JP6710272B2 - 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置 - Google Patents

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、片持ち梁状に支持された光ファイバと、該光ファイバの外周面に固定された圧電素子とを備え、圧電素子によって光ファイバを屈曲振動させて光ファイバの先端面から射出される光を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においては、筒状の圧電素子の貫通孔内に光ファイバが長手方向に挿入されている。

特許第５０６９３１０号公報

特許文献１の光ファイバスキャナを組み立てるためには、圧電素子の貫通孔内に光ファイバを長手方向に挿入する作業が必要となる。しかしながら、この挿入作業を、折れや傷等の損傷を光ファイバに生じることなく行うことは難しい。光ファイバに損傷が生じると、光ファイバスキャナの性能が低下したり性能に個体差が生じたりするという問題がある。特に光ファイバの先端面が損傷されると、先端面からの光の射出量が低下して画像の明るさが低下したり、光ビームのスポット径が大きくなって画像の分解能が低下したりするなどの性能の低下を招く。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、組立作業を容易に行うことができる光ファイバスキャナおよびこれを備える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。
本発明の第１の態様は、長手軸を有し、先端部から光を射出する光ファイバと、該光ファイバの前記先端部よりも前記光ファイバの基端部側の位置において前記光ファイバの外周面に固定され、該光ファイバの長手方向の一部分を覆う弾性部材と、該弾性部材の外面に固定され、電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮する圧電素子と、前記弾性部材に先端面から基端面まで形成され、前記光ファイバの径方向外側に開口を有し、前記光ファイバの前記長手方向の一部分が配置される嵌込部とを備える光ファイバスキャナである。

本発明の第１の態様によれば、圧電素子に電圧が印加されると、圧電素子が光ファイバの長手方向に変形し、圧電素子が固定されている弾性部材および光ファイバが屈曲変形し、光ファイバの先端が径方向に変位する。これにより、光ファイバの先端から射出される光を走査することができる。

この場合に、光ファイバが配置されている弾性部材の嵌込部は、弾性部材の先端側および基端側のみならず径方向外側にも開口している。したがって、光ファイバスキャナの組み立て工程において、光ファイバを、長手方向ではなく径方向に開口を介して嵌込部内に嵌め込むことによって、光ファイバと弾性部材との組み立て作業を容易に行うことができる。

上記第１の態様においては、前記嵌込部の前記開口が、前記長手軸に直交する方向に前記光ファイバの直径寸法よりも大きな幅を有していてもよい。
このようにすることで、嵌込部の開口近傍が硬質な材料から形成されている場合であっても、開口を介して嵌込部内に光ファイバを嵌め込むことができる。なお、嵌込部の開口近傍が弾性材料から形成されている場合には、開口の幅が光ファイバの直径以下であってもよい。

上記第１の態様においては、前記嵌込部の径方向外側に設けられ、前記嵌込部を幅方向に覆う押さえ部材を備えていてもよい。
このようにすることで、光ファイバを嵌込部内により安定的に保持することができる。

上記第１の態様においては、前記圧電素子よりも基端部側において前記光ファイバの径方向外側に設けられるとともに前記弾性部材と固定され、前記弾性部材よりも大きな外径寸法を有する筒状の保持部材を備え、該保持部材は、前記弾性部材の前記嵌込部と長手方向に連通し、前記弾性部材の前記嵌込部と同一側に開口を有し、前記光ファイバが配置される保持部材側嵌込部を備えていてもよい。前記保持部材側嵌込部の前記開口が、前記長手軸に直交する方向に前記光ファイバの直径寸法よりも大きな幅を有していてもよい。
このようにすることで、光ファイバスキャナの組み立て工程において、嵌込部および保持部材側嵌込部の両方に同時に光ファイバを径方向に嵌め込むことができる。

上記第１の態様においては、前記嵌込部は、長手方向に交差する断面において略半円形状を有するＵ字溝または四角形状を有する角溝であってもよい。また、上記第１の態様においては、前記弾性部材は、周の一部分が先端から基端まで長手方向に切り欠かれた角筒状または略半円筒状の外面を有していてもよい。
このようにすることで、弾性部材の外面および嵌込部の内面形状を、特に３個の圧電素子を備える場合に好適な形状とすることができる。

上記第１の態様においては、前記圧電素子が、前記光ファイバの中心軸を該光ファイバの径方向に跨ぐように配置されていてもよい。
このようにすることで、光ファイバの中心軸に直交するベクトル成分を有する変形力を光ファイバに与えることができる。

上記第１の態様においては、３つの前記圧電素子および前記嵌込部の開口が、前記光ファイバの周方向に均等に間隔をあけて配置され、前記嵌込部の開口と前記径方向に対向する位置に配置されている圧電素子の厚さが、他の２つの前記圧電素子の厚さよりも大きくてもよい。
このようにすることで、光ファイバは、嵌込部の開口と対向する単一の圧電素子と、他の２つの圧電素子とによって、互いに直交する第１の方向および第２の方向に屈曲変形される。この場合に、第１の方向における光ファイバの屈曲振動の共振周波数と第２の方向における光ファイバの屈曲振動の共振周波数とが近くなり、光ファイバの振動をより安定させることができる。

上記第１の態様においては、３つの前記圧電素子および前記嵌込部の開口が、前記光ファイバの周方向に均等に間隔をあけて配置され、前記嵌込部の開口と前記径方向に対向する位置に配置されている圧電素子は、他の２つの前記圧電素子を形成する材料に比べて、前記電圧に対する変形量が大きい材料から形成されていてもよい。
このようにすることで、光ファイバは、嵌込部の開口と対向する単一の圧電素子と、他の２つの圧電素子とによって、互いに直交する第１の方向および第２の方向に屈曲変形される。この場合に、３つの圧電素子に等しい大きさの電圧を印加したときに、単一の圧電素子による第１の方向の光ファイバの変形量と、他の２つの圧電素子による第２の方向の光ファイバの変形量とが等しくなる。これにより、３つの圧電素子に印加する電圧の制御を容易にすることができる。

本発明の第２の態様は、照明光を発生する光源と、該光源に前記光ファイバの基端が接続される第１の態様に係る光ファイバスキャナとを備える照明装置である。
本発明の第３の態様は、第２の態様に係る照明装置と、該照明装置からの照明光が被写体に照射されることにより、被写体から戻る戻り光を検出する光検出部と、前記圧電素子に前記電圧を供給する電圧供給部とを備える観察装置である。

本発明によれば、組立作業を容易に行う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ファイバスキャナおよび照明装置を備える観察装置の全体構成図である。 図１の観察装置の内視鏡の挿入部先端の内部構成を示す長手軸に沿った縦断面図である。 図２の光ファイバスキャナの斜視図である。 図３Ａの光ファイバスキャナを先端側から長手軸方向に見た正面図である。 図２の光ファイバスキャナの変形例を先端側から長手軸方向に見た正面図である。 図２の光ファイバスキャナの他の変形例を先端側から長手軸方向に見た正面図である。 図２の光ファイバスキャナの他の変形例を先端側から長手軸方向に見た正面図である。 図２の光ファイバスキャナの他の変形例の斜視図である。 図７Ａの光ファイバスキャナを先端側から長手軸方向に見た正面図である。 図２の光ファイバスキャナの他の変形例を先端側から長手軸方向に見た正面図である。 図２の光ファイバスキャナの他の変形例を先端側から長手軸方向に見た正面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る光ファイバスキャナ１、照明装置１０および観察装置１００について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る観察装置１００は、図１に示されるように、細長い挿入部２０ａを有する内視鏡２０と、該内視鏡２０に接続された制御装置本体３０と、該制御装置本体３０に接続されたディスプレイ４０とを備えている。観察装置１００は、内視鏡２０の挿入部２０ａの先端から射出される照明光を被写体Ａ上でスパイラル状の走査軌跡Ｂに沿って走査し、被写体Ａの画像を取得する光走査型内視鏡装置である。

観察装置１００は、図２に示されるように、被写体Ａに照明光を照射する照明装置１０と、照明光が照射されることによって被写体Ａから戻る戻り光を検出するフォトダイオードのような光検出器（光検出部）６０と、照明装置１０および光検出器６０を駆動制御する駆動制御装置（電圧供給部）７０とをさらに備えている。光検出器６０および駆動制御装置７０は制御装置本体３０内に設けられている。

照明装置１０は、制御装置本体３０内に設けられ照明光を発生する光源５０と、挿入部２０ａ内に設けられ、光源５０から発せられた照明光を導光して先端から射出する照明用の光ファイバ２を有する光ファイバスキャナ１と、光ファイバ２よりも先端側に配置され、光ファイバ２から射出された照明光を集光させる集光レンズ１１と、光ファイバスキャナ１および集光レンズ１１を収納する細長い筒状の枠体１２と、該枠体１２の外周面上に周方向に配列して設けられ、被写体Ａからの戻り光（例えば、照明光の反射光または蛍光）を光検出器６０に導光する複数の検出用の光ファイバ１３とを備えている。

光ファイバスキャナ１は、図２から図３Ｂに示されるように、光ファイバ２と、光ファイバ２の外周面に固定された弾性部材３と、該弾性部材３の外面に固定された複数枚の圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃと、該圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃよりも基端側において光ファイバ２に設けられ光ファイバ２を枠体１２に固定する保持部材５と、弾性部材３に設けられた押さえ部材６とを備えている。図２において、押さえ部材６は省略されている。

光ファイバ２は、マルチモードファイバまたはシングルモードファイバであり、長手軸を有する円柱状のガラス材からなる。光ファイバ２の外周面には、該光ファイバ２を補強および保護するための樹脂コーティング２ｂが施されている。図２および図３Ａに示される光ファイバ２は、基端から弾性部材３の先端まで樹脂コーティング２ｂが施されているが、基端から先端まで樹脂コーティング２ｂが施されていてもよい。光ファイバ２は、枠体１２の長手方向に沿って配され、枠体１２の基端から制御装置本体３０へ延びている。光ファイバ２の先端は枠体１２の内部の先端部近傍に配置され、光ファイバ２の基端は制御装置本体３０内の光源５０に接続されている。

弾性部材３は、光ファイバ２の先端部よりも該光ファイバ２の基端部側の位置において光ファイバ２の外周面に設けられている。以下、弾性部材３の先端面から先端側に突出している光ファイバ２の先端部分を突出部２ａという。弾性部材３は、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、３つの平坦な側面と、嵌込部７が形成された１つの側面とを有する四角柱状である。

嵌込部７は、弾性部材３の長手方向に直交する横断面において略半円形状を有するＵ字溝からなり、弾性部材３の先端面から基端面まで弾性部材３の全長にわたって長手方向に形成されている。光ファイバ２は嵌込部７内に長手方向に配置され、嵌込部７の内面と光ファイバ２の外周面とがエポキシ系接着剤によって互いに固定されている。

弾性部材３の側面における嵌込部７の開口の幅寸法（長手方向に直交する方向における寸法）は、光ファイバ２の直径寸法以上である。したがって、光ファイバ２を嵌込部７内へ径方向に嵌め込むことができるようになっている。嵌込部７の深さ寸法（嵌込部７が形成されている側面に直交する方向における寸法）は、光ファイバ２の半径寸法よりも大きくなっている。したがって、嵌込部７内に嵌め込まれた光ファイバ２の中心軸が嵌込部７内に位置するようになっている。

弾性部材３は、弾性と高い剛性とを有する材質から構成されている。このような材質は、例えば、金属（ニッケル、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム合金、チタン等）、合成樹脂（硬性プラスチック）、ガラスおよびカーボンから選択される。後述するように、弾性部材３を共通グランド（ＧＮＤ）として用いる場合には、弾性部材３が少なくとも表面において導電性を有するように、弾性部材３は、導電性の金属材料から構成されるか、または導電性の金属材料からなる被膜が表面に形成される。

圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックス材料からなる矩形の平板状である。圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、表面に＋の電極処理が施され、裏面に−の電極処理が施されており、これによって＋極から−極に向かって板厚方向に分極している。図中の圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃに付されている矢印は、圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃの分極方向を示している。

圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、弾性部材３の４つの側面のうち、嵌込部７が形成されている側面以外の３つの平坦な側面に１枚ずつ、エポキシ系接着剤によって固定されている。これにより。３枚の圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃおよび嵌込部７の開口は、光ファイバ２の周方向に略均等に間隔をあけて配置されている。以下、光ファイバ２の長手方向をＺ方向とし、光ファイバ２の互いに直交する２つの径方向をＸ方向およびＹ方向とする。特に、嵌込部７の幅方向をＸ方向とし、嵌込部７の深さ方向をＹ方向とする。

３枚の圧電素子は、Ａ相(Ｘ方向)用の２枚の圧電素子４Ａ，４Ｃと、Ｂ相(Ｙ方向)用の１枚の圧電素子４Ｂとからなる。図３Ｂに示されるように、Ａ相用の２枚の圧電素子４Ａ，４Ｃは、分極方向がＸ方向に平行になりかつ互いに同一の側を向くように、配置されている。Ｂ相用の圧電素子４Ｂは、分極方向がＹ方向に平行になるように配置されている。さらに、Ａ相用の圧電素子４Ａ，４Ｃは光ファイバ２の中心軸をＹ方向に跨ぐように、Ｂ相用の圧電素子４Ｂは光ファイバ２の中心軸をＸ方向に跨ぐように、それぞれ配置されている。

Ａ相用の２枚の圧電素子４Ａ，４ＣにはＡ相用のリード線（図示略）が導電性接着剤によって接続され、Ｂ相用の１枚の圧電素子４ＢにはＢ相用のリード線（図示略）が導電性接着剤によって接続され、保持部材５にはＧＮＤ用のリード線（図示略）が導電性接着剤によって接続されている。Ａ相用、Ｂ相用およびＧＮＤ用のリード線は、制御装置本体３０内の駆動制御装置７０に接続されている。

保持部材５は、弾性部材３よりも大きな外形寸法を有する円柱状であり、外周面の周方向の一部分に嵌込部（保持部材側嵌込部）８が形成されている。嵌込部８は、保持部材５の長手方向に直交する横断面においてＵ字状の内面を有するＵ字溝からなり、保持部材５の先端面から基端面まで保持部材５の全長にわたって長手方向に形成されている。嵌込部８は、嵌込部７と長手方向に連通するように嵌込部７と一列に並んで配置されている。光ファイバ２は嵌込部８内に長手方向に配置され、嵌込部８の内面と光ファイバ２の外周面とがエポキシ系接着剤によって互いに固定されている。

保持部材５の外周面における嵌込部８の開口の幅寸法（長手方向に直交する方向における寸法）は、光ファイバ２の直径寸法以上である。したがって、光ファイバ２を嵌込部８内へ径方向に嵌め込むことができるようになっている。

保持部材５の先端面は、弾性部材３の基端面と接触して配置され該弾性部材３の基端面と導電性接着剤によって固定されている。保持部材５の外周面は、枠体１２の内壁に固定されている。これにより、弾性部材３および光ファイバ２の突出部２ａは、先端を自由端とする片持ち梁状に保持部材５によって支持されている。

光ファイバ２は、樹脂コーティングに代えて、金属コーティングが外周面に施されていてもよい。このようにすることで、光ファイバ２と弾性部材３および保持部材５との固定に、エポキシ系接着剤または半田を使用することができる。

駆動制御装置７０は、Ａ相用のリード線を介して圧電素子４Ａ，４Ｃに所定の駆動周波数を有するＡ相の交番電圧を印加し、Ｂ相用のリード線を介して圧電素子４Ｂに所定の駆動周波数を有するＢ相の交番電圧を印加する。所定の駆動周波数は、光ファイバ２の突出部２ａの固有振動数と等しい周波数または固有振動数の近傍の周波数に設定される。ここで、駆動制御装置７０は、位相が互いにπ／２だけ異なり、かつ、振幅が正弦波状に時間変化するＡ相の交番電圧およびＢ相の交番電圧をＡ相用のリード線およびＢ相用のリード線にそれぞれ供給する。

押さえ部材６は、例えば、Ｏリングのような周方向に弾性を有する環状の部材か、または熱収縮チューブからなる。押さえ部材６は、弾性部材３および圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃの周囲に巻かれ、弾性部材３の側面における嵌込部７の開口を幅方向に覆うように配置されている。押さえ部材６は、圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃを介して弾性部材３に固定されている。このような押さえ部材６によって、光ファイバ２が嵌込部７，８内にさらに安定に保持されるようになっている。ここで、押さえ部材６は、光ファイバ２の応力が最大となる圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃの長手方向の中心またはその近傍を通るように、設けられていることが好ましい。図２および図３Ａにおいては弾性部材３のみに押さえ部材６が設けられているが、もう１つの押さえ部材が保持部材５にも設けられていてもよい。

次に、このように構成された光ファイバスキャナ１、照明装置１０および観察装置１００の作用について説明する。
本実施形態に係る観察装置１００を用いて被写体Ａを観察するには、駆動制御装置７０を作動させ、光源５０から光ファイバ２に照明光を供給させるとともに、リード線を介して圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃに所定の駆動周波数を有する交番電圧を印加させる。

Ａ相の交番電圧が印加された圧電素子４Ａ，４Ｃは、分極方向に直交するＺ方向に伸縮振動する。このときに、２枚の圧電素子４Ａ，４Ｃ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、弾性部材３に、保持部材５の位置を節とするＸ方向の屈曲振動が励起される。そして、弾性部材３の屈曲振動が光ファイバ２に伝達されることにより、突出部２ａが交番電圧の駆動周波数と等しい周波数でＸ方向に屈曲振動して光ファイバ２の先端がＸ方向に振動し、先端から射出される照明光がＸ方向に直線的に走査される。

Ｂ相の交番電圧が印加された圧電素子４Ｂは、分極方向に直交するＺ方向に伸縮振動し、弾性部材３に保持部材５の位置を節とするＹ方向の屈曲振動が励起される。そして、弾性部材３の屈曲振動が光ファイバ２に伝達されることにより、突出部２ａが交番電圧の駆動周波数と等しい周波数でＹ方向に屈曲振動し、先端から射出される照明光がＹ方向に直線的に走査される。

ここで、Ａ相の交番電圧の位相とＢ相の交番電圧の位相とは互いにπ／２ずれており、かつ、Ａ相の交番電圧およびＢ相の交番電圧の振幅が正弦波状に時間変化することによって、光ファイバ２の先端がスパイラル状の軌跡に沿って振動し、照明光が被写体Ａ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。また、駆動周波数は突出部２ａの固有振動数と等しいまたは近傍の周波数であるので、突出部２ａを効率的に励振させることができる。

このときに、弾性部材３を介して３枚の圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃの弾性部材３側の電極と電気的に接続されている保持部材５は、共通ＧＮＤとして機能するようになっている。さらに、保持部材５と電気的に接続されている枠体１２も、共通ＧＮＤとして機能するようになっている。

被写体Ａからの戻り光は、複数本の光ファイバ１３によって受光され、その強度が光検出器６０によって検出される。駆動制御装置７０は、照明光の走査周期と同期して光検出器６０に戻り光を検出させ、検出された戻り光の強度を照明光の走査位置と対応付けることによって被写体Ａの画像を生成する。生成された画像は、制御装置本体３０からディスプレイ４０に出力され該ディスプレイ４０に表示される。

ここで、光ファイバスキャナ１の組み立て方法について説明する。
まず、２つの嵌込部７，８が一列に並び、かつ、同一側に開口するように、弾性部材３の基端面と保持部材５の先端面とを接合して、一体化された弾性部材３および保持部材５からなるユニットを組み立てる。次に、ユニットの嵌込部７，８の内面に接着剤を塗布し、嵌込部７，８内に光ファイバ２を径方向に嵌め込み、接着剤を硬化させる。これにより、光ファイバ２と弾性部材３と保持部材５とを組み立てることができる。

このように、弾性部材３および保持部材５からなるユニットには、径方向外側に開口し光ファイバ２の直径以上の幅寸法を有する嵌込部７，８が全長にわたって設けられているので、光ファイバ２を長手方向ではなく径方向に嵌込部７，８内に挿入することができ、弾性部材３および保持部材５と光ファイバ２とを容易に組み立てることができる。これにより、光ファイバ２が折れたり光ファイバ２の外周面、特に先端面に傷が付いたりすることを防止し、所望の走査性能を有する光ファイバスキャナ１を安定的に製造することができるという利点がある。

本実施形態においては、嵌込部７の径方向外側の開口が光ファイバ２の直径寸法以上の幅寸法を有することとしたが、嵌込部７の近傍における弾性部材３の弾性変形によって開口の幅寸法を一時的に拡大することが可能である場合には、嵌込部７の径方向外側の開口の幅寸法が光ファイバ２の直径寸法よりも小さくてもよい。例えば、自然状態（外力が作用していない状態）において開口の少なくとも一部分が閉塞しており、光ファイバ２の嵌め込み時に開口の幅を拡大してもよい。
同様に、嵌込部８の近傍において保持部材５が弾性材料から形成され、弾性材料の弾性変形によって開口の幅寸法を一時的に拡大することが可能である場合には、嵌込部８の径方向外側の開口の幅寸法が光ファイバ２の直径寸法よりも小さくてもよい。

本実施形態においては、弾性部材３が、１つの側面の一部分が長手方向に切り欠かれた四角筒状の外面を有し、嵌込部７がＵ字溝からなることとしたが、弾性部材３の外面形状および嵌込部７の内面形状は適宜変更可能である。
図４から図６には、弾性部材３および嵌込部７の形状の変形例が示されている。図４から図６において、保持部材５および押さえ部材６の図示は省略している。

図４の嵌込部７は、矩形の横断面形状を有する角溝からなる。
図５の弾性部材３は、略半円筒状の外面形状を有し、Ｕ字溝からなる嵌込部７が平坦面に形成されている。
図６の弾性部材３は、円柱の一部分を長手方向に切り欠いた部分円柱状であり、角溝からなる嵌込部７が形成されている。

図４および図６のように、角溝からなる嵌込部７を採用した場合には、光ファイバ２の外周面と弾性部材３とが、面接触ではなく線接触する。この場合には、圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃからの駆動力が狭い接触領域のみから光ファイバ２に伝達し、不要な力が光ファイバ２に伝播されないため、光ファイバ２の走査特性をさらに安定させることができるという利点がある。

本実施形態においては、嵌込部７が、Ｙ方向の一側においてのみ開口することとしたが、これに代えて、図７Ａから図８に示されるように、Ｘ方向の一側においても開口していてもよい。この場合には、弾性部材３は、略Ｌ字状の横断面形状を有する。弾性部材３の外面は、図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、互いに垂直な２つの平坦面から構成されていてもよく、図８に示されるように、略半円筒面であってもよい。図８において、保持部材５および押さえ部材６の図示は省略している。
図７Ａから図８に示されるように、略Ｌ字状の弾性部材３には、Ａ相用の圧電素子４ＡおよびＢ相用の圧電素子４Ｂが１つずつ設けられる。

本実施形態においては、３枚の圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃおよび嵌込部７の開口が光ファイバ２の周方向に略均等に間隔をあけて配置される構成において、互いに等しい厚さ寸法を有する圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃを図３Ａから図６に例示したが、これに代えて、図９に示されるように、嵌込部７の開口と光ファイバ２の径方向に対向する位置に配置されているＢ相用の圧電素子４Ｂが、他の２枚のＡ相用の圧電素子４Ａ，４Ｃの厚さ寸法の２倍の厚さ寸法を有していてもよい。図９において、保持部材５および押さえ部材６の図示は省略している。図９には、部分円筒状の弾性部材３および角溝からなる嵌込部７が示されているが、図３Ｂから図５に示される形状の弾性部材３および嵌込部７を採用してもよい。

このようにすることで、突出部２ａのＸ方向における屈曲振動の共振周波数とＹ方向における屈曲振動の共振周波数とが等しくなるので、突出部２ａをより安定的に屈曲振動させることができ、より安定した走査軌跡Ｂを得ることができる。さらに、Ａ相およびＢ相の交番電圧の大きさを等しくすることによって、Ｘ方向およびＹ方向における突出部２ａの屈曲振動の振幅が等しくなる。すなわち、全ての圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃに等しい大きさの交番電圧を供給すればよいので、交番電圧の制御を容易にすることができる。

あるいは、３枚の圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃおよび嵌込部７の開口が光ファイバ２の周方向に略均等に間隔をあけて配置される構成において、Ａ相用の圧電素子４Ａ，４ＣおよびＢ相用の圧電素子４Ｂが、図３Ａから図６に示されるように、互いに等しい厚さ寸法を有し、Ｂ相用の圧電素子４Ｂの材料として、Ａ相用の圧電素子４Ａ，４Ｃの材料の圧電定数ｄ３１の２倍の圧電定数ｄ３１を有する材料を採用してもよい。圧電定数ｄ３１は、交番電圧に対する圧電素子のＺ方向の変形量を表す値であり、圧電定数ｄ３１が大きい程、同一の大きさの交番電圧に対する圧電素子のＺ方向の変形量が大きいことを意味する。
このようにしても、Ａ相およびＢ相の交番電圧の大きさを等しくすることができる。

本実施形態においては、弾性部材３および保持部材５が別々の部材からなることとしたが、これに代えて、単一の部材から形成されていてもよい。また、弾性部材３が、圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃの基端側へ延びるより長い形状を有し、弾性部材３の外周面に保持部材５が固定されていてもよい。

１ 光ファイバスキャナ
２ 光ファイバ
３ 弾性部材
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 圧電素子
５ 保持部材
６ 押さえ部材
７，８ 嵌込部
１０ 照明装置
１１ 集光レンズ
１２ 枠体
１３ 光ファイバ
２０ 内視鏡
２０ａ 挿入部
３０ 制御装置本体
４０ ディスプレイ
５０ 光源
６０ 光検出器（光検出部）
７０ 駆動制御装置
１００ 観察装置
Ａ 被写体
Ｂ 走査軌跡

Claims (12)

1. 長手軸を有し、先端部から光を射出する光ファイバと、
   該光ファイバの前記先端部よりも前記光ファイバの基端部側の位置において前記光ファイバの外周面に固定され、該光ファイバの長手方向の一部分を覆う弾性部材と、
   該弾性部材の外面に固定され、電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮する圧電素子と、
   前記弾性部材に先端面から基端面まで形成され、前記光ファイバの径方向外側に開口を有し、前記光ファイバの前記長手方向の一部分が配置される嵌込部とを備える光ファイバスキャナ。
2. 前記嵌込部の前記開口が、前記長手軸に直交する方向に前記光ファイバの直径寸法よりも大きな幅を有する請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
3. 前記嵌込部の径方向外側に設けられ、前記嵌込部を幅方向に覆う押さえ部材を備える請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
4. 前記圧電素子よりも基端部側において前記光ファイバの径方向外側に設けられるとともに前記弾性部材と固定され、前記弾性部材よりも大きな外径寸法を有する筒状の保持部材を備え、
   該保持部材は、前記弾性部材の前記嵌込部と前記長手方向に連通し、前記弾性部材の前記嵌込部と同一側に開口を有し、前記光ファイバが配置される保持部材側嵌込部を備える請求項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. 前記保持部材側嵌込部の前記開口が、前記長手軸に直交する方向に前記光ファイバの直径寸法よりも大きな幅を有する請求項４に記載の光ファイバスキャナ。
6. 前記嵌込部は、前記長手方向に交差する断面において略半円形状を有するＵ字溝または四角形状を有する角溝からなる請求項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。
7. 前記弾性部材は、周の一部分が先端から基端まで長手方向に切り欠かれた角筒状または略半円筒状の外面を有する請求項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。
8. 前記圧電素子が、前記光ファイバの中心軸を該光ファイバの径方向に跨ぐように配置されている請求項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。
9. ３つの前記圧電素子および前記嵌込部の開口が、前記光ファイバの周方向に均等に間隔をあけて配置され、
   前記嵌込部の開口と前記径方向に対向する位置に配置されている圧電素子の厚さが、他の２つの前記圧電素子の厚さよりも大きい請求項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。
10. ３つの前記圧電素子および前記嵌込部の開口が、前記光ファイバの周方向に均等に間隔をあけて配置され、
    前記嵌込部の開口と前記径方向に対向する位置に配置されている圧電素子は、他の２つの前記圧電素子を形成する材料に比べて、前記電圧に対する変形量が大きい材料から形成されている請求項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。
11. 照明光を発生する光源と、
    該光源に前記光ファイバの基端が接続される請求項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とを備える照明装置。
12. 請求項１１に記載の照明装置と、
    該照明装置からの照明光が被写体に照射されることにより、被写体から戻る戻り光を検出する光検出部と、
    前記圧電素子に前記電圧を供給する電圧供給部とを備える観察装置。

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