JP7204854B2 - 視野を増加させるためのファイバスキャナの座屈モードの作動 - Google Patents
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Description
本願は、2017年4月4日に出願された米国仮出願第62/481,497号の利益およびそれに対する優先権を主張するものであり、該米国仮出願は、その全体が本明細書中に参照により援用される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
システムであって、
遠位ファイバ端部および近位ファイバ端部を有する光ファイバと、
前記遠位ファイバ端部と前記近位ファイバ端部との間の前記光ファイバに機械的に結合される第1の電気機械的変換器であって、前記第1の電気機械的変換器は、座屈力を前記光ファイバに印加するように構成される、第1の電気機械的変換器と、
前記遠位ファイバ端部と前記近位ファイバ端部との間の前記光ファイバに機械的に結合される第2の電気機械的変換器であって、前記第2の電気機械的変換器は、前記遠位ファイバ端部の旋転を励起するように構成される、第2の電気機械的変換器と
を備える、システム。
(項目2)
前記遠位ファイバ端部は、制約されない、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記座屈力は、周期的に、振幅を漸増させ、前記光ファイバの旋転のための旋転振幅は、周期的に漸増し、前記座屈力の漸増および前記旋転振幅の漸増は、同期される、項目1に記載のシステム。
(項目4)
前記第1の電気機械的変換器および前記光ファイバを機械的に結合する第1の継手は、前記光ファイバの縦軸と平行な軸に沿って第1の軸方向堅度を有し、前記第2の電気機械的変換器および前記光ファイバを機械的に結合する第2の継手は、前記光ファイバの縦軸と平行な軸に沿って第2の軸方向堅度を有し、前記第1の軸方向堅度および前記第2の軸方向堅度は、前記第1の継手と前記第2の継手との間の距離が、0.1μm~5μmの距離だけ低減されるとき、前記光ファイバの座屈を誘発するために十分である、項目1に記載のシステム。
(項目5)
前記第1の電気機械的変換器は、遠位座屈端部および近位座屈端部を有する座屈圧電器に対応し、前記光ファイバは、前記遠位座屈端部、前記近位座屈端部、または前記遠位座屈端部および前記近位座屈端部の両方に機械的に結合される、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記座屈圧電器は、圧電管または圧電スタックであり、前記光ファイバは、前記圧電管または前記圧電スタックを通して通過する、項目5に記載のシステム。
(項目7)
前記座屈圧電器は、1つ以上の電圧の印加によって前記座屈圧電器の長さを制御するための複数の電極を含む、項目5に記載のシステム。
(項目8)
前記座屈力は、前記遠位座屈端部と前記近位座屈端部との間の前記座屈圧電器の長さを低減させることによって、前記光ファイバに印加される、項目5に記載のシステム。
(項目9)
前記第2の電気機械的変換器は、遠位管端部および近位管端部を有する旋転圧電管に対応し、前記光ファイバは、前記旋転圧電管を通して通過し、前記遠位管端部は、旋転遠位継手によって、前記光ファイバに機械的に結合される、項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記光ファイバは、前記遠位管端部、前記近位管端部、または前記遠位管端部および前記近位管端部の両方に機械的に結合される、項目9に記載のシステム。
(項目11)
前記旋転圧電管は、1つ以上の電圧の印加によって前記遠位管端部の側方偏向を制御するための複数の電極を含む、項目9に記載のシステム。
(項目12)
前記旋転圧電管および前記第1の電気機械的変換器に機械的に結合される支持管をさらに備え、前記第1の電気機械的変換器は、前記支持管の内側に位置付けられる、項目9に記載のシステム。
(項目13)
前記遠位ファイバ端部は、前記遠位管端部を越えて延在し、前記遠位管端部は、前記遠位ファイバ端部と前記近位管端部との間に位置付けられる、項目9に記載のシステム。
(項目14)
前記近位ファイバ端部は、前記近位管端部を越えて延在し、前記近位管端部は、前記近位ファイバ端部と前記遠位管端部との間に位置付けられ、前記光ファイバは、前記近位管端部に固定されない、項目9に記載のシステム。
(項目15)
前記旋転圧電管は、前記光ファイバの座屈に適応するために十分な内径を有する、項目9に記載のシステム。
(項目16)
前記旋転遠位継手は、前記旋転圧電管の縦軸に沿って軸方向堅度を有し、前記軸方向堅度は、前記光ファイバの座屈を誘発するために十分であり、前記旋転遠位継手は、座屈の間、前記光ファイバの側方回転に適応するために十分な側方堅度を有する、項目9に記載のシステム。
(項目17)
前記第1の電気機械的変換器は、遠位座屈端部および近位座屈端部を有する座屈圧電器に対応し、前記遠位座屈端部は、前記近位管端部と前記近位座屈端部との間に位置付けられ、前記光ファイバおよび前記遠位座屈端部は、座屈遠位継手によって機械的に結合され、縦方向ファイバ軸に沿った前記座屈遠位継手の移動は、前記光ファイバの座屈を前記座屈遠位継手と前記旋転遠位継手との間に生じさせる、項目9に記載のシステム。
(項目18)
前記旋転圧電管および前記座屈圧電器に機械的に結合される支持管をさらに備え、前記座屈圧電器は、前記支持管の内側に位置付けられ、前記支持管は、遠位端および近位端を有し、前記支持管の遠位端および前記近位管端部は、旋転近位継手によって機械的に結合され、前記支持管の近位端および前記近位座屈端部は、座屈近位継手によって機械的に結合される、項目17に記載のシステム。
(項目19)
前記第2の電気機械的変換器は、ハブと、前記ハブを囲繞するフレームと、前記フレームおよび前記ハブに機械的に結合される複数の側方電気機械的変換器とを含み、前記光ファイバは、前記ハブを通して通過し、前記ハブは、旋転継手によって、前記光ファイバに機械的に結合される、項目1に記載のシステム。
(項目20)
前記第2の電気機械的変換器はさらに、前記ハブから半径方向に延在し、前記ハブを前記フレームに結合する複数の撓曲部を含む、項目19に記載のシステム。
(項目21)
前記側方電気機械的変換器は、前記ハブの側方偏向を制御し、前記遠位ファイバ端部の旋転を励起するための電極を含む圧電要素に対応する、項目19に記載のシステム。
(項目22)
前記第1の電気機械的変換器および前記第2の電気機械的変換器は、圧電管を備え、前記圧電管は、遠位管端部および近位管端部を有し、前記光ファイバは、前記圧電管を通して通過し、前記遠位ファイバ端部は、前記遠位管端部を越えて延在し、前記遠位管端部および前記光ファイバは、遠位継手において機械的に結合され、前記近位管端部および前記光ファイバは、近位継手において機械的に結合され、前記遠位継手および前記近位継手は、前記圧電管の縦軸に沿って、前記光ファイバの座屈を誘発するために十分である軸方向堅度を有し、前記遠位継手は、座屈の間、前記光ファイバの側方回転に適応するために十分な側方堅度を有し、前記圧電管は、前記遠位継手と前記近位継手との間の前記光ファイバの座屈に適応するために十分な内径を有する、項目1に記載のシステム。
(項目23)
前記遠位管端部は、前記遠位ファイバ端部と前記近位管端部との間に位置付けられ、前記近位ファイバ端部は、前記近位管端部を越えて延在し、前記近位管端部は、前記近位ファイバ端部と前記遠位管端部との間に位置付けられる、項目22に記載のシステム。
(項目24)
前記圧電管は、前記遠位管端部の側方偏向を制御するために、かつ、1つ以上の電圧の印加によって、前記圧電管の長さを制御するために、複数の電極を含む、項目22に記載のシステム。
(項目25)
前記複数の電極に同時に印加される座屈電圧は、前記圧電管の長さを縦方向管軸に沿って変化させ、前記複数の電極に個々に印加される異なる旋転電圧は、前記遠位管端部を螺旋構成において側方に偏向させる、項目24に記載のシステム。
(項目26)
方法であって、
第1の電圧を光ファイバ走査システムに印加し、光ファイバの旋転を誘発することであって、前記光ファイバ走査システムは、
前記光ファイバであって、前記光ファイバは、遠位ファイバ端部および近位ファイバ端部を有する、前記光ファイバと、
前記遠位ファイバ端部と前記近位ファイバ端部との間の前記光ファイバに機械的に結合される第1の電気機械的変換器であって、前記第1の電気機械的変換器は、座屈力を前記光ファイバに印加するように構成される、第1の電気機械的変換器と、
前記遠位ファイバ端部と前記近位ファイバ端部との間の前記光ファイバに機械的に結合される第2の電気機械的変換器であって、前記第2の電気機械的変換器は、前記遠位ファイバ端部の旋転を励起するように構成される、第2の電気機械的変換器と
を含む、ことと、
第2の電圧を前記光ファイバ走査システムに印加し、前記光ファイバの座屈を誘発することと
を含む、方法。
(項目27)
前記第1の電気機械的変換器は、複数の電極を含み、前記第2の電圧を印加することは、前記第2の電圧を前記複数の電極に印加し、前記座屈力の縦方向印加を誘発することを含む、項目26に記載の方法。
(項目28)
前記第2の電気機械的変換器は、複数の電極を含み、前記第1の電圧を印加することは、前記第1の電圧を前記複数の電極に印加し、前記遠位ファイバ端部の旋転を励起するために前記光ファイバの側方偏向を誘発することを含む、項目26に記載の方法。
(項目29)
前記光ファイバの旋転は、前記遠位ファイバ端部を第1の所定の量だけ偏向させ、前記光ファイバの座屈は、前記第1の所定の量に重畳される第2の所定の量だけ前記遠位ファイバ端部の偏向を生じさせる、項目26に記載の方法。
(項目30)
項目2-25に記載の任意の組み合わせの特徴によって特徴付けられる、項目1に記載のシステム。
(項目31)
前記光ファイバ走査システムは、項目2-25に記載の任意の組み合わせの特徴によって特徴付けられる、項目26に記載の方法。
座屈圧電器アクチュエータを伴うファイバ走査システム
Claims (20)
- システムであって、
遠位ファイバ端部と近位ファイバ端部とを有する光ファイバと、
前記遠位ファイバ端部と前記近位ファイバ端部との間で前記光ファイバに機械的に結合されている電気機械的変換器と、
前記電気機械的変換器と電気的に連通する電圧源であって、前記電圧源は、複数の電圧を前記電気機械的変換器に印加することにより、螺旋経路に従って、前記光ファイバの前記遠位ファイバ端部の配向を変動させ、前記複数の電圧は、時間の関数として増加または減少する振幅を伴う正弦波プロファイルを有する第1の電圧と、大きさが周期的に漸増する第2の電圧とを含む、電圧源と
を備える、システム。 - 前記遠位ファイバ端部は、拘束されていない、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電圧の振幅の増加または減少および前記第2の電圧の大きさの漸増は、互いに対して同期されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電圧の振幅の増加または減少に関連付けられた周波数は、前記第2の電圧の繰り返し周波数にほぼ等しい、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の電圧の正弦波周波数は、前記第2の電圧の繰り返し周波数よりも大きい、請求項1に記載のシステム。
- 前記電圧源による前記第2の電圧の印加は、前記電気機械的変換器の遠位端と前記電気機械的変換器の近位端との間の前記電気機械的変換器の全長の変化をもたらす、請求項1に記載のシステム。
- 前記電気機械的変換器は、前記電気機械的変換器の遠位端で第1の継手によって、かつ、前記電気機械的変換器の近位端で第2の継手によって、前記光ファイバに機械的に結合されている、請求項1に記載のシステム。
- 前記電圧源による前記第2の電圧の印加は、前記第1の継手と前記第2の継手との間の前記光ファイバを座屈させる、請求項7に記載のシステム。
- 前記電圧源による前記第2の電圧の印加は、前記第2の電圧の印加の無い場合の前記光ファイバの前記遠位ファイバ端部のポインティング角度を越えて前記光ファイバの前記遠位ファイバ端部のポインティング角度を増大させる、請求項7に記載のシステム。
- 前記電気機械的変換器は、圧電管を備え、前記光ファイバは、前記圧電管の縦軸に沿って前記圧電管を通過する、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の電圧は、相互に重畳される、請求項1に記載のシステム。
- 前記電気機械的変換器は、第1の電気機械的変換器と第2の電気機械的変換器とを備え、前記第1の電気機械的変換器は、第1の継手によって前記光ファイバに機械的に結合されており、前記第2の電気機械的変換器は、第2の継手によって前記光ファイバに機械的に結合されており、前記第1の継手は、前記第2の継手と前記遠位ファイバ端部との間に位置付けられており、前記第2の継手は、前記第1の継手と前記近位ファイバ端部との間に位置付けられている、請求項1に記載のシステム。
- 前記電圧源による前記第2の電圧の印加は、前記第1の継手と前記第2の継手との間で前記光ファイバを座屈させる、請求項12に記載のシステム。
- 前記第1の電気機械的変換器は、ハブと、前記ハブを囲繞するフレームと、前記フレームと前記ハブとに機械的に結合されている複数の側方電気機械的変換器とを含み、前記光ファイバは、前記ハブを通過し、前記ハブは、前記第1の継手によって前記光ファイバに機械的に結合されている、請求項12に記載のシステム。
- 前記第1の電気機械的変換器は、第1の圧電管を備え、前記第1の継手は、前記第1の圧電管の遠位端に位置付けられており、前記光ファイバは、前記第1の圧電管の縦軸に沿って前記第1の圧電管を通過する、請求項12に記載のシステム。
- 前記システムは、支持管をさらに備え、前記支持管の遠位端は、前記第1の圧電管の近位端に機械的に結合されている、請求項15に記載のシステム。
- 前記近位ファイバ端部は、光源に結合されており、前記光源は、前記光源によって生成された電磁放射を前記光ファイバを通して前記近位ファイバ端部から前記遠位ファイバ端部に伝送するためのものである、請求項1に記載のシステム。
- 方法であって、
前記方法は、複数の電圧を光ファイバ走査システムの電気機械的変換器に印加することにより、螺旋経路に従って、光ファイバの遠位ファイバ端部の配向を変動させることを含み、
前記光ファイバ走査システムは、
前記光ファイバであって、遠位ファイバ端部と近位ファイバ端部とを有する、前記光ファイバと、
前記電気機械的変換器であって、前記電気機械的変換器は、前記遠位ファイバ端部と前記近位ファイバ端部との間で前記光ファイバに機械的に結合されている、前記電気機械的変換器と、
前記複数の電圧を印加するために前記電気機械的変換器と電気的に連通する電圧源と
を含み、
前記複数の電圧は、時間の関数として増加または減少する振幅を伴う正弦波プロファイルを有する第1の電圧と、大きさが周期的に漸増する第2の電圧とを含む、方法。 - 前記電気機械的変換器は、前記電気機械的変換器の遠位端で第1の継手によって、かつ、前記電気機械的変換器の近位端で第2の継手によって、前記光ファイバに機械的に結合されている、請求項18に記載の方法。
- 前記電気機械的変換器は、第1の電気機械的変換器と第2の電気機械的変換器とを備え、前記第1の電気機械的変換器は、第1の継手によって前記光ファイバに機械的に結合されており、前記第2の電気機械的変換器は、第2の継手によって前記光ファイバに機械的に結合されており、前記第1の継手は、前記第2の継手と前記遠位ファイバ端部との間に位置付けられており、前記第2の継手は、前記第1の継手と前記近位ファイバ端部との間に位置付けられている、請求項18に記載の方法。
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