JP5210894B2 - 光走査型内視鏡 - Google Patents

Description

本発明は、光走査型内視鏡のスキャン駆動部位の製造個体差の低減化および製造作業の容易化に関する。

観察対象領域上の極小の一点に照射する光を走査させながら連続的に反射光を受光することにより観察対象領域の画像を撮像する光走査型内視鏡が知られている（特許文献１参照）。光走査型内視鏡では、照明光を伝達する光供給ファイバの出射端を変位可能に支持し、光ファイバの出射端を連続的に変位することにより照明光の走査が行なわれる。

従来の光走査型内視鏡における光供給ファイバの出射端近辺の構成について、図２６を用いて説明する。図２６に示すように、光供給ファイバ５３’の出射端近辺にファイバ駆動部５４’が設けられる。ファイバ駆動部５４’は、屈曲駆動部５４’ｂとファイバ支持部５４’ｓとによって構成される。

屈曲駆動部５４’ｂは円筒形状であり、円筒内部に光供給ファイバ５３’が挿通されている。ファイバ支持部５４’ｓにより光供給ファイバ５３’は、屈曲駆動部５４’ｂの出射端側の端部において支持される。

なお、ファイバ支持部５４’ｓは、母線と底面とが４５°となる正円錐状に形成される。ファイバ支持部５４’ｓをこのような形状に形成することにより、ファイバ支持部５４’ｓを介して光供給ファイバ５３’が屈曲駆動部５４’ｂから受ける押圧力に対して破損すること無く、連続的に変位可能となる。

ファイバ支持部５４’ｓをこのような形状に形成するために、光供給ファイバ５３’を屈曲駆動部５４’ｂに挿通した状態で、光供給ファイバ５３’の出射端側の屈曲駆動部５４’ｂの端部に接着剤を塗着し、製造者が光供給ファイバ５３’を屈曲駆動部５４’ｂの軸方向に振動させることにより、接着剤を正円錐状に変形させる。この状態で接着剤を固化することによりファイバ支持部５４’ｓが形成される。

このような製造方法では、屈曲駆動部５４’ｂからの光供給ファイバ５３’の突出量を正確に調整することは難しく、またファイバ支持部５４’ｓを正確に正円錐状に形成することも難しく、歩留まりを向上させることが難しかった。

米国特許第６２９４７７５号明細書

したがって、本発明では、製造時の歩留まりの改善が可能な構成となるように、光を走査するための変位に対して耐久性を備えるように光供給ファイバを屈曲駆動部に支持させることを目的とする。

本発明の光走査型内視鏡は、第１の入射端から第１の出射端まで延び第１の入射端に入射する光を第１の出射端まで伝達し伝達した光を第１の出射端からビーム状に出射し可撓性を有する光伝達体と、第１の出射端近辺に設けられ光伝達体の側面を光伝達体の長手方向である第１の方向に垂直な第２の方向に押圧することにより光伝達体を第２の方向に屈曲させる駆動部と、第１の方向に伸び光伝達体と駆動部との間に介在するように配置され第２の方向に弾性変形しながら駆動部の押圧力を光伝達体の側面に伝達する弾性体とを備えることを特徴としている。

なお、駆動部は光伝達体の側面を第２の方向と逆の方向に押圧することにより光伝達体を第２の方向と逆の方向に屈曲させ、弾性体は第２の方向と逆の方向に弾性変形しながら駆動部の押圧力を光伝達体の側面に伝達することが好ましい。

さらに、駆動部は光伝達体の側面を第１の方向に垂直で第２の方向と交差する第３の方向に押圧することにより光伝達体を前記第３の方向に屈曲させ、弾性体は第３の方向に弾性変形しながら駆動部の押圧力を光伝達体の側面に伝達することが好ましい。

さらに、駆動部は光伝達体の側面を第３の方向と逆の方向に押圧することにより光伝達体を第３の方向と逆の方向に屈曲させ、弾性体は第３の方向と逆の方向に弾性変形しながら駆動部の押圧力を光伝達体の側面に伝達することが好ましい。

また、弾性体は金属によって形成されることが好ましい。

また、弾性体は駆動部から第１の方向に沿って突出し、第１の出射端は弾性体から第１の方向に沿って突出していることが好ましい。

また、弾性体の駆動部からの突出した部位は、第１の方向に沿って進むにつれ光伝達体までの距離が長くなることが好ましい。

また、弾性体の駆動部からの突出した部位の第１の方向に沿った異なる位置において単位長さ当たりの質量が異なることが好ましい。

また、弾性体は光伝達体の側面の周囲を覆うバネであることが好ましい。

また、バネは駆動部から第１の方向に沿って突出し、第１の出射端はバネから第１の方向に沿って突出していることが好ましい。

また、バネの駆動部からの突出した部位は、第１の方向に沿って進むにつれ光伝達体までの距離が長くなることが好ましい。

また、バネの駆動部からの突出した部位の第１の方向に沿った異なる位置において単位長さ当たりの質量が異なることが好ましい。

また、弾性体は内部に前記光伝達体が挿通されるコイルバネであることが好ましい。

また、コイルバネは駆動部から前記第１の方向に沿って突出し、第１の出射端はコイルバネから第１の方向に沿って突出し、コイルバネの駆動部から突出した部位の第１の方向に沿った異なる位置においてコイルバネのピッチが異なることが好ましい。

また、コイルバネは駆動部から第１の方向に沿って突出し、第１の出射端はコイルバネから第１の方向に沿って突出し、コイルバネの駆動部から突出した部位の第１の方向に沿った異なる位置においてコイルバネの素線の直径が変わることが好ましい。

また、弾性体は第１の方向に沿って延び、光伝達体の周囲を覆うように配置される複数の板バネまたは棒バネであることが好ましい。

また、板バネまたは棒バネは駆動部から第１の方向に沿って突出し、第１の出射端は板バネまたは棒バネから第１の方向に沿って突出し、板バネまたは棒バネの駆動部から突出した部位の第１の方向に沿った異なる位置において断面積が異なることが好ましい。

本発明によれば、弾性体が弾性変形しながら光伝達体に駆動部からの押圧力を弾性力に変えて伝達するので、弾性力が側面に分散されて伝達される。力を分散することにより、一箇所にかかる力が低下するため、光伝達体の耐久性を高く保つことが可能である。また、従来の構成に比べて、製造者の熟練度によらず容易に製造することが可能である。

本発明の第１〜第７の実施形態を適用した光走査型内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。 光走査型内視鏡プロセッサの内部構成を概略的に示すブロック図である。 光走査型内視鏡の内部構成を模式的に示すブロック図である。 第１の実施形態の光供給ファイバの先端付近の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った断面図である。 第１の実施形態のファイバ駆動部の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 第１の実施形態のファイバ駆動部を光供給ファイバの出射端側から見た正面図である。 ファイバ駆動部の斜視図である。 屈曲駆動部が屈曲し始めた瞬間におけるファイバ支持部の変形状態を示す図である。 ファイバ支持部が弾性変形しているときにファイバ支持部から光供給ファイバに加わる押圧力を説明するために、光供給ファイバの中心線を通る平面における断面図である。 ファイバ支持部が硬質部財である場合に光供給ファイバにかかる力を示す図である。 光供給ファイバの出射端の第２、第３の方向に沿った変位量を示すグラフである。 ファイバ駆動部により駆動される光供給ファイバの変位経路である。 出射レンズから光が出射する状態を説明するための図である。 第２の実施形態のファイバ駆動部の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 第３の実施形態のファイバ駆動部の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 第４の実施形態のファイバ駆動部の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 第１の実施形態において、光供給ファイバの側面にかかる分散された弾性力の大きさを概念的に示す図である。 第４の実施形態において、光供給ファイバの側面にかかる分散された弾性力の大きさを概念的に示す図である。 第５の実施形態のファイバ駆動部の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 第５の実施形態のファイバ駆動部を光供給ファイバの出射端側から見た正面図である。 第６の実施形態のファイバ駆動部の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 第７の実施形態のファイバ駆動部の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 第２の実施形態のファイバ駆動部の変形例の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 第３の実施形態のファイバ駆動部の変形例の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 第６の実施形態のファイバ駆動部の変形例の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。 従来のファイバ駆動部の構造を示す光供給ファイバの軸方向に沿った部分断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用した光走査型内視鏡を有する光走査型内視鏡装置の外観を概略的に示す外観図である。

光走査型内視鏡装置１０は、光走査型内視鏡プロセッサ２０、光走査型内視鏡５０、およびモニタ１１によって構成される。光走査型内視鏡プロセッサ２０は、光走査型内視鏡５０、およびモニタ１１に接続される。

なお、以下の説明において、光供給ファイバ（図１において図示せず）の出射端および反射光ファイバ（図１において図示せず）の入射端は光走査型内視鏡５０の挿入管５１の遠位端側に配置される端部であり、光供給ファイバの入射端と反射光ファイバの出射端は光走査型内視鏡プロセッサ２０と接続されるコネクタ５２に配置される端部である。

光走査型内視鏡プロセッサ２０から観察対象領域ＯＡに照射する光が供給される。供給された光は光供給ファイバ（光伝達体）により挿入管５１の遠位端に伝達され、観察対象領域内の一点に向かって照射される。光が照射された観察対象領域上の一点における反射光が、光走査型内視鏡５０の挿入管５１の遠位端から光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。

光供給ファイバの出射端の向く方向が、ファイバ駆動部（図１において図示せず）により変えられる。出射端の方向を変えることにより、光供給ファイバから照射される光が観察対象領域上に走査される。ファイバ駆動部は、光走査型内視鏡プロセッサ２０により制御される。

光走査型内視鏡プロセッサ２０は光の照射位置において散乱する反射光を受光し、受光量に応じた画素信号を生成する。走査する領域全体の画素信号を生成することにより、１フレームの画像信号を生成する。生成した画像信号がモニタ１１に送信され、画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。

図２に示すように、光走査型内視鏡プロセッサ２０には、光源ユニット３０、受光ユニット２１、スキャン駆動回路２２、画像信号処理回路２３、タイミングコントローラ２４、およびシステムコントローラ２５などが設けられる。

光源ユニット３０は、ビーム状の赤色光、緑色光、青色光を発する赤色光レーザ（図示せず）、緑色光レーザ（図示せず）、および青色光レーザ（図示せず）を有する。ビーム状の赤色光、緑色光、および青色光が混合されることによりビーム状の白色光が、光源ユニット３０から出射される。

光源ユニット３０から出射される白色光が光供給ファイバ５３に供給される。スキャン駆動回路２２は、ファイバ駆動部５４（駆動部）に光供給ファイバ５３の先端を所定の経路に沿って変位させるように駆動させる。

光が照射された観察対象領域の反射光が、光走査型内視鏡５０に設けられる反射光ファイバ５５により光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達される。光走査型内視鏡プロセッサ２０に伝達された光は、受光ユニット２１に受光される。

受光ユニット２１により、受光量に応じた画素信号が生成される。画素信号は、画像信号処理回路２３に送信される。画像信号処理回路２３では、画素信号が画像メモリ２６に格納される。観察対象領域全体に対応する画素信号が格納されると、画像信号処理回路２３は画素信号に所定の信号処理を施し、１フレームの画像信号としてエンコーダ２７を介してモニタ１１に送信する。

光走査型内視鏡プロセッサ２０と光走査型内視鏡５０とを接続すると、光源ユニット３０と光走査型内視鏡５０に設けられる光供給ファイバ５３とが、および受光ユニット２１と反射光ファイバ５５とが光学的に接続される。また、光走査型内視鏡プロセッサ２０と光走査型内視鏡５０とを接続すると、スキャン駆動回路２２と光走査型内視鏡５０に設けられるファイバ駆動部５４とが電気的に接続される。

なお、光源ユニット３０、受光ユニット２１、スキャン駆動回路２２、画像信号処理回路２３、およびエンコーダ２７は、タイミングコントローラ２４により各部位の動作の時期が制御される。また、タイミングコントローラ２４および光走査型内視鏡装置１０の各部位の動作はシステムコントローラ２５により制御される。また、フロントパネル（図示せず）などにより構成される入力部２８により、使用者によるコマンド入力が可能である。

次に、光走査型内視鏡５０の構成について詳細に説明する。図３に示すように、光走査型内視鏡５０には、光供給ファイバ５３、ファイバ駆動部５４、反射光ファイバ５５、および出射レンズ５６などが設けられる。

光供給ファイバ５３および反射光ファイバ５５は、コネクタ５２から挿入管５１の先端まで延設される。前述のように、光源ユニット３０から出射されるビーム状の白色光が、光供給ファイバ５３の入射端に入射する。入射端に入射したこれらの光は先端側に伝達される。

挿入管５１の先端には硬質の中空管５７が設けられる（図４参照）。先端における挿入管５１の軸方向と中空管５７の軸方向である第１の方向とが平行となるように、中空管５７の取付け姿勢が調整される。

光供給ファイバ５３は、中空管５７内にファイバ駆動部５４を介して支持される。なお、光供給ファイバ５３がファイバ駆動部５４により変位される前の状態において光供給ファイバ５３の長手方向と中空管５７の軸方向とが平行となるように光供給ファイバ５３の取付け姿勢が調整される。

ファイバ駆動部５４は、ファイバ支持部５４ｓ（弾性体）および屈曲駆動部５４ｂ（駆動部）により形成される。図５に示すように、屈曲駆動部５４ｂは円筒形状に形成される。ファイバ支持部５４ｓは、コイル外径が屈曲駆動部５４ｂの円筒内径に実質的に等しく、かつコイル内径が光供給ファイバ５３の外径に実質的に等しくなるように金属部材によって形成されたコイルバネである。

ファイバ支持部５４ｓのコイル形状の内部に光供給ファイバ５３が挿通される。光供給ファイバ５３の出射端は、ファイバ支持部５４ｓから突出した状態でファイバ支持部５４ｓに支持される。

また、屈曲駆動部５４ｂの円筒内部にファイバ支持部５４ｓが挿入される。光供給ファイバ５３の出射端側のファイバ支持部５４ｓの一部は、屈曲駆動部５４ｂから突出した状態で屈曲駆動部５４ｂに固定される。したがって、ファイバ支持部５４ｓは屈曲駆動部５４ｂと光供給ファイバ５３との間に介在するように配置されている。

図６に示すように、屈曲駆動部５４ｂには第１、第２の屈曲源５４ｂ１、５４ｂ２が設けられる。第１、第２の屈曲源５４ｂ１、５４ｂ２はそれぞれ２組の圧電素子であり、スキャン駆動回路２２から送信されるファイバ駆動信号に基づいて屈曲駆動部５４ｂの円筒軸方向、すなわち第１の方向に伸縮する。

第１の屈曲源５４ｂ１を構成する２つの圧電素子が屈曲駆動部５４ｂの円筒軸中心を挟みながら第１の方向に垂直な第２の方向に並ぶように、屈曲駆動部５４ｂの円筒外周面に固定される。また、円筒軸中心を軸に第１の屈曲源５４ｂ１を９０°回転させた位置に、第２の屈曲源５４ｂ２を構成する２つの圧電素子が固定される。

図７に示すように、第１の屈曲源５４ｂ１を構成する２つの圧電素子を同時に逆方向に伸縮させることにより、第１の屈曲源５４ｂ１を構成する２つの圧電素子が並ぶ第２の方向に沿って屈曲駆動部５４ｂは屈曲する。

また、第２の屈曲源５４ｂ２を構成する２つの圧電素子を同時に逆方向に伸縮させることにより、第２の屈曲源５４ｂ２を構成する２つの圧電素子が並ぶ第３の方向に沿って屈曲駆動部５４ｂは屈曲する。

光供給ファイバ５３は可撓性を有しており、ファイバ支持部５４ｓを介して屈曲駆動部５４ｂに押圧され、第２、第３の方向、すなわち光供給ファイバ５３の長手方向に垂直な２方向に屈曲する。光供給ファイバ５３が屈曲することにより、光供給ファイバ５３の出射端は変位する。

屈曲駆動部５４ｂが屈曲するときに光供給ファイバ５３を押圧する作用について説明する。図８に示すように、屈曲駆動部５４ｂが第２の方向に屈曲すると、ファイバ支持部５４ｓの屈曲駆動部５４ｂに内包されている挿入部位５４ｓ１が第２の方向に押圧される。

ファイバ支持部５４ｓの屈曲駆動部５４ｂから突出している突出部位５４ｓ２は屈曲駆動部５４ｂに直接押圧されないため、第２の方向に変位しない。したがって、突出部位５４ｓ２は第２の方向の逆方向に沿って屈曲するように弾性変形する。この状態において、突出部位５４ｓ２には第２の方向に戻る弾性力が生じる。

突出部位５４ｓ２に生じる弾性力により光供給ファイバ５３の側面が押圧され、光供給ファイバ５３が第２の方向に屈曲する。ファイバ支持部５４ｓに生じる弾性力ｅは突出部位５４ｓ２全体に分散されて、光供給ファイバ５３に加えられる（図９参照）。

ファイバ支持部５４ｓが硬質部材である場合には、図１０に示すように、ファイバ支持部５４’ｓの端部近辺において大きな力Ｅが光供給ファイバ５３に加わるため、光供給ファイバ５３が、破損する可能性が高い。一方、本実施形態では、弾性力ｅが突出部位５４ｓ２全体に分散されて光供給ファイバ５３に加えられるので、光供給ファイバ５３の破損する可能性が低下する。

なお、図１１に示すように、光供給ファイバ５３の出射端は第２、第３の方向に沿って振幅の増加と減少を繰返しながら振動するように駆動される。なお、振動の周波数は第２、第３の方向において同一となるように調整される。また、振幅の増加時期と減少時期も第２、第３の方向において一致するように調整される。また、第２、第３の方向への振動の位相は９０°ずらされている。

第２、第３の方向に沿ってこのような振動をさせることにより、図１２に示すような渦巻き型の変位経路を通るように光供給ファイバ５３の先端は変位し、光が観察対象領域上で走査される。

なお、光供給ファイバ５３を屈曲させない状態における光供給ファイバの先端の位置が基準点ｓｐに定められる。光供給ファイバ５３の出射端に基準点ｓｐから振幅を増加させながら振動させる期間（図１１走査期間）に、観察対象領域への白色光の照射および画素信号の採取が実行される。

また、最大振幅になるまで変位させると一画像を作成するための走査を終了し、振幅を減少させながら振動させて光供給ファイバ５３の先端を、基準点ｓｐに戻し（図１１制動期間参照）、再び次の画像を作成するための走査が実行される。

光供給ファイバ５３の出射端が基準点ｓｐに位置するときの光の出射方向に、出射レンズ５６が配置される（図４参照）。出射レンズ５６は、光軸が光供給ファイバ５３の出射端が基準点ｓｐに位置するときの光の光束と平行な状態で光走査型内視鏡５０に固定される。

光供給ファイバ５３から出射した白色光は出射レンズ５６を透過して、観察対象領域の一点に向けて出射する（図１３参照）。白色光が照射された観察対象領域ＯＡの一点における反射光が散乱し、散乱した反射光が反射光ファイバ５５の入射端に入射する。

光走査型内視鏡５０には複数の反射光ファイバ５５が設けられる。反射光ファイバ５５の先端は、出射レンズ５６の周囲を囲むように配置される（図１３参照）。観察対象領域ＯＡ上の一点において散乱した反射光は、各反射光ファイバ５５に入射する。

反射光ファイバ５５に入射した反射光は、反射光ファイバ５５の出射端まで伝達される。前述のように、反射光ファイバ５５の出射端は、受光ユニット２１に接続される。反射光ファイバ５５に伝達された反射光は、受光ユニット２１に向かって出射する。

受光ユニット２１では、反射光の赤色光成分、緑色光成分、および青色光成分毎の受光量を検出し、それぞれの受光量に応じた画素信号が生成される。画素信号は画像信号処理回路２３に送信される。

画像信号処理回路２３では、スキャン駆動回路２２を制御するための信号に基づいて、瞬間における光の照射位置が推定される。画像信号処理回路２３は推定した位置に対応する画像メモリ２６のアドレスに、受信した画像信号を格納する。

前述のように、照射する白色光が観察対象領域上に走査され、それぞれの位置における反射光に基づいて画素信号が生成され、対応する画像メモリ２６のアドレスに格納される。走査始点から走査終点までの間に格納した各位置における画素信号により、観察対象領域の像に対応する画像信号が形成される。画像信号は前述のように所定の信号処理が施されてから、モニタ１１に送信される。

以上のような構成の第１の実施形態を適用した光走査型内視鏡によれば、高い精度での製造が容易であって、屈曲駆動部５４ｂによる押圧に対して光供給ファイバ５３の耐久性を高くすることが可能である。

また、第１の実施形態を適用した光走査型内視鏡によれば、ファイバ駆動部５４が高温雰囲気下であっても、安定的に照射する光を走査可能である。光供給ファイバ５３の出射端から出射する光の大部分は出射レンズ５６を透過するが、一部の光は出射レンズ５６に反射されファイバ支持部５４ｓに照射されることがある。

光が照射されたファイバ支持部５４ｓは発熱することがある。それゆえ、ファイバ支持部５４ｓが高温に対する形状安定性を有していなければ、ファイバ支持部５４ｓに歪みが生じ、安定的な走査が出来なくなる。

しかし、第１の実施形態では、ファイバ支持部５４ｓは金属部材により形成されており、高温に対する形状安定性に優れている。したがって、ファイバ駆動部５４ｓが高温雰囲気下であっても、安定的に光を走査可能である。

次に、本発明の第２の実施形態を適用した光走査型内視鏡について説明する。第２の実施形態の光走査型内視鏡は、ファイバ支持部の形状が第１の実施形態と異なる。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、以下の説明において同じ機能を有する部位には同じ符号を付する。

図１４に示すように、第１の実施形態と同じく、ファイバ支持部５４０ｓはコイル外径が屈曲駆動部５４ｂの円筒内径に実質的に等しく、かつコイル内径が光供給ファイバ５３の外径に実質的に等しくなるように金属部材によって形成されたコイルバネである。第１の実施形態と異なり、ファイバ支持部５４０ｓは屈曲駆動部５４ｂから突出している突出部位５４０ｓ２のピッチが、光供給ファイバ５３の出射端側で長くなるように形成される。

上述のような形状にファイバ支持部５４０ｓを形成することにより、ピッチの長い部位（図１４符号Ｌ１参照）におけるファイバ支持部５４０ｓのコイル軸方向の単位長さ当たりの質量が、ピッチの短い部位（符号Ｌ２参照）より軽くなる。それゆえ、光供給ファイバ５３と突出部位５４０ｓ２とを合わせた重心が屈曲駆動部５４ｂ寄りの位置に移る。重心が屈曲駆動部５４ｂ側に移るので、突出部位５４０ｓ２とともに振動する光供給ファイバ５３の共振周波数が大きくなる。

以上のような構成の第２の実施形態を適用した光走査型内視鏡によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

更に、第１の実施形態と異なり、突出部位５４０ｓ２とともに振動する光供給ファイバ５３の共振周波数を大きな値に設定することが可能である。一般的に、光供給ファイバ５３の安定的に振動させるために光供給ファイバ５３は共振周波数近傍の周波数で振動させられる。したがって、共振周波数を大きくすることにより、光供給ファイバ５３を速い速度で駆動させることが可能である。

従来、共振周波数は、光供給ファイバ５３の材質の選択やファイバ駆動部５４からの光供給ファイバ５３の突出量を調整することにより設定される。しかし、第２の実施形態では、さらに、ピッチの長さやピッチの切替位置を調整することによっても調整可能となる。

次に、本発明の第３の実施形態を適用した光走査型内視鏡について説明する。第３の実施形態の光走査型内視鏡は、ファイバ支持部の形状が第１の実施形態と異なる。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、以下の説明において同じ機能を有する部位には同じ符号を付する。

図１５に示すように、第１の実施形態と同じく、ファイバ支持部５４１ｓは、一部においてコイル外径が屈曲駆動部５４ｂの円筒内径に実質的に等しく、かつ一部においてコイル内径が光供給ファイバ５３の外径に実質的に等しくなるように金属部材によって形成されたコイルバネである。第１の実施形態と異なり、突出部位５４１ｓ２の素線の直径が、光供給ファイバ５３の出射端側で細くなるように形成される。

上述のような形状にファイバ支持部５４１ｓを形成することにより、素線の直径が細い部位（図１５符号Ｌ３参照）におけるファイバ支持部５４１ｓのコイル軸方向の単位長さ当たりの質量が、素線の直径が太い部位（符号Ｌ４参照）より軽くなる。それゆえ、光供給ファイバ５３と突出部位５４１ｓ２とを合わせた重心が屈曲駆動部５４ｂ寄りの位置に移る。重心が屈曲駆動部５４ｂ側に移るので、突出部位５４１ｓ２とともに振動する光供給ファイバ５３の共振周波数が大きくなる。

以上のような構成の第３の実施形態を適用した光走査型内視鏡によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。更に、第２の実施形態と同様に、突出部位５４１ｓ２とともに振動する光供給ファイバ５３の共振周波数を大きな値に設定することが可能である。

次に、本発明の第４の実施形態を適用した光走査型内視鏡について説明する。第４の実施形態の光走査型内視鏡は、ファイバ支持部の形状が第１の実施形態と異なる、以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、以下の説明において同じ機能を有する部位には同じ符号を付する。

図１６に示すように、ファイバ支持部５４２ｓは挿入部位５４２ｓ１と突出部位５４２ｓ２を有する金属製のコイルバネである。

さらに、突出部位５４２ｓ２はコイル軸方向に進む程コイル外径および内径が増加するように、かつ突出部位５４２ｓ２をコイルの軸線を通る平面による断面においてコイルの素線を通る曲線の傾きが徐々に大きくなるように、突出部位５４２ｓ２は形成される。

また、挿入部位５４２ｓ１のコイル外径が屈曲駆動部５４ｂの円筒内径に実質的に等しくかつコイル内径が光供給ファイバ５３の外径に実質的に等しくなるように形成される。

上述のような形状にファイバ支持部５４２ｓを形成することにより、光供給ファイバ５３の耐久性を、第１の実施形態に比べて更に向上させることが可能である。前述のように、第１の実施形態では、ファイバ支持部５４ｓをコイルバネ状に形成することにより、光供給ファイバ５３にかかる弾性力ｅは側面全体に分散されている。

しかし、弾性力ｅが分散されていても、ファイバ支持部５４ｓの端部と接する位置において光供給ファイバ５３の側面に最も大きな力がかかる（図１７参照）。一方、第４の実施形態のファイバ支持部５４２ｓによれば、光供給ファイバ５３は徐々に広がる突出部位５４２ｓ２の内面に沿って屈曲し、光供給ファイバ５３にかかる弾性力ｅが第１の実施形態に比べて均一化される（図１８参照）。

以上のような構成の第４の実施形態を適用した光走査型内視鏡によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。また、第１の実施形態の光走査型内視鏡に比べて、光供給ファイバ５３の耐久性を更に向上させることが可能である。

次に、本発明の第５の実施形態を適用した光走査型内視鏡について説明する。第５の実施形態の光走査型内視鏡は、ファイバ支持部の形状が第１の実施形態と異なる。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、以下の説明において同じ機能を有する部位には同じ符号を付する。

図１９、図２０に示すように、ファイバ支持部５４３ｓは、光供給ファイバ５３の側面の周囲に筒状に束ねられた複数の金属製の棒バネによって形成される。ファイバ支持部 の筒状の内部に光供給ファイバ５３が挿通される。第１の実施形態と同様に、光供給ファイバ５３の出射端はファイバ支持部５４３ｓから突出した状態でファイバ支持部５４３ｓに支持される。

また、第１の実施形態と同様に、屈曲駆動部５４ｂの円筒内部にファイバ支持部５４３ｓが挿入される。したがって、第１の実施形態と同じく、ファイバ支持部５４３ｓは屈曲駆動部５４ｂと光供給ファイバ５３との間に介在するように配置される。

以上のような構成の第５の実施形態を適用した光走査型内視鏡によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

次に、本発明の第６の実施形態を適用した光走査型内視鏡について説明する。第６の実施形態の光走査型内視鏡は、ファイバ支持部の形状が第５の実施形態と異なる。以下に、第５の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、以下の説明において同じ機能を有する部位には同じ符号を付する。

図２１に示すように、第５の実施形態と同じく、ファイバ支持部５４４ｓは光供給ファイバ５３の側面の周囲に筒状に束ねられた複数の金属製の棒バネによって形成される。第５の実施形態と異なり、ファイバ支持部５４４ｓを構成する棒バネの太さが、屈曲駆動部５４ｂから突出している突出部位５４４ｓ２において光供給ファイバ５３の出射端側に近付くほど細くなるように形成される。

上述のような形状にファイバ支持部を形成することにより、棒バネの太さが細い部位（図２１符号Ｌ５参照）におけるファイバ支持部５４４ｓのコイル軸方向の単位長さ当たりの質量が、棒バネの太さが太い部位（符号Ｌ６参照）より軽くなる。それゆえ、光供給ファイバ５３と突出部位５４４ｓ２とをあわせた重心が屈曲駆動部５４ｂ寄りの位置に移る。重心が屈曲駆動部５４ｂ側に移るので、突出部位５４４ｓ２とともに振動する光供給ファイバ５３の共振周波数が大きくなる。

以上のような構成の第６の実施形態を適用した光走査型内視鏡によれば、第５の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。また、第２、第３の実施形態と同様に、突出部位５４４ｓ２とともに振動する光供給ファイバ５３の共振周波数を大きな値に設定することが可能である。

次に、本発明の第７の実施形態を適用した光走査型内視鏡について説明する。第７の実施形態の光走査型内視鏡は、ファイバ支持部の形状が第５の実施形態と異なる。以下に、第５の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、以下の説明において同じ機能を有する部位には同じ符号を付する。

図２２に示すように、ファイバ支持部５４５ｓは挿入部位５４５ｓ１と突出部位５４５ｓ２とを一体的に有する金属製の複数の棒バネによって形成される。挿入部位５４５ｓ１は直線状に形成される。突出部位５４５ｓ２は扇状の曲面を表裏に有する板状に形成され、幅が短い端部が挿入部位５４５ｓ１に一体的に連結される。また、突出部位５４５ｓ２は、挿入部位５４５ｓ１から離れる程、挿入部位５４５ｓ１の円筒の軸線から離れる形状に形成される。

ファイバ支持部５４５ｓは、各棒バネの突出部位５４５ｓ２が光供給ファイバ５３から離れるように、かつ光供給ファイバ５３の側面の周囲を覆うように配置される。挿入部位５４５ｓ１が屈曲駆動部５４ｂに挿入される。

以上のような構成の第７の実施形態を適用した光走査型内視鏡によれば、第５の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。また、第４の実施形態と同様に、光供給ファイバ５３の耐久性を、第５の実施形態に比べて更に向上させることが可能である。

なお、第１〜第７の実施形態では、ファイバ支持部５４ｓ、５４０ｓ、５４１ｓ、５４２ｓ、５４３ｓ、５４４ｓ、５４５ｓはコイルバネまたは棒バネによって形成される構成であるが、他のバネであってもよく、さらにはバネ以外の弾性部材によって形成されてもよい。弾性変形しながら弾性力を光供給ファイバ５３の側面に加える構成であれば、第１〜第７の実施形態と同様の効果が得られる。

また、第１〜第７の実施形態では、屈曲駆動部５４ｂは、第２、第３の方向およびそれぞれの逆方向の４方向に光供給ファイバ５３を屈曲させる構成であるが、少なくとも１方向に屈曲させる構成であってもよい。

また、第１〜第７の実施形態では、ファイバ支持部５４ｓ、５４０ｓ、５４１ｓ、５４２ｓ、５４３ｓ、５４４ｓ、５４５ｓは金属部材により形成される構成であるが、温度に対する形状安定性を有する他の部材によって形成されてもよい。また、温度に対する形状安定性を有する部材でなくても、第１〜第７の実施形態のように、高い精度での製造が容易であって、屈曲駆動部５４ｂからの押圧に対する光供給ファイバ５３の耐久性を向上させることが可能である。

また、第１〜第７の実施形態では、ファイバ支持部５４ｓ、５４０ｓ、５４１ｓ、５４２ｓ、５４３ｓ、５４４ｓ、５４５ｓは屈曲駆動部５４ｂから突出する構成であるが、突出しなくてもよい。突出していなくても、前述のように、ファイバ支持部５４ｓ、５４０ｓ、５４１ｓ、５４２ｓ、５４３ｓ、５４４ｓ、５４５ｓが弾性変形しながら弾性力を光供給ファイバ５３に加えることが出来れば、第１〜第７の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、第５〜第７の実施形態では、光供給ファイバ５３の全周囲を棒バネで覆うように束ねてファイバ支持部５４３ｓ、５４４ｓ、５４５ｓを形成する構成であったが、少なくとも光供給ファイバ５３が屈曲する方向にのみ設けられればよい。第５〜第７の実施形態では光供給ファイバ５３は第１、第２の方向およびそれぞれの逆方向の組合わせた全方向に屈曲する構成であるが、光供給ファイバ５３が特定の方向にのみ押圧される構成である場合に当該方向にのみ棒バネが配置されれば第５〜第７の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、第２、第３、第６の実施形態では、光供給ファイバ５３と突出部位５４０ｓ２、５４１ｓ２、５４４ｓ２とを合わせた重心が屈曲駆動部５４ｂ寄りの位置となる構成であるが、重心の位置が光供給ファイバ５３の出射端寄りの位置と重なるように調整することも可能である。

例えば、図２３に示すように、突出部位５４６ｓ２におけるピッチを屈曲駆動部５４ｂ側で長くなるように形成することにより、重心の位置を光供給ファイバ５３の出射端側に変位させることが可能である。重心を振動の先端側に変位させることにより、共振周波数を低下させ、光供給ファイバ５３の遅い速度で駆動させることが可能である。

また、図２４に示すように、突出部位５４７ｓ２における素線の直径を屈曲駆動部５４ｂ側で細くなるように形成することにより、重心の位置を光供給ファイバ５３の出射端側に変位させることが可能である。

また、図２５に示すように、ファイバ支持部５４８ｓを構成する棒バネの太さを突出部位５４８ｓ２において光供給ファイバ５３の屈曲駆動部５４ｂ側に近付く程細くなるように形成することにより、重心の位置を光供給ファイバ５３の出射端側に変位させることが可能である。

このように、ファイバ支持部の単位長さ当たりの質量を光供給ファイバ５３の長手方向に沿って変えることにより、重心の位置を調整可能である。

また、第５〜第７の実施形態では、ファイバ支持部５４４ｓ、５４５ｓ、５４６ｓは棒バネ部位を有する構成であるが、板バネであってもよい。

また、第１〜第７の実施形態では、光供給ファイバ５３の出射端を渦巻き型変位経路に沿って変位させる構成であるが、変位経路は渦巻き型に限られない。他の変位経路に沿って光供給ファイバ５３の出射端を変位させてもよい。

１０ 光走査型内視鏡装置
２０ 光走査型内視鏡プロセッサ
５０ 光走査型内視鏡
５３ 光供給ファイバ
５４ ファイバ駆動部
５４ｂ 屈曲駆動部
５４ｂ１、５４ｂ２ 第１、第２の屈曲源
５４ｓ、５４０ｓ、５４１ｓ、５４２ｓ、５４３ｓ、５４４ｓ、５４５ｓ、５４８ｓ ファイバ支持部
５４ｓ１、５４２ｓ１、５４５ｓ１ 挿入部位
５４ｓ２、５４０ｓ２、５４１ｓ２、５４２ｓ２、５４４ｓ２、５４５ｓ２、５４６ｓ２、５４７ｓ２ 突出部位

Claims (17)

1. 第１の入射端から第１の出射端まで延び、前記第１の入射端に入射する光を前記第１の出射端まで伝達し、伝達した光を前記第１の出射端からビーム状に出射し、可撓性を有する光伝達体と、
   前記第１の出射端近辺に設けられ、前記光伝達体の側面を前記光伝達体の長手方向である第１の方向に垂直な第２の方向に押圧することにより前記光伝達体を前記第２の方向に屈曲させる駆動部と、
   前記第１の方向に伸び、前記光伝達体と前記駆動部との間に介在するように配置され、前記第２の方向に弾性変形しながら前記駆動部の押圧力を前記光伝達体の側面に伝達する弾性体とを備え、
   前記駆動部は、前記光伝達体の側面を前記第１の方向に垂直で前記第２の方向と交差する第３の方向に押圧することにより前記光伝達体を前記第３の方向に屈曲させ、
   前記弾性体は、前記第３の方向に弾性変形しながら前記駆動部の押圧力を前記光伝達体の側面に伝達する
   ことを特徴とする光走査型内視鏡。
2. 第１の入射端から第１の出射端まで延び、前記第１の入射端に入射する光を前記第１の出射端まで伝達し、伝達した光を前記第１の出射端からビーム状に出射し、可撓性を有する光伝達体と、
   前記第１の出射端近辺に設けられ、前記光伝達体の側面を前記光伝達体の長手方向である第１の方向に垂直な第２の方向に押圧することにより前記光伝達体を前記第２の方向に屈曲させる駆動部と、
   前記第１の方向に伸び、前記光伝達体と前記駆動部との間に介在するように配置され、前記光伝達体に対して前記駆動部を支持し、前記第２の方向に弾性変形しながら前記駆動部の押圧力を前記光伝達体の側面に伝達する弾性体とを備える
   ことを特徴とする光走査型内視鏡。
3. 前記駆動部は、前記光伝達体の側面を前記第２の方向と逆の方向に押圧することにより前記光伝達体を前記第２の方向と逆の方向に屈曲させ、
   前記弾性体は、前記第２の方向と逆の方向に弾性変形しながら前記駆動部の押圧力を前記光伝達体の側面に伝達する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光走査型内視鏡。
4. 前記駆動部は、前記光伝達体の側面を前記第３の方向と逆の方向に押圧することにより前記光伝達体を前記第３の方向と逆の方向に屈曲させ、
   前記弾性体は、前記第３の方向と逆の方向に弾性変形しながら前記駆動部の押圧力を前記光伝達体の側面に伝達する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光走査型内視鏡。
5. 前記弾性体は金属によって形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光走査型内視鏡。
6. 前記弾性体は前記駆動部から前記第１の方向に沿って突出し、前記第１の出射端は前記弾性体から前記第１の方向に沿って突出していることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光走査型内視鏡。
7. 前記弾性体の前記駆動部からの突出した部位は、前記第１の方向に沿って進むにつれ前記光伝達体までの距離が長くなることを特徴とする請求項６に記載の光走査型内視鏡。
8. 前記弾性体の前記駆動部からの突出した部位の前記第１の方向に沿った異なる位置において単位長さ当たりの質量が異なることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の光走査型内視鏡。
9. 前記弾性体は前記光伝達体の側面の周囲を覆うバネであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光走査型内視鏡。
10. 前記バネは前記駆動部から前記第１の方向に沿って突出し、前記第１の出射端は前記バネから前記第１の方向に沿って突出していることを特徴とする請求項９に記載の光走査型内視鏡。
11. 前記バネの前記駆動部からの突出した部位は、前記第１の方向に沿って進むにつれ前記光伝達体までの距離が長くなることを特徴とする請求項１０に記載の光走査型内視鏡。
12. 前記バネの前記駆動部からの突出した部位の前記第１の方向に沿った異なる位置において単位長さ当たりの質量が異なることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の光走査型内視鏡。
13. 前記弾性体は、内部に前記光伝達体が挿通されるコイルバネであることを特徴とする請求項９に記載の光走査型内視鏡。
14. 前記コイルバネは前記駆動部から前記第１の方向に沿って突出し、
    前記第１の出射端は前記コイルバネから前記第１の方向に沿って突出し、
    前記コイルバネの前記駆動部から突出した部位の前記第１の方向に沿った異なる位置において前記コイルバネのピッチが異なることを特徴とする請求項１３に記載の光走査型内視鏡。
15. 前記コイルバネは前記駆動部から前記第１の方向に沿って突出し、
    前記第１の出射端は前記コイルバネから前記第１の方向に沿って突出し、
    前記コイルバネの前記駆動部から突出した部位の前記第１の方向に沿った異なる位置において前記コイルバネの素線の直径が変わる
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光走査型内視鏡。
16. 前記弾性体は、前記第１の方向に沿って延び、前記光伝達体の周囲を覆うように配置される複数の板バネまたは棒バネであることを特徴とする請求項９に記載の光走査型内視鏡。
17. 前記板バネまたは前記棒バネは前記駆動部から前記第１の方向に沿って突出し、
    前記第１の出射端は前記板バネまたは前記棒バネから前記第１の方向に沿って突出し、
    前記板バネまたは前記棒バネの前記駆動部から突出した部位の前記第１の方向に沿った異なる位置において断面積が異なる
    ことを特徴とする請求項１６に記載の光走査型内視鏡。

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