用いて、或いは当技術分野で公知の少容積の液体を付加する他の方法によって光ファイバーに付加することができる。

本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、接着剤のビードを光ファイバーに付加する段階は、接着剤のビード内で光ファイバーを実質的に中心に位置付ける段階を含むことができる。接着剤が比較的粘性である場合には、当該段階は、例えば、ワイヤ状アプリケータなどを用いて光ファイバーの円周周辺に接着剤を塗布又は湿潤させる段階を含むことができる。接着剤に粘性が少ない場合には、接着剤は、光ファイバーの周辺で自然に湿潤するようになる可能性があるが、接着剤を光ファイバーの周辺に塗布する段階が役立つ場合がある。必要に応じて、接着剤内の光ファイバーを更に中心に位置付ける段階は、任意選択的に、光ファイバーをスピニングする段階、音響エネルギーを加える段階、塗布された接着剤を他の方法で攪拌する段階、又は同様のことによって行うことができる。

好適な接着剤の実施例は、限定ではないが、当技術分野で公知の様々なエポキシ、シアノアクリレート、ポリウレタン、及びアクリルを含む。好適な接着剤の１つの具体的な実施例は、米国カリフォルニア州Ｒａｎｃｈｏ Ｃｕｃａｍｏｎｇａ所在のＳｕｐｅｒ Ｇｌｕｅ Ｃｏｒｐｏｒａｉｏｎから商業的に入手可能なＣｏｐｐｅｒ−Ｂｏｎｄブランドエポキシ樹脂である。Ｃｏｐｐｅｒ−Ｂｏｎｄは、セラミック圧電管、ニッケル接地電極、及びガラス光ファイバーへの接着に好適であると思われる。更に、Ｃｏｐｐｅｒ−Ｂｏｎｄは、僅かな弾性があり、これは、機械的応力を放散させる助けとなり、及び／又は走査サイクル間の光ファイバーの自由端部分を減速するか又は停止させるのに役立つ減衰をもたらすことができる。好適な接着剤の別の具体的な実施例は、米国マサチューセッツ州Ｂｅｄｆｏｒｄ所在のＴＲＡ−ＣＯＮ，Ｉｎｃ．，から商業的に入手可能なＴＲＡ−ＢＯＮＤ Ｆ１２３ブランド接着剤である。この接着剤は、Ｃｏｐｐｅｒ−Ｂｏｎｄよりも幾分剛直な傾向がある。この剛性は、より高い振動周波数を可能にする助けとすることができる。更に別の好適な接着剤は、米国イリノイ州Ｇｌｅｎｖｉｅｗ所在のＤｅｖｃｏｎから商業的に入手可能な５Ｍｉｎｕｔｅ（登録商標）Ｅｐｏｘｙブランドエポキシ樹脂である。好適な接着剤の別の具体的な実施例は、Ｓｕｐｅｒ Ｇｌｕｅ Ｃｏｒｐｏｒａｉｏｎから商業的に入手可能なＳｕｐｅｒＧｌｕｅブランドシアノアクリレートである。例えば、フリットガラスのような無機接着剤もまた場合によっては用いることができる。しかしながら、フリットガラスは、場合によってはその剛性に少なくとも部分的に起因して、光ファイバーの破損の頻度がより高くなる傾向がある。

再度図３を参照すると、接着剤のビードは、アクチュエータ管体に対して接着剤のビードを接着する段階に進む前に、ブロック３３８において、任意選択的に粘性を与えることができる。１つの態様では、接着剤のビードに粘性を与えるようにする段階は、接着剤が所望の程度まで硬化又は他の方法で固化するのを単に待機する段階を含むことができる。

本発明の種々の実施形態では、粘性は、少なくとも２、３、４、５、１０、５０、１００、５００、１０００、５０００、１０，０００、又はそれ以上の倍数で増大することができる。接着剤を完全に硬化させることにより、粘性を比較的高い倍数で増大させることができる。１つの態様では、粘性は、ビードが、その後に塗布される接着剤と接触したときにその形状を実質的に維持することができるが、表面張力よりも大きな力が加わったときに僅かに変形できる程度まで増大することができる。しかしながら、接着剤の粘性の増大は、任意選択であり必須ではない。例えば、十分に粘性のある出発接着剤を任意選択的に用いて、ビードを形成することができる。

特定の方法を説明してきたが、本発明の範囲はこの特定の方法に限定されない。上述の方法に対する多くの修正が可能であり且つ企図される。幾つかの工程は、任意選択的に、本方法への追加及び／又は除去を行うことができる。例えば、近位端をマーキングする段階、及び／又は接着剤のビードに粘性を与える段階は、任意選択的に省略することができる。別の実施例として、スピニング又は他の手法によってビード内でファイバーを能動的に中心に位置付ける段階は、任意選択的に追加することができる。更に別の実施例として、ビードを付加する前に光ファイバーの自由端部分を管体に通して導入する段階は任意選択のものである。別の実施形態では、ビードは、自由端部分が管体に通して導入される前に付加することができる。幾つかの工程は、任意選択的に異なる順序で実施することができる。例えば、光ファイバーの自由端部分の近位端を特定しマーキングする段階は、光ファイバーの自由端部分をアクチュエータ管体に通して導入する前に任意選択的に実施することができる。他の修正形態も同様に企図される。従って、本方法は、限定ではなく例示と見なすべきである。

図４は、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、光ファイバー４０８に塗布された接着剤のビード４４０の一実施例の斜視図である。マーク４４２は、遠位先端４４４から測定された光ファイバーの自由端部分４１０の近位端を表している。特定の図示した接着剤のビードは、光ファイバーの軸に沿って細長いほぼ楕円の形状を有する。球形、回転楕円形、円筒形、及びその他のような他の形状もまた好適である。図示するように、光ファイバーは、実質的にビードの中心に位置付けられる。本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、接着剤のビードは、ビードが少なくとも部分的に導入されることになるアクチュエータ管体の内径の少なくとも７０パーセント、又は約８０パーセントから１００パーセントに及ぶ直径を有することができる。必要に応じて、ビードは、アクチュエータ管体に任意選択的に導入され、サイズが適切であるかどうか、及び適切な場合にはビードのサイズを接着剤の付加又は除去によって調節できるかどうかを調べることができる。

ビードを光ファイバーに付加する他の方法も企図される。例えば、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、光ファイバーにビードを付加する段階は、例えば、遠位先端部分のような光ファイバーを予備成形ビードの孔又は開口部を通して挿入又は導入する段階と、次いで、自由端部分の近位端の近くにまで光ファイバーの長さだけ予備成形ビードを滑動させる段階とを含むことができる。意図した位置に達すると、予備成形ビードを所定位置に取り付けることができる。ビードを所定位置に取り付ける１つの方法は、接着剤を塗布する段階を含むことができる。或いは、予備成形ビードは、溶融してビードを光ファイバーに取り付けることができる熱溶融性又は熱可塑性材料を含むことができる。

図５は、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、予備成形ビード５４１の孔又は開口部５５０を通して光ファイバー５０８を挿入する斜視図である。予備成形ビードは、光ファイバーに付加される前に形成又は成形される。特定の図示の予備成形ビードは、ほぼ円筒形状を有し、光ファイバーの直径よりも僅かに大きな直径を備えたほぼ円筒形に成形された同軸孔を有する。球形、回転楕円形、楕円、及びその他のような他の形状も好適である。予備成形ビードに好適な材料の実施例は、限定ではないが、接着性材料、並びにセラミック、ガラス、プラスチック、金属、及び種々の他の非接着性材料が含まれる。例えば、長さ及び直径のような予備成形ビードの他の特性は、接着剤のビードの特性に類似し又は同じとすることができる。

図６は、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、接着剤を塗布及び硬化することによってアクチュエータ管体内に少なくとも部分的にビードを接着する方法６２４のブロックフロー図である。

ブロック６６０において、接着剤は、アクチュエータ管体の端部とビードとの間に塗布される。本発明の種々の実施形態では、接着剤は、アクチュエータ管体の端部、ビード、及びアクチュエータ管体の端部とビードとの間の光ファイバーの一部分のうちの１つ又はそれ以上或いは全てに塗布することができる。１つの態様では、例えば、低粘性シアノアクリレートのようなビードとファイバーとの間でウィッキングすることができる接着剤は、アクチュエータ管体に導入されることになるビード／ファイバー境界面において塗布することができる。接着剤は、任意選択的に、管体の端部の外面上のような他の場所に提供することができる。

好適な接着剤の実施例は、限定ではないが、接着剤のビードを形成するのに好適なものとして前述された同じタイプの接着剤を含む。特に、好適な接着剤の実施例は、限定ではないが、エポキシ、シアノアクリレート、ポリウレタン、アクリル、及びフリットガラスが含まれる。必要に応じて、異なる接着剤を任意選択的に用いて、異なる粘性、ウィッキング率、硬化速度、硬化温度、硬化硬度、硬化ガラス遷移温度、色、屈折率、又はこれらの組み合わせの１つ又はそれ以上を得るようにすることができる。本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、ビードを形成するのに用いる接着剤は、５分エポキシの速度のように、比較的迅速に硬化することができ、ビードを接着するのに用いる接着剤は、正常に機能するまでの時間を考慮するために僅かに長い硬化又は設定時間を有し、塗布時には比較的少量のウィッキングを有し、良好な硬化機械的特性を有することができるが、これは必須ではない。

前述のように、塗布される接着剤の量は、場合によっては、極めて少なくすることができる。前述のように、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態によるこのような少量の接着剤を塗布する１つの方法は、小口径ワイヤ又は他のワイヤ状アプリケータの端部を接着剤に浸漬する段階と、次いで、ワイヤ状アプリケータの端部から光ファイバーまで第２の接着剤を塗布する段階とを含むことができる。或いは、接着剤は、針又は同様のディスペンサを用いて、或いは当技術分野で公知の少量の液体を付加する他の方法によって塗布することができる。

図６を再度参照すると、ブロック６６２において、ビードは、少なくとも部分的に又は完全にアクチュエータ管体内に後退するか又は他の方法で導入することができる。ビードがアクチュエータ管体に導入されると、接着剤の少なくとも一部は、アクチュエータ管体に引き込まれ、及び／又は押し込むことができる。接着剤はまた、ビードの周囲を少なくとも部分的に又は完全に湿潤させることができる。表面張力は、ビードが完全にアクチュエータ管体に導入されて、接着剤によって囲まれたアクチュエータ管体に実質的に中心に位置付けられると、弛緩又は低減される傾向となることができる。この態様は、アクチュエータ管体内でビードを正確且つ一貫して中心に位置付けるのを促進させることができる。

ブロック６６４において、塗布された接着剤の量は、任意選択的に調節することができる。これは、ビードがアクチュエータ管体に導入されている間、或いはビードがアクチュエータ管体に導入された後、或いは両方の時点で実施することができる。塗布される接着剤の量を調節する段階は、塗布された接着剤の一部を除去する段階、追加の接着剤を加える段階、又は両方を含むことができる。

前述のように、追加の接着剤を加える段階の１つの可能な方法は、小口径ワイヤ又は他のワイヤ状アプリケータの端部を接着剤に浸漬する段階と、次いで、ワイヤ状アプリケータの端部から接着剤を塗布する段階とを含むことができる。同様の手法を用いて、塗布された接着剤の一部を除去することができる。乾燥小口径ワイヤ又は他のワイヤ状装置は、既に塗布された接着剤の一部を除去するために、既に塗布された接着剤に浸漬されるか又は他の方法でこれと接触させて除去することができる。或いは、接着剤は、当技術分野で公知のように、少量の吸着剤、毛細管、針、又は少量の液体を除去するための他の手法によって除去することができる。

任意選択的に、十分な量の接着剤が塗布されるまで複数の調整を行うことができる。１つの態様では、接着剤の量は、ビードがアクチュエータ管体に完全に導入され、ビードをアクチュエータ管体に堅固に接着可能な接着剤によって全側面を囲まれたときに十分となる。

本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、任意選択的に、接着剤の量を調節し、アクチュエータ管体の端部において接着剤の錘状体を形成することができる。錘状体は、光ファイバーの自由端部分の近位端の近くに配置された頂部を有することができる。１つ又はそれ以上の実施形態では、錘状体は、例えば、およそ４５度のような、約３０〜６０度の範囲の角度を有することができる。このような錘状体は、光ファイバーの取付けポイントにおいて機械的応力を分散する助けとすることができ、これは、光ファイバーの破損の低減に役立つことができる。しかしながら、このような錘状体の使用は任意選択であり必須ではない。

次に、ブロック６６８において、接着剤を硬化させて、ビードをアクチュエータ管体に接着することができる。一部の接着剤では、接着剤を硬化させる段階は、接着剤が硬化するのに十分な時間期間にわたって単に待機する段階を含むことができる。多くの接着剤では、この時間期間は数分から数時間にわたる。

例えば一部のアクリレートのような特定の紫外線放射硬化型接着剤の場合には、接着剤を硬化させる段階は、紫外線又は他の好適な化学線を接着剤に伝送する段階を含むことができる。

特定の方法を説明してきたが、本発明の範囲は、この特定の方法に限定されない。幾つかの工程は、任意選択的に本方法への追加及び／又は除去を行うことができる。例えば、接着剤の量を調節する段階は任意であって省略することができる。幾つかの工程は、任意選択的に異なる順序で実施することができる。例えば、調節は、導入前、又は硬化後、或いはその両方で実施することができる。他の修正形態も企図される。従って、本方法は、限定ではなく例証と見なすべきである。

更に幾つかの概念を例示するために、本発明の１つの特定の実施形態による、接着剤を塗布して硬化することによってアクチュエータ管体内に少なくとも部分的にビードを接着する方法の以下の詳細な実施例を考察する。しかしながら、この特定の実施例は単に例証に過ぎず、限定ではないことを理解されたい。

最初に、小口径ワイヤ又は他のワイヤ状アプリケータは、接着剤に浸漬することができる。次いで、その上に接着剤を有するアプリケータは、ビードとアクチュエータ管体の端部との間でビードの近位側に対して光ファイバーの一部分の円周付近で機能することができる。次に、アプリケータは、再度接着剤に浸漬することができ、その上に接着剤を有するアプリケータは、アクチュエータ管体の端部の周囲で機能することができる。十分な接着剤を塗布し、予め塗布された接着剤で湿潤させて、任意選択的に、アクチュエータ管体の端部からビードの近位側まで下方に錘状体を形成し始めることができる。次に、アプリケータは、再度接着剤に浸漬することができ、その上に接着剤を有するアプリケータは、任意選択的に、光ファイバーが取り付けられることになる端部から最大数百マイクロメートルまでアクチュエータ管体の外周周辺で機能することができる。必要に応じて、アクチュエータ管体の端部からビードの近位側まで下方に傾斜した錘状体を形成するように、塗布された接着剤の量を任意選択的に調節することができる。１つの態様では、錘状体は、任意選択的に約４５度の角度を有することができる。

図７Ａは、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、アクチュエータ管体７０５の端部とビード７４０との間に塗布された接着剤７８１の錘状体を示す斜視図である。加えて、接着剤は、アクチュエータ管体の端部における円周周辺に塗布されている。マーク７４２を用いて、光ファイバー７１０の自由端部分の近位端を示す。

接着剤の錘状体が塗布された後、次いでビードは、完全にアクチュエータ管体に後退又は他の方法で導入することができる。ビードが、光ファイバーの自由端部分の近位端から僅かに除去された場合、近位端は、管体内の接着剤が近位端まで湿潤するように、少しアクチュエータ管体に後退又は他の方法で導入することができる。ビードがアクチュエータ管体に導入されると、接着剤の少なくとも一部は、アクチュエータ管体に引き込まれ、及び／又は押し込むことができる。この接着剤はビードを湿潤させることができ、ビードは、この接着剤によって囲まれたアクチュエータ管体内の中心に位置付けることができる。必要に応じて、ビードは、任意選択的に導入及び導出を複数回繰り返し、良好な湿潤を促進するようにすることができる。

図７Ｂは、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、自由端部分の近位端を示すマーク７４２が管体内の接着剤と接触し該接着剤によって湿潤されるまで、アクチュエータ管体７０５にビード７４０が完全に導入されることを示した斜視図である。これは、以下で更に説明するように、ビードから自由端部分の近位端まで錘状体を形成するのに有用である。

次に、近位端は、例えば、アクチュエータ管体の約１内径の距離だけアクチュエータ管体から引き出し、或いは他の方法で取り出すことができる。ビードの少なくとも一部は、アクチュエータ管体の端部においてアクチュエータ管体に留まることができる。適切な場合には、アプリケータを用いて追加の接着剤を塗布し、アクチュエータ管体の端部から自由端部分の近位端に至るまで錘状体を形成することができる。１つの態様では、錘状体は、約４５度の角度を有することができる。

特定の実施例を示して説明してきたが、本発明の範囲は、この特定の実施例に限定されない。本発明の多くの代替の実施形態も企図される。例えば、アクチュエータ管体の端部とビードとの間に接着剤を塗布する段階は、（１）アクチュエータ管体に最も近いビードの端部の周囲だけ、（２）ビードの中心の周囲だけ、（３）アクチュエータ管体の端部の内面の周囲だけ、（４）ビードの近位側に対する光ファイバーにだけ、（５）これらの位置の種々の組み合わせに接着剤を塗布する段階を含むことができる。他の実施例として、接着剤は、ビードに至るまでの錘状体及び／又は光ファイバーの自由端部分の近位端に至るまでの錘状体を形成することなく塗布することができる。

図８は、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、光ファイバー８０８の自由端部分８１０の取付けのポイント近くにあるアクチュエータ管体８０５の中心を分解した走査型ファイバー装置の一部分の側断面図である。この図は、光ファイバー及びアクチュエータ管体が、ビード８４０及び接着剤８８０によってどのように取り付けることができるかに関する１つの実施例を概念的に示している。

光ファイバーは、アクチュエータ管体を通して挿入される。本発明の種々の実施形態に好適なアクチュエータ管体の実施例は、限定ではないが、当技術分野で公知の圧電管、電気活性ポリマー管、及び他のタイプの変換器管が含まれる。管体は円筒形とすることができる。或いは、管体は、楕円、正方形、矩形、六角形、八角形、又は他の正多角形を有することができる。

光ファイバーの自由端部分は、アクチュエータ管体の外側に位置する。詳細には、光ファイバーの自由端部分は、図の右側にあるアクチュエータ管体の遠位端に向かって延びている。図中、任意選択のマーク８４２は、光ファイバーの自由端部分の近位端を特定する。光ファイバーの自由端部分の近位端は、アクチュエータ管体に取り付けられる。

ビードは、近位端の近くの光ファイバーの周囲に含められる。本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、ビードの中心は、例えば、近位端からアクチュエータ管体に向かって約１内径のような、アクチュエータ管体の２内径以内に配置することができる。しかしながら、本発明の範囲は、この点に関して限定されない。

光ファイバーの軸に沿ったビードの断面は実質的に楕円形状を有する。楕円形状は、光ファイバーの軸に沿って長くなっている。或いは、任意選択的に、正方形、矩形、円形、又は他の断面形状を用いることができる。図示するように、光ファイバーは、実質的にビードの中心に位置付けられる。更に図示のように、ビード及び光ファイバーは各々、管の端部においてアクチュエータ管体の実質的に中心に位置付けられる。ビードは、接着剤が光ファイバーを一方側に引き出さないように促進する助けとなるスペーサとして機能を果たすことができる。

接着剤により、ビードはアクチュエータ管体に接着される。接着剤は、全ての側面上のビードを実質的に囲む。ビード及び接着剤は、ビード及び接着剤に用いる特定の材料に応じて多少知覚することができる境界面で当接する。本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、ビード及び接着剤は、各々実質的に同じ材料を含むことができる。この場合に、境界面は、相対的にあまり知覚できないが、依然として通常は泡、不完全接着、又は境界面で一致する不完全材料の他の形態の存在によって知覚することができる。１つ又はそれ以上の他の実施形態では、ビード及び接着剤は、異なる材料を含むことができる。異なる材料は、場合によっては、例えば硬度又は弾性のような異なる機械的特性、及び例えば異なる色又は透明度などの異なる光学特性、並びに他の異なる特性を有することができる。１つ又はそれ以上の実施形態では、ビードは、接着剤よりも弾性があり、ファイバーが振動するのを阻止できるように幾らかの減衰を提供し、及び／又は破損を低減できるように機械的応力を分散する助けとなるようにすることができる。

図示するように、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、接着剤は、アクチュエータ管体の端部において錘状体８８２に形成することができる。錘状体は、近位端の近くに配置された頂部を有する。錘状体は、例えば、約４５度のような、頂部に対して約３０〜６０度の範囲内の角度を有する。この錘状体は、必須ではないが、光ファイバーの取付けポイントにおける機械的応力を分散するのに役立つ場合があり、これは、光ファイバーの破損低下に役立つ可能性がある。湿潤性及び表面張力特性に応じて、接着剤は、アクチュエータ管体とメニスカス８８４を形成することができる。

前述のように、１つの好適なタイプのアクチュエータ管体は圧電管である。好適な圧電管は、限定ではないが、米国ニュージャージー州Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ所在のＭｏｒｇａｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｓａｌｅｓ、カナダオンタリオ州Ｃｏｌｌｉｎｇｗｏｏｄ所在のＳｅｎｓｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ．，、及び米国マサチューセッツ州Ａｕｂｕｒｎ所在のＰＩ（Ｐｈｙｓｉｋ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅ）Ｌ．Ｐ．を含む、幾つかの供給元から商業的に入手可能である。

特定の図示した圧電管は、任意選択的に、作動部分８８６及び非作動部分８８８を含む。金属電極８１２は、圧電管の作動部分の外面上に含まれる。外面上の金属電極は、アクチュエータ管体を駆動することができる。このような金属電極は、非作動部分の外面には存在しない。１つの態様では、非作動部分は、アクチュエータ管体の約１内径の長さを有することができるが、これは必須ではない。任意選択の接地金属電極８１３は、作動面及び非作動面の両方において圧電管の内面上に含まれる。接着剤により、ビードが非作動端部に接着される。光ファイバーの自由端部分が取り付けられたこのような非作動端部を含めることは、時間の経過と共に場合によっては光ファイバー又は圧電管に損傷を与え及び／又は取付けの堅固さを変化させる傾向のある機械的応力の低減に役立つことがある。しかしながら、このような非作動端部を含めることは、任意選択であり必須ではない。

更に特定の概念を説明するために、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、走査型ファイバー装置の詳細な実施例を考える。この実施例は、限定ではなく、単なる例証と見なすべきであることは理解される。

図９は、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態による、走査型ファイバーイメージキャプチャ装置９００の詳細な実施例の側断面図である。特定の例証となる走査型ファイバー装置は、患者に挿入されることになる内視鏡或いは他の器具又はプローブとしての使用に好適である。

走査型ファイバー装置は、ハウジング９０２を含む。ハウジングは、患者に展開するのに好適なステンレス鋼又は他の材料を含むことができる。ハウジングは、内視鏡或いは同様の器具又はプローブとして患者に挿入するために十分に気密シールすることができる。ハウジングは、小さく又は極めて小さくすることができる。例えば、本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、ハウジングは、ほぼ管状であって、約５ミリメートル（ｍｍ）又はそれ未満のオーダーの直径又は他の断面寸法を有し、約２０ｍｍ又はそれ未満のオーダーの長さを有することができる。このような極めて小さなハウジングは、走査型ファイバー装置が内視鏡として用いられ或いは他の場合に患者に挿入されることになるときに特定の利点を提供することができるが、他の実施においては、ハウジングのサイズ及び形状はかなり変わる可能性がある。

光ファイバー９０８の自由端部分９１０はハウジング内に含まれる。圧電管９０４もまたハウジング内に含まれる。圧電管は、１つの可能なタイプのアクチュエータ管体を表わしている。本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、圧電管は、ＰＺＴ５Ａ材料を含むことができるが、これは必須ではない。１つの態様では、光ファイバーの取り付けられた自由端部分を有する圧電管は、走査型ファイバー装置の製造中にハウジングに導入することができる。

光ファイバーは、圧電管のほぼ円筒形開口部を通して挿入される。光ファイバーは、本発明の他の箇所で開示されたように、圧電管の遠位端に取り付けることができる。光ファイバーはまた、任意選択的に、圧電管の近位端に取り付けてもよい。光ファイバーは、必ずしも圧電管のこの近位端上にスペーサとしてビードを用いて取り付ける必要はないが、必要であれば可能である。取付カラー９０６は、圧電管をハウジングと結合することができる。圧電管は、取付カラーを通してほぼ円筒形開口部を締まり嵌めすることにより挿入することができる。

幾つかのワイヤ又は他の導電性経路９１４が、内視鏡ベースステーション（図示せず）から走査型ファイバー装置の近位端まで延びている。導電性経路は、電気信号を圧電管に伝達することができる。１つ又はそれ以上の実施形態では、圧電管は、２次元で光ファイバーを移動させるためにその外面上に４象限金属電極９１２を有することができる。４つの導電性経路の各々は、圧電管上の４象限電極のうちのそれぞれ１つに半田付けし、或いは他の方法で電気的に結合することができる。これらの４つの経路は、駆動信号を圧電管に伝達し、例えば拡大スパイラル走査パターンで圧電間が光ファイバーを走査するようにすることができる。１つ又はそれ以上の実施形態では、圧電管は、任意選択的に、その内面上に接地電極を有することができる。１つの導電経路は、任意選択的に、接地電極に設けることができる。しかしながら、本発明の範囲はこの特定のタイプの圧電管又はこれに対する接続部に限定されない。

装置は、１つ又はそれ以上のレンズ９９０を含む。１つ又はそれ以上のレンズは、光ファイバーの自由端部分を通って配向された光の光学経路に位置決めされる。本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、１つ又はそれ以上のレンズは、Ｐｅｎｔａｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが提供するレンズを含むことができるが、これは必須ではない。

本発明の１つ又はそれ以上の実施形態では、光ファイバー９９２は、標的表面から後方散乱光を収集するようにハウジングの外側の周囲に含むことができる。例証として、フルカラー走査型ファイバー内視鏡の特定の場合において、１２の光ファイバーを光収集用のハウジングの外側の周囲に含めることができる。光ファイバーは、光を収集し、走査型ファイバー装置の近位端に配置された光検出器にこの光を戻すことができる。しかしながら、本発明の範囲は、これに限定されない。

上の説明では、説明の目的のために、多数の具体的な詳細事項は、本発明の実施形態全体を理解できるようにするために記載されている。説明された特定の実施形態は、本発明を限定するためではなく、例示するために提供されている。実施形態は、これらの具体的な詳細の一部がなくとも実施することができる。更に、例えば、実施形態の構成要素のサイズ、形状、構成、形式、機能、材料、及び工程方法、並びに組立及び使用など、本明細書に開示された実施形態に対して修正を行うことができる。図面に示されて本明細書で説明されたものに対する全ての均等な関係は、本発明の実施形態内に包含されることになる。本発明の範囲は、上に提示された具体的な実施例によらず、添付の請求項によってのみ決定されることになる。場合によっては、公知の構造体、装置、及び工程は、説明の理解を曖昧にしないために、ブロック図の形態で又は詳細なしに示している。

図示の要素は、必ずしも縮尺通りで描かれていない。例えば、要素の一部の寸法は、例証として他に対して強調されている。更に、適切と考えられる場合には、参照符号の末尾は各図にわたって繰り返され、任意選択的には同様の特性を有することができる対応する要素又はおよそ同様の要素を示している。

本明細書全体にわたって、例えば、「１つの実施形態」、「ある実施形態」、又は「１つ又はそれ以上の実施形態」に対する参照は、特定の特徴が本発明の実施に含めることができることを意味している点を理解すべきである。同様に、本明細書において、様々な特徴は、簡素化して、種々の本発明の態様の理解を助ける目的のために、単一の実施形態、図、又はその説明においては共にグループ化される場合があることを理解されたい。しかしながら、開示の方法は、本発明が、各請求項に明確に記載されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものと解釈すべきではない。むしろ、添付の請求項が反映されると、本発明の態様は、単一の開示された実施形態の全ての特徴未満で成立することができる。すなわち、「詳細な説明」の後に続く請求項は、これによりこの「詳細な説明」に明確に包含され、各請求項は、本発明の別個の実施形態として単独で有効となる。

従って、本発明を幾つかの実施形態に関して十分に説明してきたが、当業者であれば、本発明が、記載された特定の実施形態に限定されず、添付の請求項の技術思想及び範囲内にある修正及び変更で実施することができる点は理解されるであろう。従って、本明細書は、限定ではなく例示と見なすべきである。

４０８ 光ファイバー
４１０ 自由端部分
４４０ 接着剤のビード
４４２ マーク
４４４ 遠位先端

Claims (28)

1. 走査型ファイバー装置の光ファイバーの自由端部分の近位端を特定する段階と、
   前記光ファイバーが実質的にビードの中心に位置付けられるように、当該ビードを前記近位端の近くで前記光ファイバーに付加する段階と、
   前記走査型ファイバー装置のアクチュエータ管体の端部と前記ビードとの間に接着剤を塗布する段階と、
   前記アクチュエータ管体に少なくとも部分的に前記ビードを導入する段階と、
   前記塗布された接着剤の量を調節する段階と、
   前記接着剤を硬化させて、前記ビードを前記アクチュエータ管体に接着する段階と、
   を含む方法。
2. 前記ビードを前記光ファイバーに付加する段階が、接着剤を前記光ファイバーに塗布する段階を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記塗布された接着剤の量を調節する段階が、前記アクチュエータ管体の端部から前記光ファイバーの自由端部分の近位端まで、接着剤の錘状体を形成する段階を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 光ファイバーの自由端部分の近位端の近くにある走査型ファイバー装置の光ファイバーにビードを付加する段階と、
   第１の接着剤を塗布及び硬化することによって、前記走査型ファイバー装置のアクチュエータ管体内に少なくとも部分的にビードを接着する段階と、
   を含む方法。
5. 前記ビードを前記光ファイバーに付加する段階が、第２の接着剤を前記光ファイバーに塗布する段階を含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記第２の接着剤を塗布する段階が、ワイヤ状アプリケータの端部を前記第２の接着剤に浸漬し、前記第２の接着剤を前記ワイヤ状アクチュエータの端部から前記光ファイバーまで塗布する段階を含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記第２の接着剤を前記光ファイバーに塗布する段階が、前記第２の接着剤を前記光ファイバーの周囲に塗布する段階を含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記第１の接着剤を塗布する前に、前記第２の接着剤が粘性になるようにする段階を更に含む、請求項５に記載の方法。
9. 前記ビードを前記光ファイバーに付加する段階が、前記近位端の近くにまで前記光ファイバーの長さだけ予備成形ビードを滑動させる段階を含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
10. 前記ビードを前記光ファイバーに付加する段階が、前記アクチュエータ管体の内径の少なくとも７０パーセントである直径を有するビードを付加する段階を含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
11. 前記直径が、前記内径の約８０〜１００％にわたる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１の接着剤を塗布する段階が、前記アクチュエータ管体の端部、前記ビード、及び該アクチュエータ管体の端部と前記ビードとの間の前記光ファイバーの一部分のうちの１つ又はそれ以上に前記第１の接着剤を塗布する段階を含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
13. 前記第１の接着剤を塗布する段階が、ワイヤ状アプリケータの端部から前記第１の接着剤を塗布する段階を含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
14. 前記第１の接着剤を塗布した後で前記第１の接着剤を硬化する前に、前記アクチュエータ管体に少なくとも部分的に前記ビードを導入する段階を更に含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
15. 前記塗布される第１の接着剤の量を調節する段階を更に含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
16. 前記塗布される第１の接着剤の量を調節する段階が、前記自由端部分の近位端の近くに頂部を有する前記アクチュエータ管体の端部において前記第１の接着剤の錘状体を形成する段階を含む、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記光ファイバー上に前記自由端部分の近位端をマーキングする段階を更に含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
18. 前記第１の接着剤を硬化する段階が、紫外線を伝送する段階を含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
19. 前記光ファイバーを通って配向された光の光学経路において１つ又はそれ以上のレンズを有する内視鏡ハウジング内に、前記光ファイバーと少なくとも部分的に前記ビードを有する前記アクチュエータ管体とを導入する段階を更に含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
20. アクチュエータ管体と、
    前記アクチュエータ管体を通して挿入され、該アクチュエータ管体の外側に自由端部分を有する光ファイバーと、
    前記光ファイバーの周囲で、前記アクチュエータ管体の遠位端内に少なくとも部分的にあるビードと、
    前記アクチュエータ管体の遠位端に前記ビードを接着する接着剤と、
    を含む、
    ことを特徴とする走査型ファイバー装置。
21. 前記光ファイバーが、前記アクチュエータ管体の遠位端の実質的に中心に位置付けられる、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の走査型ファイバー装置。
22. 前記光ファイバーが、前記ビード内で実質的に中心に位置付けられる、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の走査型ファイバー装置。
23. 前記ビードが、前記アクチュエータ管体の内径の少なくとも７０パーセントである直径を有する、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の走査型ファイバー装置。
24. 前記ビードの直径が、前記アクチュエータ管体の内径の８０％〜１００％にわたる、
    ことを特徴とする請求項２３に記載の走査型ファイバー装置。
25. 前記ビードが、エポキシ、シアノアクリレート、ポリウレタン、及びアクリルから選択された材料を含む、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の走査型ファイバー装置。
26. 前記ビードが前記接着剤とは異なる材料を含む、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の走査型ファイバー装置。
27. 前記ビード及び前記接着剤が、不完全材料一致によって知覚可能な境界面で当接する、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の走査型ファイバー装置。
28. 前記アクチュエータ管体、前記自由端部分、前記ビード、及び前記接着剤を封入し、２０ミリメートル未満の長さと５ミリメートル未満の厚さとを有するハウジングと、
    前記光ファイバーの自由端部分に配向された光の光学経路において前記ハウジングの１つ又はそれ以上のレンズと、
    を更に含む、
    ことを特徴とする請求項２０に記載の走査型ファイバー装置。

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