JP6345946B2 - 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置 - Google Patents

光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6345946B2
JP6345946B2 JP2014035654A JP2014035654A JP6345946B2 JP 6345946 B2 JP6345946 B2 JP 6345946B2 JP 2014035654 A JP2014035654 A JP 2014035654A JP 2014035654 A JP2014035654 A JP 2014035654A JP 6345946 B2 JP6345946 B2 JP 6345946B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
tip
vibration
fiber scanner
transmitting member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014035654A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015159890A (ja
Inventor
博士 鶴田
博士 鶴田
靖明 葛西
靖明 葛西
善朗 岡崎
善朗 岡崎
博一 横田
博一 横田
和敏 熊谷
和敏 熊谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2014035654A priority Critical patent/JP6345946B2/ja
Priority to CN201580009750.8A priority patent/CN106028906B/zh
Priority to PCT/JP2015/052819 priority patent/WO2015129391A1/ja
Priority to DE112015000362.2T priority patent/DE112015000362T5/de
Publication of JP2015159890A publication Critical patent/JP2015159890A/ja
Priority to US15/199,254 priority patent/US9874739B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6345946B2 publication Critical patent/JP6345946B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407Optical details
    • G02B23/2461Illumination
    • G02B23/2469Illumination using optical fibres
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00096Optical elements
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163Optical arrangements
    • A61B1/00172Optical arrangements with means for scanning
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/07Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements using light-conductive means, e.g. optical fibres
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2476Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports
    • G02B23/2484Arrangements in relation to a camera or imaging device
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/26Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/103Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Description

本発明は、光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置に関するものである。
従来、圧電素子を用いて光ファイバの先端を高速で振動させることにより、光ファイバの先端から射出される光をスパイラル状の軌跡に沿って走査する光ファイバスキャナが知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1の光ファイバスキャナは、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる筒状のアクチュエータによって光ファイバを片持ち梁状に保持し、光ファイバの、アクチュエータから突出した先端部分を振動させている。
特表2008−504557号公報
光ファイバスキャナを内視鏡のようなプローブに搭載する場合、光学設計上、光ファイバスキャナからプローブの先端に配置される照明レンズまでのプローブの先端部分(先端硬質部)を硬質な外筒で被覆する必要がある。このときに、特許文献1の光ファイバスキャナは、光ファイバがアクチュエータから大きく突き出した構造であり、アクチュエータよりも先端側の部分が長くなるため、プローブの先端硬質部が長くなる。先端硬質部が長いと、例えば、狭く湾曲した管腔内において良好な操作性が得られないため、より短い先端硬質部が望まれている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、プローブの先端硬質部の短縮を図ることができる光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、光を導光して先端から射出可能な細長い光ファイバと、長手方向に形成され前記光ファイバが貫通する貫通穴を有する柱状の振動伝達部材と、該振動伝達部材の外周面に設けられ、交番電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮振動することにより前記振動伝達部材に前記長手方向に交差する方向の屈曲振動を発生させる圧電素子とを備え、前記貫通穴が、前記振動伝達部材の基端面から長手方向の途中位置まで形成され、前記光ファイバの外周面に嵌合する嵌合穴と、前記振動伝達部材の前記途中位置から先端面まで形成され、前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記光ファイバの外周面との間に間隔を空けて該光ファイバの先端部分を収容する収容穴とからなり、前記振動伝達部材が、前記嵌合穴の位置で前記光ファイバを片持ち梁状に保持する光ファイバスキャナを提供する。
本発明によれば、圧電素子に交番電圧が印加されて振動伝達部材が屈曲振動すると、この屈曲振動が、光ファイバの、嵌合穴に嵌合している部分から、嵌合穴から先端側に片持ち梁状に突出した部分(先端振動部)に伝達され、光ファイバの先端が長手方向に交差する方向に振動する。これにより、光ファイバの先端から射出される照明光を該照明光の進行方向に交差する方向に走査することができる。
この場合に、光ファイバの先端振動部の少なくとも一部が、振動伝達部材の先端側部分に形成された収容穴に収容され該収容穴内で屈曲振動する構造となっているので、光ファイバの振動伝達部材の先端面からの突出量が小さくなる。これにより、光ファイバスキャナが搭載される内視鏡のようなプローブの先端硬質部に対応する、振動伝達部材の基端面から光ファイバの先端面までの部分を短縮し、プローブの先端硬質部の短縮を図ることができる。
上記発明においては、前記圧電素子が、前記途中位置を前記長手方向に跨がって設けられていてもよく、前記振動伝達部材の先端またはその近傍を含む位置に設けられていてもよい。
このようにすることで、振動伝達部材の長手方向の寸法を有効に利用して圧電素子を設けることによって、圧電素子の伸縮振動を振動伝達部材によって効率的に光ファイバに伝達することができる。
また、上記発明においては、前記収容穴が、前記光ファイバの先端の前記交差する方向の最大振幅よりも大きな直径と、前記光ファイバの前記嵌合穴から先端側に突出した部分の長さと同等またはそれ以下の深さとを有する円筒状であってもよい。
このようにすることで、光ファイバの先端振動部を、収容穴の内壁に接触させることなく収容穴内で振動させることができる。
また、上記発明においては、前記収容穴が、基端側から先端側に向かって内径が漸次大きくなる錐台状であってもよい。
このようにすることで、先端振動部の振動振幅が大きくなる先端側程、収容穴の内径を大きくすることによって、先端振動部の収容穴の内壁との接触をさらに効果的に防ぐことができる。
また、上記発明においては、前記振動伝達部材の基端部分の外周面を保持する筒状の保持部材を備え、該保持部材が、先端側の端面に設けられ、前記振動伝達部材の外周面との間に、前記圧電素子の前記光ファイバの径方向の寸法よりも大きな幅の隙間を形成する凹部を有し、前記圧電素子の基端部分が、前記凹部内に配置されていてもよい。
このようにすることで、圧電素子、収容穴および先端振動部の位置を全体的に基端側へずらし、振動伝達部材の基端面から光ファイバの先端面までの部分をさらに短縮することができる。
また、本発明は、上記いずれかに記載の光ファイバスキャナと、該光ファイバスキャナの基端側に配置され前記光ファイバに照明光を供給する光源と、前記光ファイバスキャナの先端側に配置され前記光ファイバの先端から射出される光を被検体に集光する照明レンズと、前記光ファイバスキャナおよび前記照明レンズを収容する細長い外筒とを備える照明装置を提供する。
また、本発明は、上記に記載の照明装置と、該照明装置によって光が被検体に照射されることにより前記被検体から戻る戻り光を検出する光検出部とを備える観察装置を提供する。
本発明によれば、プローブの先端硬質部の短縮を図ることができるという効果を奏する。
本発明の第1の実施形態に係る光ファイバスキャナの構成を示す(a)縦断面図および(b)光ファイバの先端側から見た正面図である。 図1の光ファイバスキャナを備える観察装置の構成を示す縦断面図である。 図1の光ファイバスキャナの第1の変形例の構成を示す(a)縦断面図および(b)先端側から見た正面図である。 図1の光ファイバスキャナの第2の変形例の構成を示す(a)縦断面図および(b)先端側から見た正面図である。 図1の光ファイバスキャナの第3の変形例の構成を示す(a)縦断面図および(b)先端側から見た正面図である。 本発明の第2の実施形態に係る光ファイバスキャナの構成を示す(a)縦断面図および(b)先端側から見た正面図である。 本発明の第3の実施形態に係る光ファイバスキャナの構成を示す縦断面図(下段)と、図1(a)の光ファイバスキャナの縦断面図である。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る光ファイバスキャナ10について、図1から図5を参照して以下に説明する。なお、本実施形態の説明において、光ファイバ1の径方向をX方向およびY方向とし、光ファイバ1の長手方向をZ方向とする直交座標系X,Y,Zを用いる。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ10は、図1(a),(b)に示されるように、ガラス材料からなる細長い丸棒状の光ファイバ1と、該光ファイバ1の先端部分の外周面に向けられた振動伝達部材2と、該振動伝達部材2の外周面に設けられた板状の圧電素子3A,3B,3C,3Dと、保持部材4とを備えている。
振動伝達部材2は、ニッケルまたは銅などの金属材料からなる四角柱状の部材であり、可撓性の光ファイバ1を構造的に補強している。振動伝達部材2は、先端面から基端面までその長手方向の中心軸に沿って形成された貫通穴5,6を有し、該貫通穴5,6内に光ファイバ1が貫通している。この貫通穴は、嵌合穴5と収容穴6とからなる。
嵌合穴5は、光ファイバ1の外径と略同一の内径を有し、振動伝達部材2の基端面から長手方向の途中位置まで延びている。振動伝達部材2は、嵌合穴5に嵌合した光ファイバ1の外周面と嵌合穴5の内周面とが互いに固定されることにより、嵌合穴5の位置で光ファイバ1を片持ち梁状に保持している。
収容穴6は、光ファイバ1の外径よりも大きな内径を有し、振動伝達部材2の前記長手方向の途中位置から先端面まで延びている。光ファイバ1の、収容穴6の底面に開口する嵌合穴5の先端開口から突出した部分(以下、この部分を先端振動部1bという。)は、収容穴6の内周面との間に円筒状の隙間を空けて収容穴6内に収容されている。収容穴6の直径Eは、後述するように圧電素子3A,3B,3C,3Dの駆動によって振動する光ファイバ1の先端1aのX方向およびY方向の最大振幅Dよりもわずかに大きい。収容穴6の深さGは、先端振動部1bの長さFと同等またはそれ以下であり、光ファイバ1の先端1aは振動伝達部材2の先端面と略同じ位置またはこれよりもわずかに突出した位置に配置されている。
圧電素子3A,3B,3C,3Dは、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックス材料から形成され、長さaを有する板状の部材である。圧電素子3A,3B,3C,3Dのおもて面と裏面にはそれぞれ、おもて面が+極、裏面が−極となるように電極処理が施されており、矢印Pで示されるように、+極から−極に向かう方向の分極が施されている。圧電素子3A,3B,3C,3Dは、分極方向Pである厚さ方向を光ファイバ1の径方向に向け、振動伝達部材2の4つの側面に導電性接着剤等によって1枚ずつ貼り付けられている。各圧電素子3A,3B,3C,3Dと保持部材4との間には、隙間Cが設けられている。
ここで、X方向に互いに対向する2枚の圧電素子3A,3Bは、分極方向Pが同一となるように振動伝達部材2に貼り付けられている。圧電素子3A,3Bには、圧電素子駆動用のリード線7が導電性接着剤によって接合されている。リード線7を介して圧電素子3A,3BにA相の交番電圧が印加されると、圧電素子3A,3Bは、分極方向Pに直交するZ方向に伸縮振動する。このときに、2枚の圧電素子3A,3Bのうち、一方がZ方向に縮み、他方がZ方向に伸びることにより、振動伝達部材2にX方向の屈曲振動が発生する。この振動伝達部材2のX方向の屈曲振動が光ファイバ1に伝達されることにより、先端振動部1bが収容穴6内でX方向に屈曲振動する。
同様に、Y方向に互いに対向する2枚の圧電素子3C,3Dも、分極方向Pが同一となるように振動伝達部材2に貼り付けられている。圧電素子3C,3Dには、圧電素子駆動用のリード線8が導電性接着剤によって接合されている。リード線8を介して圧電素子3C,3DにB相の交番電圧が印加されると、圧電素子3C,3Dは、分極方向Pに直交するZ方向に伸縮振動する。このときに、2枚の圧電素子3C,3Dのうち、一方がZ方向に縮み、他方がZ方向に伸びることにより、振動伝達部材2にY方向の屈曲振動が発生する。この振動伝達部材2のY方向の屈曲振動が光ファイバ1に伝達されることにより、先端振動部1bが収容穴6内でY方向に屈曲振動する。
保持部材4は、光ファイバ1の途中位置を後述する観察装置100の外筒12に対して固定するための部材である。保持部材4は、ステンレス等の金属材料から形成され、長さbを有する円筒状の部材であり、振動伝達部材2の基端部分の外周面に嵌合して導電性接着剤によって振動伝達部材2に固定されている。ここで、保持部材4は、交番電圧によって圧電素子3A,3B,3C,3Dを駆動する際の共通GNDとして機能する。この理由から、圧電素子駆動用のGNDリード線9が保持部材4の表面に導電性接着剤を介して接合されている。
なお、図2から図7において、リード線7,8,9の図示は省略している。
次に、このように構成された光ファイバスキャナ10の作用について説明する。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ10によって、光源から光ファイバ1に供給された照明光を被検体上で走査するには、光ファイバ1の先端1aの振幅が最大となる屈曲振動状態(モード)を生成する周波数を有するA相の交番電圧を、リード線7を介して圧電素子3A,3Bに印加することにより、光ファイバ1の先端振動部1bにX方向に直線状の屈曲振動が励起される。
同様に、光ファイバ1の先端1aの振幅が最大となる屈曲振動状態(モード)を生成する周波数を有するB相の交番電圧を、リード線8を介して圧電素子3C,3Dに印加することにより、光ファイバ1の先端振動部1bにY方向に直線状の屈曲振動が励起される。
ここで、圧電素子3A,3Bと圧電素子3C,3Dとに、互いに位相がπ/2だけずれた交番電圧を同時に印加すると、光ファイバ1の先端1aが円状の軌跡に沿って振動する。さらに、これら2つの交番電圧の振幅を正弦波状に時間変化させると、光ファイバ1の先端1aがスパイラル状の軌跡に沿って振動する。これにより、被検体X上において照明光Lをスパイラル状の軌跡に沿って2次元的に走査することができる。
この場合に、本実施形態に係る光ファイバスキャナ10によれば、光ファイバ1の先端振動部1bの全部または大部分が、振動伝達部材2の先端側部分に形成された収容穴6内に収容され、この収容穴6内で振動させられる。このように、振動伝達部材2から光ファイバ1がほとんど突出しない構造とすることによって、光ファイバスキャナ10のうち、保持部材4の基端面から光ファイバ1の先端1aまでの部分が短くなる。この部分は、光ファイバスキャナ10をプローブ状の照明装置または観察装置に組み込む際に、照明装置または観察装置の先端硬質部に配置される部分である。すなわち、本実施形態に係る光ファイバスキャナ10を用いることにより、先端硬質部の短い照明装置または観察装置を実現することができるという利点がある。
次に、本実施形態に係る光ファイバスキャナ10を備える観察装置100について説明する。
本実施形態に係る観察装置100は、内視鏡のようなプローブ状の観察装置であり、図2に示されるように、光ファイバスキャナ10の先端側に配置された照明レンズ11と、光ファイバスキャナ10および照明レンズ11を収容する細長い外筒12と、光ファイバスキャナ10の外側に周方向に配列された複数本の検出用光ファイバ13と、光ファイバ1の基端に照明光Lを供給する光源14と、検出用光ファイバ13によって受光された光を検出する光検出器(光検出部)15とを備えている。
照明レンズ11は、その後側焦点位置が光ファイバ1の先端1aと略一致するように配置されている。照明レンズ11は、光ファイバ1の先端1aから射出される光を受光し、受光した照明光Lを平行光に変換した後に集束光束として射出して被検体X上に集光させる。なお、図2には、照明レンズ11として単一のレンズが示されているが、照明レンズ11は、複数のレンズから構成されていてもよい。
光ファイバスキャナ10は、保持部材4の外周面と外筒12の内周面とがエポキシ系の接着剤によって互いに固定されることにより、外筒12内に保持されている。
光源14は、外筒12の基端側に配置され、光ファイバ1の基端が接続されている。
光検出器15は、外筒12の基端側に配置され、検出用光ファイバ13の基端が接続されている。
このように構成された観察装置100によれば、照明レンズ11を被検体Xに対向配置した状態で光ファイバ1の先端1aをスパイラル状に振動させ、光源14から光ファイバ1に照明光Lを供給すると、光ファイバ1内を伝搬した照明光Lが先端1aから射出される。射出された照明光Lは、照明レンズ11によって収束して被検体Xに照射され、被検体X上においてスパイラル状の軌跡に沿って2次元的に走査される。
被検体Xからの照明光Lの戻り光L’は、複数本の検出用光ファイバ13によって受光され、その強度が光検出器15によって検出される。観察装置100は、照明光Lの走査周期と同期して光検出器15によって戻り光L’を検出し、検出された戻り光L’の強度を照明光Lの走査位置と対応付けることにより、被検体Xの画像を生成する。
この場合に、本実施形態に係る観察装置100によれば、保持部材4の基端面から照明レンズ11が配置される先端面までの先端硬質部16は、硬質な外筒12によって被覆される。上述したように光ファイバスキャナ10の、先端硬質部16に配置される部分は短いので、先端硬質部16を短くすることができる。これにより、例えば、狭い管腔の湾曲した部分においても観察装置100を容易に移動させることができ、操作性の高い観察装置100を得ることができるという利点がある。
なお、本実施形態においては、光ファイバスキャナ10を備える観察装置100について説明したが、上述した構成のうち検出用光ファイバ13および光検出器15を省略して、照明機能のみを備える照明装置を構成してもよい。
また、本実施形態に係る光ファイバスキャナ10は、以下の第1から第3の変形例のように変形してもよい。
第1の変形例として、図3(a),(b)に示されるように、保持部材4の先端面に座ぐり穴状の凹部4aが形成され、圧電素子3A,3B,3C,3Dが凹部4aの内側と外側とに跨がるように、圧電素子3A,3B,3C,3Dの基端部分が凹部4a内に挿入されていてもよい。凹部4aは、該凹部4a内に位置する圧電素子3A,3B,3C,3Dの基端部分の外周面の周囲に環状の隙間が形成されるように、下式を満たす直径Kを有する。ただし、下式において、Iは、対向する2枚の圧電素子3A,3Bまたは3C,3Dの、半径方向外側に位置する面同士の間の距離である。
K > √2×I
第2の変形例として、図4(a),(b)に示されるように、圧電素子3A,3B,3C,3Dと保持部材4との配置が逆であってもよい。すなわち、保持部材4が振動伝達部材2の先端側に設けられ、圧電素子3A,3B,3C,3Dが、振動伝達部材2の基端側に設けられていてもよい。
第3の変形例として、図5(a),(b)に示されるように、振動伝達部材2が、円柱状であってもよい。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る光ファイバスキャナ20について図6を参照して説明する。なお、本実施形態においては、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態の共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ20は、図6(a),(b)に示されるように、収容穴6の形状が第1の実施形態と異なる。
具体的には、収容穴6は、図6(a)に示されるように、振動伝達部材2の基端側から先端側に向かって内径が漸次大きくなる円錐台状であり、振動伝達部材2の先端面における開口の直径Hは、底面の直径Eよりも大きくなっている。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ20の作用は、第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ20によれば、光ファイバ1の先端振動部1bの振幅は、先端側程大きくなる。したがって、収容穴6の内径も先端側程大きくなるように円錐台状とすることにより、振動する先端振動部1bと収容穴6の内周面との接触をより効果的に防ぐことができる。また、先端振動部1bの振幅が同一である場合には、振動伝達部材2の外径を縮小することができる。また、振動伝達部材2の外径が同一である場合には、光ファイバ1の先端1aの振幅をより大きくし、照明光Lの走査範囲を拡大することができる。本実施形態のその他の効果は、第1の実施形態と同じであるので説明を省略する。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る光ファイバスキャナ30について図7を参照して説明する。なお、本実施形態においては、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態の共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ30は、図7に示されるように、第1の実施形態の第1の変形例と類似しており、保持部材4に設けられた凹部4a内に圧電素子3A,3B,3C,3Dの基端側部分が挿入されている。図7においては、第1の実施形態に係る光ファイバスキャナ10と比較するために、上段に図1(a)に示される光ファイバスキャナ10と同じものを図示し、下段に本実施形態に係る光ファイバスキャナ30を図示している。
光ファイバスキャナ30において、凹部4aの深さJと同じ距離Jだけ、圧電素子3A,3B,3C,3Dの位置が基端側にずれている。また、振動伝達部材2の長さも長さJだけ短くなっており、収容穴6の底面の位置も基端側に距離Jだけずれている。ここで、先端振動部1bの長さFは第1の実施形態と同じであり、光ファイバ1の先端1aも、基端側に距離Jだけ移動している。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ30の作用は、第1の実施形態と同じであるので説明を省略する。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ30によれば、保持部材4に凹部4aを設けることによって、圧電素子3A,3B,3C,3Dおよび先端振動部1bの寸法を維持しながら、これら圧電素子3A,3B,3C,3Dおよび先端振動部1bの位置を基端側にずらすことができ、先端硬質部16に配置される部分をさらに短くすることができる。これにより、第1の実施形態の光ファイバスキャナ10と比べて、さらに先端硬質部16の短い照明装置または観察装置を実現することができるという利点がある。
1 光ファイバ
1a 先端
1b 先端振動部
2 振動伝達部材
3A,3B,3C,3D 圧電素子
4 保持部材
4a 凹部
5 嵌合穴(貫通穴)
6 収容穴(貫通穴)
7,8 リード線
9 GNDリード線
10,20,30 光ファイバスキャナ
11 照明レンズ
12 外筒
13 検出用光ファイバ
14 光源
15 光検出器(光検出部)
16 先端硬質部
100 観察装置
L 照明光
L’ 戻り光
X 被検体

Claims (8)

  1. 光を導光して先端から射出可能な細長い光ファイバと、
    長手方向に形成され前記光ファイバが貫通する貫通穴を有する柱状の振動伝達部材と、
    該振動伝達部材の外周面に設けられ、交番電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮振動することにより前記振動伝達部材に前記長手方向に交差する方向の屈曲振動を発生させる圧電素子とを備え、
    前記貫通穴が、前記振動伝達部材の基端面から長手方向の途中位置まで形成され、前記光ファイバの外周面に嵌合する嵌合穴と、前記振動伝達部材の前記途中位置から先端面まで形成され、前記光ファイバの外径よりも大きな内径を有し、前記光ファイバの外周面との間に間隔を空けて該光ファイバの先端部分を収容する収容穴とからなり、
    前記振動伝達部材が、前記嵌合穴の位置で前記光ファイバを片持ち梁状に保持する光ファイバスキャナ。
  2. 前記圧電素子が、前記途中位置を前記長手方向に跨がって設けられている請求項1に記載の光ファイバスキャナ。
  3. 前記圧電素子が、前記振動伝達部材の先端またはその近傍を含む位置に設けられている請求項1または請求項2に記載の光ファイバスキャナ。
  4. 前記収容穴が、前記光ファイバの先端の前記交差する方向の最大振幅よりも大きな直径と、前記光ファイバの前記嵌合穴から先端側に突出した部分の長さと同等またはそれ以下の深さとを有する円筒状である請求項1から請求項3のいずれかに記載の光ファイバスキャナ。
  5. 前記収容穴が、基端側から先端側に向かって内径が漸次大きくなる錐台状である請求項1から請求項3のいずれかに記載の光ファイバスキャナ。
  6. 前記振動伝達部材の基端部分の外周面を保持する筒状の保持部材を備え、
    該保持部材が、先端側の端面に設けられ、前記振動伝達部材の外周面との間に、前記圧電素子の前記光ファイバの径方向の寸法よりも大きな幅の隙間を形成する凹部を有し、
    前記圧電素子の基端部分が、前記凹部内に配置されている請求項1から請求項5のいずれかに記載の光ファイバスキャナ。
  7. 請求項1から請求項6のいずれかに記載の光ファイバスキャナと、
    該光ファイバスキャナの基端側に配置され、前記光ファイバに照明光を供給する光源と、
    前記光ファイバスキャナの先端側に配置され、前記光ファイバの先端から射出される光を被検体に集光する照明レンズと、
    前記光ファイバスキャナおよび前記照明レンズを収容する細長い外筒とを備える照明装置。
  8. 請求項7に記載の照明装置と、
    該照明装置によって光が被検体に照射されることにより前記被検体から戻る戻り光を検出する光検出部とを備える観察装置。
JP2014035654A 2014-02-26 2014-02-26 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置 Active JP6345946B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014035654A JP6345946B2 (ja) 2014-02-26 2014-02-26 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
CN201580009750.8A CN106028906B (zh) 2014-02-26 2015-02-02 光纤扫描器、照明装置和观察装置
PCT/JP2015/052819 WO2015129391A1 (ja) 2014-02-26 2015-02-02 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
DE112015000362.2T DE112015000362T5 (de) 2014-02-26 2015-02-02 Lichtleiter-Scanner, Beleuchtungsvorrichtung und Beobachtungsvorrichtung
US15/199,254 US9874739B2 (en) 2014-02-26 2016-06-30 Optical fiber scanner, illumination apparatus, and observation apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014035654A JP6345946B2 (ja) 2014-02-26 2014-02-26 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015159890A JP2015159890A (ja) 2015-09-07
JP6345946B2 true JP6345946B2 (ja) 2018-06-20

Family

ID=54008717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014035654A Active JP6345946B2 (ja) 2014-02-26 2014-02-26 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9874739B2 (ja)
JP (1) JP6345946B2 (ja)
CN (1) CN106028906B (ja)
DE (1) DE112015000362T5 (ja)
WO (1) WO2015129391A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017158924A1 (ja) * 2016-03-17 2019-05-16 オリンパス株式会社 走査型内視鏡
KR20240096853A (ko) * 2016-12-22 2024-06-26 매직 립, 인코포레이티드 스캐닝 섬유 디스플레이들을 위한 형상화된 섬유 엘리먼트들의 제조를 위한 방법들 및 시스템들
CN109212746A (zh) * 2017-07-06 2019-01-15 成都理想境界科技有限公司 一种光纤扫描器及光纤扫描成像系统
WO2020006011A1 (en) * 2018-06-26 2020-01-02 Magic Leap, Inc. Hybrid optical fiber mems scanner
WO2020006008A1 (en) 2018-06-26 2020-01-02 Magic Leap, Inc. Raster scanned projector with microelectromechanical system scanner
CN111258057A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 成都理想境界科技有限公司 一种扫描驱动器及光纤扫描器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6004499A (en) * 1997-03-06 1999-12-21 Face International Corporation Method of aligning fibrous components of composite materials using opposed oscillating reflectors
JP2001327460A (ja) * 2000-05-18 2001-11-27 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡装置
US6975898B2 (en) * 2000-06-19 2005-12-13 University Of Washington Medical imaging, diagnosis, and therapy using a scanning single optical fiber system
US7616986B2 (en) 2001-05-07 2009-11-10 University Of Washington Optical fiber scanner for performing multimodal optical imaging
US7530948B2 (en) 2005-02-28 2009-05-12 University Of Washington Tethered capsule endoscope for Barrett's Esophagus screening
US7333700B2 (en) * 2006-06-01 2008-02-19 University Of Washington Scanning apparatus and endoscope
US20080039693A1 (en) * 2006-08-14 2008-02-14 University Of Washington Endoscope tip unit and endoscope with scanning optical fiber
US7583872B2 (en) 2007-04-05 2009-09-01 University Of Washington Compact scanning fiber device
CN101444416B (zh) * 2008-12-26 2010-09-08 华中科技大学 一种光纤扫描探头及其驱动方法
CN103327877A (zh) * 2011-03-31 2013-09-25 奥林巴斯医疗株式会社 扫描型内窥镜装置
JP2013158445A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Hoya Corp 走査型プローブ、走査型観察システム、一体型内視鏡、及び一体型内視鏡システム
WO2014054524A1 (ja) * 2012-10-01 2014-04-10 オリンパス株式会社 光ファイバスキャナ

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015129391A1 (ja) 2015-09-03
CN106028906B (zh) 2018-12-07
CN106028906A (zh) 2016-10-12
US9874739B2 (en) 2018-01-23
US20160377857A1 (en) 2016-12-29
DE112015000362T5 (de) 2016-10-06
JP2015159890A (ja) 2015-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6345946B2 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
JP6129050B2 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
JP6498214B2 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
JP6274949B2 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
US10330916B2 (en) Optical-fiber scanner, illumination apparatus, and observation apparatus
WO2016075758A1 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
JPWO2015182137A1 (ja) 光走査型内視鏡装置
WO2018109883A1 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
US20180252910A1 (en) Optical fiber scanner, illumination device, and observation device
JP6865221B2 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
JP6401382B2 (ja) 光ファイバスキャナおよび走査型観察装置
WO2016189627A1 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2017068924A1 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2020021658A1 (ja) 光投影装置および光投影方法
WO2017068651A1 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2017183157A1 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2020044541A1 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2020044528A1 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2017168722A1 (ja) 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171102

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180501

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180524

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6345946

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250