JP6086674B2 - 光走査装置 - Google Patents
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Description
固定部および該固定部に対して揺動可能な揺動部を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記揺動部を振動駆動するための振動駆動手段と
を備え、
前記光ファイバの前記揺動部は、該光ファイバの軸方向に直交する第一の方向および第二の方向に、それぞれ異なる共振周波数を有し、前記光ファイバは、前記揺動部を振動駆動した状態で前記揺動部の先端から光を出射させることにより光走査を行う光走査装置において、
前記光ファイバの前記第一の方向及び前記第二の方向の何れかの方向に、前記光ファイバを介して対向する金属膜をコーティングし、前記第一の方向と前記第二の方向とでヤング率を異ならせる
ことを特徴とするものである。
固定部および該固定部に対して揺動可能な揺動部を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記揺動部を振動駆動するための振動駆動手段と
を備え、
前記光ファイバの前記揺動部は、該光ファイバの軸方向に直交する第一の方向および第二の方向に、それぞれ異なる共振周波数を有し、前記光ファイバは、前記揺動部を振動駆動した状態で前記揺動部の先端から光を出射させることにより光走査を行う光走査装置において、
前記光ファイバの前記第一の方向及び前記第二の方向の何れかの方向の一部のクラッドを除去し、前記第一の方向と前記第二の方向とで断面二次モーメントを異ならせる
ことを特徴とするものである。
固定部および該固定部に対して揺動可能な揺動部を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記揺動部を振動駆動するための振動駆動手段と
を備え、
前記光ファイバの前記揺動部は、該光ファイバの軸方向に直交する第一の方向および第二の方向に、それぞれ異なる共振周波数を有し、前記光ファイバは、前記揺動部を振動駆動した状態で前記揺動部の先端から光を出射させることにより光走査を行う光走査装置において、
前記振動駆動手段は、前記光ファイバに結合された磁石と、該磁石に対して磁力を及ぼす複数の電磁コイルとを含んで構成され、前記磁石の重心が前記光ファイバの軸からずれて位置することにより、前記第一の方向と前記第二の方向とで、断面二次モーメントを異ならせたことを特徴とするものである。
固定部および該固定部に対して揺動可能な揺動部を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記揺動部を振動駆動するための振動駆動手段と
を備え、
前記光ファイバの前記揺動部は、該光ファイバの軸方向に直交する第一の方向および第二の方向に、それぞれ異なる共振周波数を有し、前記光ファイバは、前記揺動部を振動駆動した状態で前記揺動部の先端から光を出射させることにより光走査を行う光走査装置において、
前記光ファイバを保持する保持部材を備え、
前記固定部は、前記保持部材を貫通し、前記保持部材の第一の端部において、前記第一の方向及び前記第二の方向の何れかの方向に接着剤が偏るように固定され、前記保持部材の前記第一の端部とは異なる第二の端部において、前記第一の方向及び前記第二の方向のうち前記第一の端部とは異なる方向に接着剤が偏るように固定される
ことを特徴とするものである。
図1は、第1実施の形態に係る光走査型観察装置の一例である光走査型内視鏡装置10の概略構成を示すブロック図である。光走査型内視鏡装置10は、光走査型内視鏡本体20と、光源部30と、検出部40と、駆動電圧生成部50と、制御部60と、表示部61と入力部62とを含んで構成される。光源部30と光走査型内視鏡本体20との間はシングルモードファイバである照明用光ファイバ11により光学的に接続され、検出部40と光走査型内視鏡本体20との間はマルチモードファイバにより構成される検出用光ファイババンドル12により光学的に接続されている。なお、光源部30、検出部40、駆動電圧生成部50および制御部60は、同一の筐体内に収納されていても良く、また、別々の筐体に収納されていても良い。
なお、上記実施の形態において、X方向駆動用の圧電素子28b、28dは、非共振周波数で振動駆動するものとしたが、照明用光ファイバ11の揺動部11bのX方向の共振周波数で振動駆動させても良い。この場合、X方向の共振周波数が、Y方向の共振周波数と比べて大きく異なる場合は、走査軌跡はラスターパターンとなる。また、X方向の共振周波数(fX)がY方向の共振周波数(fY)とあまり異ならない場合、走査軌跡はリサージュパターンとなり、差分周波数(fY−fX)が、フレームレートとなる。
図5(a)は、第2実施の形態に係る光走査型内視鏡装置10の振動駆動機構および照明用光ファイバ11の揺動部11bを示す側面図であり、図5(b)は図5(a)のA−A断面図である。第2実施の形態は、照明用光ファイバ11の揺動部11bのX方向とY方向との共振周波数を異ならせるために、X方向とY方向との断面二次モーメントを異ならせたものである。照明用光ファイバ11の揺動部11bの一部は、クラッド部分の±Y方向の一部をエッチング等の加工により除去される。その結果、揺動部11bの断面は、90°回転させた場合の対称性(4回対称性)が無くなる。このようにすることによって、X方向の断面二次モーメントIXがY方向の断面二次モーメントIYに対して大きくなる。その結果、揺動部11bのX方向の共振周波数はY方向の共振周波数よりも大きくなる。その他の構成は、第1実施の形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。
図6(a)は、第3実施の形態に係る光走査型内視鏡装置10の振動駆動機構および照明用光ファイバ11の揺動部11bを示す側面図であり、図6(b)は図6(a)のA−A断面図である。第3実施の形態も、第2実施の形態と同様に、X方向とY方向との断面二次モーメントを異ならせたものである。このため、照明用光ファイバ11の揺動部11bの一部には、直方体の錘73が取り付けられる。錘73は、照明用光ファイバ11を貫通させる穴が設けられており、照明用光ファイバ11の揺動部11bに取り付けた状態で、XY断面においてY方向に比べX方向の幅が長くなっている。このようにすることによって、X方向の断面二次モーメントIXがY方向の断面二次モーメントIYに対して大きくなる。その結果、揺動部11bのX方向の共振周波数はY方向の共振周波数よりも大きくなる。その他の構成は、第1および第2実施の形態と同様である。これによって、X方向を第一の方向、Y方向を第二の方向とし、第1および第2実施の形態と同様の作用、効果が得られる。
図7(a)は、第4実施の形態に係る光走査型内視鏡装置10の照明用光ファイバ11の揺動部11bを示す斜視図であり、図7(b)は、図7(a)のA−A断面図である。第4実施の形態も、第2、第3実施の形態と同様に、X方向とY方向との断面二次モーメントを異ならせたものである。このため、照明用光ファイバ11の揺動部11bは、断面がY方向に比べX方向に長い楕円形状となっている。このようにすることによって、X方向の断面二次モーメントIXがY方向の断面二次モーメントIYに対して大きくなる。その結果、揺動部11bのX方向の共振周波数はY方向の共振周波数よりも大きくなる。その他の構成は、第1〜第3実施の形態と同様である。これによって、X方向を第一の方向、Y方向を第二の方向とし、第1〜第3実施の形態と同様の作用、効果が得られる。
図8(a)は、第5実施の形態に係る光走査型内視鏡装置10の振動駆動機構および照明用光ファイバ11の揺動部11bを示す側面図であり、図8(b)は図8(a)のA−A断面図、図8(c)は図8(a)のB−B断面図である。第5実施の形態は、照明用光ファイバ11を保持する部材の接着剤75の塗布箇所をX方向とY方向とで変えることによって、揺動部11bのX方向の長さとY方向の長さとを実質的に異ならせたものである。
第6実施の形態は、第1実施の形態において走査部21を、圧電素子ではなく永久磁石と偏向磁場発生用コイル(電磁コイル)を用いて構成したものである。図9は、第6実施の形態に係る光走査型内視鏡装置10の先端部24を示す拡大図であり、図9(a)は同先端部24の断面図、図9(b)は図9(a)の走査部21を拡大して示す斜視図であり、図9(c)は、図9(b)の偏向磁場発生用コイル82a〜82dおよび永久磁石83を含む部分の照明用光ファイバ11の軸に垂直な面による断面図である。
20 光走査型内視鏡本体
11 照明用光ファイバ
11a 固定端
11b 揺動部
11c 先端部
12 検出用光ファイババンドル
13 配線ケーブル
21 走査部
22 操作部
23 挿入部
24 先端部
25a、25b 投影用レンズ
26 取付環
27 アクチュエータ管
28a〜28d 圧電素子
29 ファイバ保持部材
30 光源部
40 検出部
50 駆動電圧生成部
60 制御部
61 表示部
62 入力部
71a,71b 金属膜
73 錘
75 接着剤
81 角型チューブ
82a〜82d 偏向磁場発生用コイル
83 永久磁石
100 被観察物
Claims (10)
- 固定部および該固定部に対して揺動可能な揺動部を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記揺動部を振動駆動するための振動駆動手段と
を備え、
前記光ファイバの前記揺動部は、該光ファイバの軸方向に直交する第一の方向および第二の方向に、それぞれ異なる共振周波数を有し、前記光ファイバは、前記揺動部を振動駆動した状態で前記揺動部の先端から光を出射させることにより光走査を行う光走査装置において、
前記光ファイバの前記第一の方向及び前記第二の方向の何れかの方向に、前記光ファイバを介して対向する金属膜をコーティングし、前記第一の方向と前記第二の方向とでヤング率を異ならせる光走査装置。 - 固定部および該固定部に対して揺動可能な揺動部を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記揺動部を振動駆動するための振動駆動手段と
を備え、
前記光ファイバの前記揺動部は、該光ファイバの軸方向に直交する第一の方向および第二の方向に、それぞれ異なる共振周波数を有し、前記光ファイバは、前記揺動部を振動駆動した状態で前記揺動部の先端から光を出射させることにより光走査を行う光走査装置において、
前記光ファイバの前記第一の方向及び前記第二の方向の何れかの方向の一部のクラッドを除去し、前記第一の方向と前記第二の方向とで断面二次モーメントを異ならせる光走査装置。 - 前記光ファイバは、少なくとも部分的に4回対称性の無い断面形状を有することで、前記第一の方向と前記第二の方向とで前記断面二次モーメントを異ならせたことを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。
- 固定部および該固定部に対して揺動可能な揺動部を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記揺動部を振動駆動するための振動駆動手段と
を備え、
前記光ファイバの前記揺動部は、該光ファイバの軸方向に直交する第一の方向および第二の方向に、それぞれ異なる共振周波数を有し、前記光ファイバは、前記揺動部を振動駆動した状態で前記揺動部の先端から光を出射させることにより光走査を行う光走査装置において、
前記振動駆動手段は、前記光ファイバに結合された磁石と、該磁石に対して磁力を及ぼす複数の電磁コイルとを含んで構成され、前記磁石の重心が前記光ファイバの軸からずれて位置することにより、前記第一の方向と前記第二の方向とで、断面二次モーメントを異ならせたことを特徴とする光走査装置。 - 固定部および該固定部に対して揺動可能な揺動部を有する光ファイバと、
前記光ファイバの前記揺動部を振動駆動するための振動駆動手段と
を備え、
前記光ファイバの前記揺動部は、該光ファイバの軸方向に直交する第一の方向および第二の方向に、それぞれ異なる共振周波数を有し、前記光ファイバは、前記揺動部を振動駆動した状態で前記揺動部の先端から光を出射させることにより光走査を行う光走査装置において、
前記光ファイバを保持する保持部材を備え、
前記固定部は、前記保持部材を貫通し、前記保持部材の第一の端部において、前記第一の方向及び前記第二の方向の何れかの方向に接着剤が偏るように固定され、前記保持部材の前記第一の端部とは異なる第二の端部において、前記第一の方向及び前記第二の方向のうち前記第一の端部とは異なる方向に接着剤が偏るように固定される光走査装置。 - 前記駆動手段は、前記光ファイバを前記第一の方向に共振駆動し、前記第二の方向には前記第一の方向と異なる周波数で駆動する請求項1〜5のいずれかに記載の光走査装置。
- 前記振動駆動手段は、前記第二の方向に共振を生じない周波数の振動を駆動する請求項1〜6に記載の光走査装置。
- 前記光走査の走査軌跡がラスター形状である請求項7に記載の光走査装置。
- 前記振動駆動手段は、前記光ファイバを前記第二の方向に共振駆動する請求項1〜6に記載の光走査装置。
- 前記第一の方向の共振周波数と前記第二の方向の共振周波数の差分周波数を撮影フレームレート近傍に設定し、前記光走査の走査軌跡がリサージュ形状である請求項9に記載の光走査装置。
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