JP2014145900A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの射出端の振幅を効率的に増大させて光を効率的に走査する。
【解決手段】光源から発せられた照明光を導光し射出端２ａから射出させる光ファイバ２と、該光ファイバ２に固定された磁性体４と、該磁性体４に作用させる磁界を変化させて、射出端２ａの位置を磁力によって半径方向に変位させる磁界発生部５とを備え、該磁界発生部５が、光ファイバ２の長手方向に離れた位置に配される磁性体４に対して、作用させる磁界を個別に発生する複数のコイル５ａ〜５ｄを備え、各位置において、磁性体４に作用させる磁界を個別に調節可能に設けられている光走査装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置に関するものである。

従来、光ファイバの射出端近傍に、長手方向の両端に異なる磁極が着磁された円筒状の永久磁石を固定し、該永久磁石を取り囲む円筒面に沿って傾斜コイルを巻き付けた光走査デバイスが知られている。この光走査デバイスは、傾斜コイルに交番電流を流すことにより、円筒面の長手軸に対して傾斜する磁力線を発生させ、永久磁石に作用する磁力によって光ファイバの射出端を共振により半径方向に反復移動させ、射出端から発せられる光を２次元的に走査するようになっている。

特開２０１０−９０３５号公報

しかしながら、特許文献１の光走査デバイスにおいては、永久磁石に作用させる磁界を発生させるコイルは、永久磁石全体あるいは永久磁石の一部を取り囲む単一の単層コイル、あるいは、同一位置に重ねて巻かれた複層コイルであり、永久磁石の両端の磁極に作用させる磁界を相違させることはできないという不都合がある。すなわち、コイルに交番電流を流して永久磁石を共振により変位させる場合に、その共振のモードに応じて、永久磁石の変位量および変位の方向が異なるため、永久磁石の両端の磁極に対して作用させる磁界が単一では、光ファイバの射出端の振幅を効率的に増大させることができないという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、光ファイバの射出端の振幅を効率的に増大させて光を効率的に走査することができる光走査装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、光源から発せられた照明光を導光し射出端から射出させる光ファイバと、該光ファイバに固定された磁性体と、該磁性体に作用させる磁界を変化させて、前記射出端の位置を磁力によって半径方向に変位させる磁界発生部とを備え、該磁界発生部が、前記光ファイバの長手方向に離れた位置に配される前記磁性体に対して、作用させる磁界を個別に発生する複数のコイルを備え、各前記位置において、前記磁性体に作用させる磁界を個別に調節可能に設けられている光走査装置を提供する。

本態様によれば、磁界発生部に備えられたコイルに交番電流を流すことにより、磁界を周期的に変化させて、光ファイバの長手方向に離れた位置に配される磁性体に、磁界を作用させることにより、光ファイバおよび磁性体を共振させて、光ファイバの射出端を半径方向に変位させ、射出端から射出される照明光を走査させることができる。この場合に、複数のコイルによって、磁性体の各位置に作用させる磁界を個別に調節することができ、共振のモードに合わせた適正な磁界を発生させて効率的に射出端の振幅を増大させ、照明光を効率的に走査させることができる。

上記態様においては、各前記コイルが、前記光ファイバの軸線に交差する軸線回りに巻かれていてもよい。
このようにすることで、各コイルに電流を流すことにより、光ファイバの軸線に交差する軸線に沿って磁力線を発生させ、光ファイバに固定された磁性体の各位置に、光ファイバの軸線に交差する方向の磁界を作用させることができる。

また、上記態様においては、各前記コイルが、前記光ファイバを取り囲む円筒面に沿って、該円筒面の長手軸に直交する軸線回りに巻かれた鞍型の渦巻きコイルであってもよい。
このようにすることで、光ファイバの周囲のスペースを有効に利用して、光ファイバの射出端を半径方向に変位させるのに有効な磁力を効率的に発生させることができる。

また、上記態様においては、前記渦巻きコイルが、各前記位置における前記磁性体を径方向に挟んで対向する位置に配置されていてもよい。
このようにすることで、磁性体を径方向に挟んで対向する複数の渦巻きコイルによって、さらに強力な磁界を発生させ、効率的に照明光を走査させることができる。

また、上記態様においては、前記渦巻きコイルが、周方向に隣接して複数対配置されていてもよい。
このようにすることで、磁性体に対して、光ファイバの軸線に交差しかつ、相互に交差する２以上の方向の磁界を作用させることができ、光ファイバの射出端を２次元的に走査させることができる。

また、上記態様においては、各前記コイルが、前記光ファイバを取り囲む円筒面に沿って、該円筒面の長手軸に対して傾斜して巻かれた傾斜コイルであってもよい。
このようにすることで、磁性体に対して、光ファイバの軸線に交差する磁界を作用させることができ、光ファイバの射出端を簡易に変位させることができる。

また、上記態様においては、各前記コイルが、同一平面の基板上に形成され、前記光ファイバの軸線に直交する軸線回りに巻かれた渦巻きコイルであってもよい。
また、上記態様においては、前記渦巻きコイルが、各前記位置における前記磁性体を前記光ファイバの径方向に挟んで対向する位置に配置されていてもよい。

また、上記態様においては、前記渦巻きコイルが、前記基板に直交する基板上に複数対配置されていてもよい。
また、上記態様においては、前記光ファイバの振動の節が前記磁性体の内部に存在するとき、前記磁性体の両端に互いに逆向きの磁力が作用するよう、各前記コイルの磁界を調節してもよい。

また、上記態様においては、前記光ファイバの振動の節が前記磁性体の外部に存在するとき、前記磁性体の両端に互いに同じ向きの磁力が作用するよう、各前記コイルの磁界を調節してもよい。
また、上記態様においては、各前記コイルの巻線軸が前記磁性体の両端近傍を通過するように各前記コイルと前記磁性体を配置してもよい。

また、上記態様においては、各前記コイルと前記磁性体を前記光ファイバの長手方向に挟む位置に一対の螺旋コイルを配置し、該螺旋コイルの巻線軸が前記光ファイバの長手方向に平行であってもよい。
また，上記態様においては、前記螺旋コイルに供給する交番電流の周波数は、前記コイルに供給する交番電流の周波数の２倍であってもよい。

また、上記発明においては、前記磁性体が、前記光ファイバの長手方向に異なる磁極を配置した永久磁石であってもよい。
このようにすることで、異なる磁極に対して同一方向の磁界を作用させると、磁性体の内部に共振の節が存在する共振モードの際に、光ファイバの射出端の振幅を効率的に増大させて光を効率的に走査することができる。また、異なる磁極に対して逆方向の磁界を作用させると、磁性体の外部に共振の節が存在する共振モード、もしくは非共振走査駆動の際に、光ファイバの射出端の振幅を効率的に増大させて、光を効率的に走査可能となる。

また、上記発明においては、前記磁性体が、前記光ファイバの周方向に隣接して異なる磁極を交互に配置した永久磁石であってもよい。
このようにすることで、光ファイバの長手方向に離れた位置に同一方向の磁界を作用させると、磁性体の外部に共振の節が存在する共振モード、もしくは非共振走査駆動の際に、光ファイバの射出端の振幅を効率的に増大させて、光を効率的に走査可能となる。また、逆方向の磁界を作用させると、磁性体の内部に共振の節が存在する共振モードの際に、光ファイバの射出端の振幅を効率的に増大させて光を効率的に走査可能となる。

また、上記態様においては、前記光ファイバに固定された前記磁性体に代えて、前記光ファイバの周囲に形成され、巻線軸が前記光ファイバの長手方向に平行である電磁コイルを備えていてもよい。

また、上記態様においては、各前記コイルが、環状に巻かれた導線を略中央位置で捻ることにより８の字状に形成されたコイルであってもよい。

また、本発明の他の態様は、光源から発せられた照明光を導光し、射出端から射出させる光ファイバと、該光ファイバに固定された磁性体と、該磁性体に作用させる磁界を変化させて、前記射出端の位置を磁力によって半径方向に変位させる磁界発生部とを備え、該磁界発生部が、環状に巻かれた導線を略中央位置で捻ることにより８の字状に形成されたコイルである光走査装置を提供する。

本発明によれば、光ファイバの射出端の振幅を効率的に増大させて光を効率的に走査することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る光走査装置を示す図である。 図１の光走査装置による共振の節が永久磁石の外部にある場合の永久磁石に作用する磁力を説明する図である。 図１の光走査装置による共振の節が永久磁石の外部にある場合の永久磁石に作用する磁力を説明する図である。 図１の光走査装置の第１の変形例を示す図である。 図４の光走査装置の変形例を示す図である。 図１の光走査装置の第２の変形例を示す図である。 図６の光走査装置を示す正面図である。 図６の光走査装置による共振の節が永久磁石の外部にある場合の永久磁石に作用する磁力を説明する図である。 図１の光走査装置の第３の変形例を示す図である。 図９の光走査装置の変形例を示す図である。 図１の光走査装置の第４の変形例を示す図である。 図１の光走査装置の第５の変形例を示す図である。 共振の節が永久磁石の外部にある場合の光ファイバの振動モードを説明する図であり、（ａ）１次共振、もしくは非共振で光ファイバが振動している場合、（ｂ）２次共振で光ファイバが振動している場合、（ｃ）３次共振で光ファイバが振動している場合をそれぞれ示す図である。 共振の節が永久磁石の内部にある場合の光ファイバの振動モードを説明する図であり、（ａ）２次共振で光ファイバが振動している場合、（ｂ）３次共振で光ファイバが振動している場合をそれぞれ示す図である。 渦巻きコイルを平面基板上に配置した例を示す図である。 ２次元走査が可能となるよう円筒面に鞍型コイルを形成した顕微鏡写真である。 光ファイバの射出端の振幅の増大に伴う光の走査画角の増大を説明する図である。 光学系の瞳位置となる光ファイバの先端にコリメートレンズを配置した場合の光の走査画角を説明する図である。 ８の字状のコイルを説明する斜視図である。 図１９のコイルを備えた光走査装置であり、（ａ）非通電状態、（ｂ）通電状態をそれぞれ示す図である。 図１９のコイルを磁性体の長手方向に両端に対向させて複数配置した光走査装置を示す図である。 図２１の光走査装置の他の動作状態を示す図である。

本発明の一実施形態に係る光走査装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光走査装置１は、図１に示されるように、光源（図示略）からの光を導光し射出端２ａから射出させる光ファイバ２と、該光ファイバ２の射出端２ａを該光ファイバ２の半径方向に変位させる駆動部３とを備えている。

駆動部３は、光ファイバ２の射出端２ａ近傍に固定された永久磁石（磁性体）４と、該永久磁石４に作用させる磁界を発生させるコイル５とを備えている。永久磁石４は、長手方向に貫通する貫通孔４ａを有する円筒状に形成され、長手方向の両端に異なる磁極が着磁されているとともに、貫通孔４ａ内に光ファイバ２を貫通させた状態で、光ファイバ２の長手方向の途中位置に接着剤によって固定されている。

コイル５は、光ファイバ２の周囲を取り囲むように配置された円筒状の外被６の表面に沿って配置された複数の渦巻きコイル５ａ〜５ｄである。円筒面にコイルを作製すると、細径化が容易になる。各渦巻きコイル５ａ〜５ｄは、外被６の長手方向に直交する中心軸回りに矩形の渦巻き状に巻かれるとともに外被６の表面に沿って略半周にわたって配置されることにより、それぞれ鞍型に形成されている。

これらの鞍型の渦巻きコイル５ａ〜５ｄは、永久磁石４の長手方向の両端位置近傍に中心を配置するとともに、永久磁石４を挟んで径方向に対向する位置に２個一対ずつ配置されることにより、合計４カ所に設けられている。
永久磁石４の一方の端部を挟んで径方向に対向する一対の渦巻きコイル５ａ，５ｂには、図２中に矢印で示すように、同一回転方向に電流を流すことにより、永久磁石４の端部の位置に同一方向の磁界を発生させ、永久磁石４の両端へ作用する磁力は逆向きとなることで永久磁石４に作用させる磁界の強度を高めるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る光走査装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る光走査装置１を用いて照明光を観察対象において走査させるには、渦巻きコイル５ａ〜５ｄに電流を流すことにより、永久磁石４の両端を挟んで対向する各対の渦巻きコイル５ａ，５ｂ；５ｃ，５ｄ間に磁界を発生させ、永久磁石４の両端に配される各磁極に磁気吸引力および磁気反発力を発生させ、半径方向に変位させる。

永久磁石４は光ファイバ２に固定されているので、永久磁石４に作用する磁気吸引力および磁気反発力によって光ファイバ２も半径方向に変位させられる。そして、各渦巻きコイル５ａ〜５ｄに流す電流として、その方向が周期的に変化する交番電流を選択することにより、永久磁石４に作用する磁界の方向を周期的に変化させ、永久磁石４および光ファイバ２の変位方向を周期的に変化させることができる。

さらに、交番電流の周波数として、適当な周波数を選択することにより、永久磁石４を共振させ、光ファイバ２の射出端２ａを高速に往復変位させることができる。この状態で、光源から照明光を発生させ、光ファイバ２内を導光させることにより、光ファイバ２の射出端２ａから観察対象に向けて射出される照明光を観察対象において高速に走査させることができる。

この場合において、本実施形態に係る光走査装置１によれば、永久磁石４の両端の各磁極に対し、個別に作用させる磁界を発生する渦巻きコイル５ａ〜５ｄが設けられているので、永久磁石４の両端に発生させる磁界を個別に調節することができる。その結果、共振の周波数に応じて光ファイバ２に発生する共振モードに合わせて、最適な磁界が永久磁石４の両端に発生するように、渦巻きコイル５ａ〜５ｄに加える電流を調節することができ、光ファイバ２の射出端２ａを効率的に往復移動させることができるという利点がある。

ここで、光ファイバ２の射出端２ａを効率的に往復移動させる手法について具体的に説明する。
以下では、永久磁石４は長手方向の両端に異なる磁極が着磁されている場合を例にとる。

光ファイバ２に発生する共振モードにおいて、共振の節が永久磁石４の外部に存在する場合、永久磁石４の両端は振動中に、常に同じ向きに変位するため、永久磁石４の両端には同一方向に磁力を発生させた方が、光ファイバ２の振動を妨げない。つまり、永久磁石４の両端には逆方向に磁界を発生させた方がよい。したがって、一端側の渦巻きコイル５ａ，５ｂと他端側の渦巻きコイル５ｃ，５ｄとでは、図２に示されるように、その電流の回転方向が逆方向となるように電流を供給することにより、効率的に光ファイバ２を往復移動させることができる。

次に、共振の節が永久磁石４の外部に存在する例について説明する。
共振モードが１次モードである場合について、図１３（ａ）に光ファイバ２の振動形状の例を示す。１次モードの場合、共振の節１３ａは光ファイバ保持固定端のみとなり、永久磁石４両端は、振動中に、常に同じ向きに変位する。光ファイバ２の走査周波数を落として走査速度を低くする場合、または、コイル５ａ〜５ｄに交番電流ではなく、直流成分を流して、振動させずに光ファイバ２を一定の変位で曲げる場合、光ファイバ２は非共振で走査することになる。この場合においても、１次モードと同様に振動変位の節１３ａは、光ファイバ保持固定端のみとなり、永久磁石４の両端は、振動・変位中に、常に同じ向きに変位する。

次に、共振モードが２次モードである場合について、図１３（ｂ）に光ファイバ２の振動形状の例を示す。
２次モードの場合、共振の節は光ファイバ保持固定端の節１３ｂの他にもう１箇所の節１３ｃが存在する。永久磁石４の配置、長さにより、節１３ｂと節１３ｃとの間に永久磁石４が配置されている図１３（ｂ）で示されるような場合では、永久磁石４の両端は、振動中に、常に同じ向きに変位する。永久磁石４が節１３ｃよりも先に配置されている場合においても、同様である。

また、共振モードが３次モードである場合について、図１３（ｃ）に光ファイバ２の振動形状の例を示す。
３次モードの場合、共振の節は光ファイバ保持固定端の節１３ｄの他にもう２箇所の節１３ｅ，１３ｆが存在する。永久磁石４の配置、長さにより、節１３ｄと節１３ｅの間に永久磁石４が配置されている図１３（ｃ）で示されるような場合では、永久磁石４の両端は、振動中、常に同じ向きに変位する。永久磁石４が節１３ｅと節１３ｆの間に配置されている、もしくは、節１３ｆよりも先に配置されている場合においても、同様である。

また、前述と異なるパターンを具体的に説明する。
以下でも永久磁石４は長手方向の両端に異なる磁極が着磁されている場合を例にとる。
光ファイバ２に発生する共振モードにおいて、共振の節が永久磁石４の内部に存在する場合、永久磁石４の両端は振動中に、常に逆向きに変位するため、永久磁石４の両端には逆方向に磁力を発生させた方が、光ファイバ２の振動を妨げない。つまり、永久磁石４の両端には同方向に磁界を発生させた方がよい。したがって、一端側の渦巻きコイル５ａ，５ｂと他端側の渦巻きコイル５ｃ，５ｄとでは、図３に示されるように、その電流の回転方向が逆方向となるように、電流を供給することにより、効率的に光ファイバ２を往復移動させることができる。

次に、共振の節が永久磁石４の内部に存在する例について、説明する。
共振モードが２次モードである場合について、図１４（ａ）に光ファイバ２の振動形状の例を示す。
２次モードの場合、共振の節は、光ファイバ保持固定端の節１３ａの他にもう１箇所の節１４ｂが存在する。永久磁石４の配置、長さにより、節１４ｂが永久磁石４の内部に存在するよう配置されている図１４（ａ）で示されるような場合では、永久磁石４の両端は、振動中に、常に互いに逆向きに変位する。

また、共振モードが３次モードである場合について、図１４（ｂ）に光ファイバ２の振動形状の例を示す。３次モードの場合、共振の節は光ファイバ保持固定端の節１４ｃの他にもう２箇所の節１４ｄ，１４ｅが存在する。永久磁石４の配置、長さにより、節１４ｅが永久磁石４の内部に存在するよう配置されている図１４（ｂ）で示されるような場合では、永久磁石４の両端は、振動中に、常に互いに逆向きに変位する。

本実施形態に係る光走査装置１によれば、１次共振モード、２次共振モードあるいはさらに高次の共振モードのいずれかに固定して光ファイバ２を共振させる場合や、非共振で光ファイバ２を振動させる場合についても、永久磁石４の両端に発生させる磁界の大きさや方向を適当に調節することができ、いずれの場合においても、効率的に光ファイバ２を共振させて振幅を増大させることができるという利点がある。また、異なる共振モード間で共振状態を変化させる場合においても発生させる磁界の方向を変化させて容易に対応することができる。

また、光ファイバ２の射出端の振幅が大きくなると、光の走査画角が大きくなり、対象物を広い範囲で走査することができるという利点もある。図１７で示すように、光ファイバの前方に光学系を設置すると、走査範囲を拡大することができる。図１７において、光ファイバの先端部１８ａと、集光点１８ｂは光学的に共役な位置関係にある。

また、光ファイバ２の射出端の振幅が大きくなると、光ファイバ２の射出端の角度変位も大きくなる。特に、高次共振になればなるほど、その効果は顕著になる。角度変位を生かして、走査範囲を拡大する為には、図１８で示すような光学系配置にすればよい。光ファイバ２の先端部には、コリメータレンズ１９ｃが融着されており、光ファイバ２からの光が平行光となる。光学系の瞳位置近傍に、光ファイバ２の先端部１９ａを配置すれば、角度変位を生かして、対象物への走査範囲を拡大することができるという利点がある。

これまでの説明では、走査方向が１方向のみである構成を示してきたが、図１６で示すように、コイル１７ａ〜１７ｆを周方向に複数対配置することにより、走査方向を２方向にすることができる。Ｘ方向用駆動コイル１７ｅ，１７ｆとＹ方向用駆動コイル１７ａ〜１７ｄを各巻き線軸が互いに略直交となるように配置することで、永久磁石４へＸ方向とＹ方向の磁力を独立に作用させることができる。

Ｘ方向駆動用コイル１７ｅ，１７ｆとＹ方向駆動用コイル１７ａ〜１７ｄは２層で独立に形成されており、間に絶縁層を挟むことで、コイル１７ａ〜１７ｆ間を絶縁する。よって、Ｘ方向駆動用コイル１７ｅ，１７ｆとＹ方向駆動用コイル１７ａ〜１７ｄはその一部が互いに重なっていてもよい。このような構成をとることで、略直交する２方向に光ファイバ２を振動させることができ、照明光を２次元的に走査することができる。

また、本実施形態において、コイル５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは円筒状の外皮６の表面に沿って配置された渦巻きコイルであるものを例示したが、これに代えて、図１５に示されるように、平面基板１６ａ上に渦巻きコイル１６ｂを配置したものを採用しても同様の効果が得られる。例えば、渦巻きコイル１６ｂは半導体プロセスを利用して、シリコン基板上に作製される。

平面基板１６ａを４面に配置することで、直交する２方向に光ファイバ２を振動させることができ、照明光を２次元的に走査することができる。図１５では、コイルが外側に形成されているが、内側に来るように配置することが望ましい。コイルが内側に配置されると、磁性体とコイルの間の距離が短くなり、磁性体に作用する磁場の強さが増大するので、有利になる。

なお、本実施形態においては、コイル５として２対４個の渦巻きコイル５ａ〜５ｄを例示したが、これに限定されるものではなく、図４、図５に示されるように、光ファイバ２の長手方向に対して傾斜する方向に巻かれた傾斜コイル５ｅ，５ｆを採用してもよい。この場合に、傾斜コイル５ｅ，５ｆを、永久磁石４の両端をそれぞれ取り囲む位置に２個用意すればよい。

傾斜コイル５ｅ，５ｆの傾斜方向は、図４のように同方向でもよいし、図５のように逆方向でもよい。図４のように同方向に傾斜させる場合には、コイル５ｅにより、永久磁石４のＳ極側に右斜め上方向に磁力が作用し、コイル５ｆにより、永久磁石４のＮ極側に左斜め下方向に磁力が作用する。磁力を光ファイバ長手方向とそれに直交する軸方向に成分分解すると、光ファイバの長手方向の磁力成分は相殺される。よって、永久磁石４の両端には逆方向の磁力が作用するので、振動の節が永久磁石４の内部に存在する場合に有利となる。

一方、図５のように逆方向に傾斜させる場合には、コイル５ｅにより、永久磁石４のＳ極側に右斜め上方向に磁力が作用し、コイル５ｆにより、永久磁石４のＮ極側に左斜め上方向に磁力が作用する。磁力を光ファイバ長手方向とそれに直交する軸方向に成分分解すると、光ファイバの長手方向の磁力成分は相殺される。

よって、永久磁石４の両端には同一方向の磁力が作用するので、振動の節が永久磁石４の外部に存在する場合に有利となる。いずれの場合も、光ファイバ２の長手方向の磁力成分は相殺され、共振に使用される磁力成分を倍増させることができる。
なお、各傾斜コイル５ｅ，５ｆを２層構造にして、逆方向に傾斜する傾斜コイル５ｅ，５ｆを積層させてもよい。

また、本実施形態においては、永久磁石４として長手方向の両端に異なる磁極が着磁されたものを例示したが、これに代えて、図６および図７に示されるように、周方向に異なる磁極が隣接して着磁されたものを採用してもよい。図６および図７に示す例では、２つの磁極が半周ずつ着磁されている。

この場合には、図６に示されるように、永久磁石４の両端に配置される渦巻きコイル５ａ，５ｂ；５ｃ，５ｄに同一回転方向の電流を流すことにより、永久磁石４の両端に同一方向の磁力を作用させることができる。具体的には、コイル５ａ、コイル５ｃにより、それぞれ、永久磁石４のＳ極側左半分と右半分に対して、下方向に斥力が作用する。

また、コイル５ｂ、コイル５ｄにより、それぞれ、永久磁石４のＮ極側左半分と右半分に対して、下方向に引力が作用する。よって、図６のように電流を流せば、振動の節が永久磁石４の外部に存在する場合において、光ファイバ２を効率的に振動させることができる。

また、図８に示されるように、永久磁石４の両端に配置される渦巻きコイル５ａ，５ｂ；５ｃ，５ｄに逆回転方向の電流を流すことにより、永久磁石４の両端に逆方向の磁力を作用させることができる。具体的には、コイル５ａ、コイル５ｃにより、それぞれ、永久磁石４のＳ極側左半分に対して下方向に斥力、右半分に対して、上方向に引力が作用する。

また、コイル５ｂ、コイル５ｄにより、それぞれ、永久磁石４のＮ極側左半分に対して下方向に引力、右半分に対して、上方向に斥力が作用する。よって、図８のように電流を流せば、振動の節が永久磁石４の内部に存在する場合において、光ファイバ２を効率的に振動させることができる。

また、この場合に、図９に示されるように、４つの磁極を１／４周ずつ異なる磁極を隣接させて着磁させるとともに、永久磁石４の各端部を径方向に挟む渦巻きコイル５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）を周方向に９０°異ならせて２対配置することにしてもよい。このようにすることで、永久磁石４を相互に直交する２方向に共振させることができ、光ファイバ２の射出端２ａを２次元的に振動させて、照明光を２次元的に走査させることができる。

また、２対４個の渦巻きコイル５ａ，５ｂ（５ｃ，５ｄ）に対して、図１０に示されるように、２つの磁極を半周ずつ着磁させた永久磁石４を周方向に傾斜させて配置することで、光ファイバ２の射出端２ａを２次元的に共振させることにしてもよい。
また、２つの磁極を半周ずつ着磁させた単一の棒状の永久磁石４を採用したが、これに代えて、光ファイバ２の長手方向に離れた位置に２つの永久磁石４を配置してもよい。

また、図１１に示されるように、２対の渦巻きコイル５ａ〜５ｄおよび永久磁石４を長手方向に挟む位置に一対の螺旋コイル７ａ，７ｂを配置し、渦巻きコイル５ａ〜５ｄに供給する交番電流と同期させて螺旋コイル７ａ，７ｂに交番電流を供給してもよい。この場合に、螺旋コイル７ａ，７ｂに供給する電流の周波数は、渦巻きコイル５ａ〜５ｄに加える電流の周波数の２倍とし、永久磁石４の端部が螺旋コイル７ａ，７ｂから離れる方向に移動する際には磁気反発力を作用させ、近づく方向に移動する際には磁気吸引力を作用させることにすればよい。このようにすることで、永久磁石４の共振が螺旋コイル７ａ，７ｂにより発生される磁界によってアシストされ、さらに効率的に照明光を走査させることができる。

また、上記実施形態においては、磁性体として磁極が着磁された永久磁石４を採用したが、これに代えて、磁極が着磁されていない磁性材料からなる磁性体８を採用してもよい。磁性体８としては、光ファイバ２の表面に磁性材料をコーティングすることにより構成してもよいし、円筒状の磁性体８を接着等によって固定してもよい。

そして、この場合には、図１２に示されるように、磁性体８の各端部を径方向に挟む２つの渦巻きコイル５ｂ，５ｃとコイル５ａ，５ｄを交互に通電することにより磁性体８の各端部に逆向きの磁力を与えることができる。この場合には、振動の節が磁性体８の内部に存在する場合において、光ファイバ２を効率的に振動させることができる。図１２は、渦巻きコイル５ｂ，５ｃのみに通電された状態を示している。

また渦巻きコイル５ａ，５ｃと、渦巻きコイル５ｂ，５ｄを交互に通電することにより、磁性体８の各端部に同一方向の磁力を与えることができる。この場合には、振動の節が磁性体８の外部に存在する場合において、光ファイバ２を効率的に振動させることができる。

また、図１９〜図２２に示されるように、上記渦巻きコイル５ａ〜５ｄに代えて、８の字状のコイル２０を用いてもよい。
すなわち、８の字状のコイル２０は、図１９に示されるように、環状に巻いた導線を略中央位置において捻ることにより、隣接する２つの輪を有する形態に形成されたものであり、電流ｉを流すと、図２０（ｂ）に示されるように、２つの輪を逆方向に貫くような環状の磁力線Φが形成される。

このコイル２０を図１２のコイル５ａ〜５ｄに代えて、図２０（ａ）に示されるように、外被６を直径方向に挟む位置に配置することにより、各コイル２０に２つのコイル５ａ，５ｃあるいは２つのコイル５ｂ，５ｄと同等の機能を果たさせることができる。

また、図２１および図２２に示されるように、磁性体８の長手方向の両端に対向する位置に、別個の８の字状のコイル２０を配置してその通電位置を切り替えることにより、磁性体を異なる振動形態で振動させることができる。この場合、磁性体としては永久磁石４を採用してもよい。

また、上記実施形態においては、磁性体として磁極が着磁された永久磁石４を採用したが、シングルモードファイバ（Φ１２５μｍ）のような光ファイバ２の周囲に直接、銅線コイルを巻き、通電することで電磁石することで代わりにしてもよい。このような構成にすると、磁性体に比べ、電磁石は直径方向に小さくなり、重量も軽くなるため、スキャナを細径化し、共振周波数を上げることができる。

銅線コイルの巻き線軸が、光ファイバ２の長手方向に対して平行になるように銅線コイルを巻きつけると、磁極が長手方向に分かれる永久磁石と同等の電磁石ができる。この電磁石に直流を流して、周辺のコイル５ａ〜５ｄに交番電流を流すことで、光ファイバ２を振動させることができる。または、電磁石に交番電流を流し、周辺のコイル５ａ〜５ｄに直流を流すことで、光ファイバ２を振動させることもできる。

１ 光走査装置
２ 光ファイバ
２ａ 射出端
４ 永久磁石（磁性体）
５ コイル（磁界発生部）
５ａ〜５ｄ 渦巻きコイル（コイル）
５ｅ，５ｆ 傾斜コイル（コイル）
８ 磁性体

Claims (19)

1. 光源から発せられた照明光を導光し射出端から射出させる光ファイバと、
   該光ファイバに固定された磁性体と、
   該磁性体に作用させる磁界を変化させて、前記射出端の位置を磁力によって半径方向に変位させる磁界発生部とを備え、
   該磁界発生部が、前記光ファイバの長手方向に離れた位置に配される前記磁性体に対して、作用させる磁界を個別に発生する複数のコイルを備え、各前記位置において、前記磁性体に作用させる磁界を個別に調節可能に設けられている光走査装置。
2. 各前記コイルが、前記光ファイバの軸線に交差する軸線回りに巻かれている請求項１に記載の光走査装置。
3. 各前記コイルが、前記光ファイバを取り囲む円筒面に沿って、該円筒面の長手軸に直交する軸線回りに巻かれた鞍型の渦巻きコイルである請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記渦巻きコイルが、各前記位置における前記磁性体を径方向に挟んで対向する位置に配置されている請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記渦巻きコイルが、周方向に複数対配置されている請求項３に記載の光走査装置。
6. 各前記コイルが、前記光ファイバを取り囲む円筒面に沿って、該円筒面の長手軸に対して傾斜して巻かれた傾斜コイルである請求項２に記載の光走査装置。
7. 各前記コイルが、同一平面の基板上に形成され、前記光ファイバの軸線に直交する軸線回りに巻かれた渦巻きコイルである請求項２に記載の光走査装置。
8. 前記渦巻きコイルが、各前記位置における前記磁性体を前記光ファイバの径方向に挟んで対向する位置に配置されている請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記渦巻きコイルが、前記基板に直交する基板上に複数対配置されている請求項７に記載の光走査装置。
10. 前記光ファイバの振動の節が前記磁性体の内部に存在するとき、前記磁性体の両端に互いに逆向きの磁力が作用するよう、各前記コイルの磁界を調節する請求項１に記載の光走査装置。
11. 前記光ファイバの振動の節が前記磁性体の外部に存在するとき、前記磁性体の両端に互いに同じ向きの磁力が作用するよう、各前記コイルの磁界を調節する請求項１に記載の光走査装置。
12. 各前記コイルの巻線軸が前記磁性体の両端近傍を通過するように各前記コイルと前記磁性体を配置する請求項１０または請求項１１に記載の光走査装置。
13. 各前記コイルと前記磁性体を前記光ファイバの長手方向に挟む位置に一対の螺旋コイルを配置し、該螺旋コイルの巻線軸が前記光ファイバの長手方向に平行である請求項１に記載の光走査装置。
14. 前記螺旋コイルに供給する交番電流の周波数は、前記コイルに供給する交番電流の周波数の２倍である請求項１３に記載の光走査装置。
15. 前記磁性体が、前記光ファイバの長手方向に異なる磁極を配置した永久磁石である請求項１に記載の光走査装置。
16. 前記磁性体が、前記光ファイバの周方向に隣接して異なる磁極を交互に配置した永久磁石である請求項１に記載の光走査装置。
17. 前記光ファイバに固定された前記磁性体に代えて、前記光ファイバの周囲に形成され、巻線軸が前記光ファイバの長手方向に平行である電磁コイルを備える請求項１に記載の光走査装置。
18. 各前記コイルが、環状に巻かれた導線を略中央位置で捻ることにより８の字状に形成されたコイルである請求項２に記載の光走査装置。
19. 光源から発せられた照明光を導光し、射出端から射出させる光ファイバと、
    該光ファイバに固定された磁性体と、
    該磁性体に作用させる磁界を変化させて、前記射出端の位置を磁力によって半径方向に変位させる磁界発生部とを備え、
    該磁界発生部が、環状に巻かれた導線を略中央位置で捻ることにより８の字状に形成されたコイルである光走査装置。

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