WO2014002556A1 - 走査型内視鏡および走査型内視鏡の製造方法 - Google Patents

走査型内視鏡および走査型内視鏡の製造方法 Download PDF

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WO2014002556A1
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optical fiber
adhesive
tip
ferrule
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悠次 酒井
舟窪　朋樹
盛通 清水
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a scanning endoscope that scans an illumination fiber that irradiates illumination light, detects return light, and forms an image, and a method for manufacturing the scanning endoscope.
  • an electronic endoscope in which an object image is photoelectrically converted by an imaging device having a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS, and an acquired image is displayed on a monitor.
  • a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS
  • the tip of an optical fiber for illumination that guides light from a light source is two-dimensionally scanned to return light from a subject.
  • a scanning endoscope that receives light with a fiber bundle for light reception and forms a two-dimensional image using a light intensity signal detected over time.
  • a technique for acquiring an image by scanning such an optical fiber is disclosed in, for example, an optical scanning fiber device including an endoscope described in JP Special Table 2010-513949.
  • This conventional optical scanning fiber device is attached to an actuator tube like a cantilever so that one end of the optical fiber becomes a free end.
  • it is desirable to bond the optical fiber so that the shape of the bonding portion of the optical fiber is a regular cone.
  • the actuator is driven near the resonance frequency in order to scan the optical fiber. Since the resonance frequency at this time is greatly influenced by the length of the free end corresponding to the diameter of the optical fiber, the length of the free end of the optical fiber is kept constant in order to improve the reproducibility of the resonance frequency of the actuator. Therefore, it is necessary to have an accuracy of fixing the optical fiber to the fiber holding member provided with the actuator at the time of manufacture.
  • An object of the present invention is to provide a scanning endoscope and a method for manufacturing the scanning endoscope.
  • a scanning endoscope includes an optical fiber that guides light for illuminating a living body, and an insertion hole through which the optical fiber is inserted. Extending from the distal end with a predetermined length, and a holding member formed with a recess communicating with the insertion hole at the distal end, and the optical fiber provided on the holding member and extending from the distal end of the holding member A drive unit that scans the free end of the optical fiber, and an adhesive part that is applied or filled in the concave part to fix the optical fiber and the holding member, and has a flat surface that coincides with the tip of the holding member. .
  • the method for manufacturing a scanning endoscope includes an optical fiber that guides light to illuminate a living body, and an insertion hole through which the optical fiber is inserted.
  • a holding member having a length extending from the tip and having a recess communicating with the insertion hole at the tip, and a free end of an optical fiber provided in the holding member and extending from the tip of the holding member
  • a scanning unit comprising: a driving unit that scans the optical fiber; and an adhesive part that is applied or filled in the concave part to fix the optical fiber and the holding member, and is formed with a plane that coincides with the tip of the holding member.
  • the optical fiber is introduced into the insertion hole of the holding member, the optical fiber is extended from the tip of the holding member to a predetermined length, and an adhesive is applied to or filled in the recess. And the tip of the holding member To be chipped off extra said adhesive to fit a plane formed to form the adhesive portion by curing the adhesive.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • Sectional view of actuator according to modified example Sectional view of actuator of scanning endoscope The figure for demonstrating the example of the signal waveform supplied to an actuator similarly The figure for demonstrating the example of the scanning trace of illumination fiber similarly The graph showing the relationship between the length of the free end of the illumination fiber having a fiber diameter of 125 ⁇ m and the primary resonance frequency Same as above, a graph showing the vibration characteristics of an illumination fiber showing the relationship between drive frequency and amplitude
  • a perspective view showing the configuration of the optical scanning unit The perspective view which shows the structure of the recessed part formed in the ferrule similarly The front view which shows the structure of the recessed part formed in the ferrule similarly Sectional drawing which shows the structure of the recessed part formed in the ferrule similarly The perspective view which shows the structure of the recessed part formed in the ferrule of
  • FIGS. 1 is a diagram showing a configuration of a scanning endoscope apparatus having a scanning endoscope
  • FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of an optical scanning unit
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 4 is a sectional view of the actuator of the modified example.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a signal waveform supplied to the actuator.
  • FIG. 6 is an example of a scanning locus of the illumination fiber.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the length of the free end of the illumination fiber having a fiber diameter of 125 ⁇ m and the primary resonance frequency
  • FIG. 8 is a graph showing the vibration characteristics of the illumination fiber showing the relationship between the drive frequency and the amplitude.
  • 9 is a perspective view showing the configuration of the optical scanning unit
  • FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of a recess formed in the ferrule
  • FIG. 11 is a front view showing the configuration of the recess formed in the ferrule
  • FIG. 12 is a ferrule.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the configuration of a recess formed in the ferrule of the modification
  • FIG. 13 is a perspective view showing the configuration of a recess formed in the ferrule of the modification
  • FIG. 14 is a front view showing the configuration of the recess formed in the ferrule of the modification, and FIG. 15 is an illumination fiber.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in which an adhesive is applied or filled into a recess of the ferrule
  • FIG. 17 is a cut off excess adhesive in accordance with the tip of the ferrule.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing the manufacturing process in which the adhesive has been lost due to curing
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the manufacturing process in which the adhesive is again applied or filled into the sinked part
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in which excess adhesive is scraped off according to the tip of the ferrule.
  • a scanning endoscope apparatus (hereinafter simply referred to as an endoscope apparatus) 1 irradiates a subject while scanning illumination light and obtains return light from the subject.
  • a mirror hereinafter simply referred to as an endoscope 2
  • a main body device 3 connected to the endoscope 2 and a monitor 4 that displays a subject image obtained by the main body device 3 are configured. .
  • the endoscope 2 is mainly composed of a tube body having a predetermined flexibility, and has an elongated insertion portion 11 that is inserted into a living body.
  • a distal end portion 12 is provided on the distal end side of the insertion portion 11.
  • a proximal end side of the insertion portion 11 is provided with a connector (not shown) and the like, and the endoscope 2 is configured to be detachable from the main body device 3 through the connector and the like.
  • the distal end surface 12a of the distal end portion 12 is provided with an illumination optical system 13 and a detection optical system 16a configured by illumination lenses 13a and 13b.
  • the insertion unit 11 is inserted into the illumination optical system 13 from the proximal end side to the distal end side, guides light from the light source unit 24 described later, and serves as an optical element that irradiates the living body with illumination light.
  • An illumination fiber 14 that is an optical fiber, and an actuator 15 that is provided on the distal end side of the illumination fiber 14 and that scans the distal end of the illumination fiber 14 in a desired direction based on a drive signal from a driver unit 25 described later are provided.
  • the optical scanning unit 40 is mounted. With such a configuration, the subject is irradiated with illumination light from the light source unit 24 guided by the illumination fiber 14 of the optical scanning unit 40.
  • a detection fiber 16 is provided inside the insertion portion 11 as a light receiving portion that is inserted from the proximal end side to the distal end side along the inner periphery of the insertion portion 11 and receives return light from the subject. .
  • the detection optical system 16 a described above is disposed at the tip of the detection fiber 16.
  • the detection fiber 16 may be a bundle of at least two fibers.
  • the detection fiber 16 is connected to a duplexer 36 described later.
  • a memory 17 that stores various information related to the endoscope 2 is provided inside the insertion unit 11.
  • the memory 17 is connected to a controller 23 described later via a signal line (not shown), and various information related to the endoscope 2 is read by the controller 23.
  • the main unit 3 includes a power source 21, a memory 22, a controller 23, a light source unit 24, a driver unit 25, and a detection unit 26.
  • the light source unit 24 includes three light sources 31a, 31b, and 31c and a multiplexer 32.
  • the driver unit 25 includes a signal generator 33, digital / analog (hereinafter referred to as D / A) converters 34a and 34b, and an amplifier 35.
  • D / A digital / analog
  • the detection unit 26 includes a duplexer 36, detectors 37a to 37c, and analog-digital (hereinafter referred to as A / D) converters 38a to 38c.
  • the power supply 21 controls the supply of power to the controller 23 in accordance with an operation of a power switch (not shown).
  • the memory 22 stores a control program for controlling the main device 3 as a whole.
  • the controller 23 When power is supplied from the power source 21, the controller 23 reads the control program from the memory 22, controls the light source unit 24 and the driver unit 25, and the light intensity of the return light from the subject detected by the detection unit 26. Then, the periphery of the obtained subject image is masked as an image having a predetermined aspect ratio and is controlled to be displayed on the monitor 4.
  • the light sources 31a, 31b, and 31c of the light source unit 24 multiplex light of different wavelength bands, for example, light of R (red), G (green), and B (blue) wavelength bands, based on the control of the controller 23.
  • the light is emitted to the container 32.
  • the multiplexer 32 combines the light in the R, G, and B wavelength bands emitted from the light sources 31 a, 31 b, and 31 c, and emits the light to the illumination fiber 14.
  • the signal generator 33 of the driver unit 25 outputs a drive signal for scanning the tip of the illumination fiber 14 in a desired direction, for example, an elliptical spiral, based on the control of the controller 23. Specifically, the signal generator 33 outputs a drive signal for driving the tip of the illumination fiber 14 in the left-right direction (X-axis direction) with respect to the insertion axis of the insertion portion 11 to the D / A converter 34a for insertion. A drive signal for driving in the vertical direction (Y-axis direction) with respect to the insertion axis of the unit 11 is output to the D / A converter 34b.
  • the D / A converters 34 a and 34 b convert the input drive signals from digital signals to analog signals and output them to the amplifier 35.
  • the amplifier 35 amplifies the input drive signal and outputs it to the actuator 15.
  • the actuator 15 Based on the drive signal from the amplifier 35, the actuator 15 as the vibration unit swings the tip (free end) of the illumination fiber 14 and scans it in an elliptical spiral shape. Thereby, the light emitted from the light source unit 24 to the illumination fiber 14 is sequentially irradiated to the subject in an elliptical spiral shape.
  • the detection fiber 16 receives the return light reflected by the surface area of the subject, and guides the received return light to the duplexer 36.
  • the demultiplexer 36 is a dichroic mirror, for example, and demultiplexes the return light in a predetermined wavelength band. Specifically, the demultiplexer 36 demultiplexes the return light guided by the detection fiber 16 into return light in the R, G, and B wavelength bands, and outputs the demultiplexed light to the detectors 37a, 37b, and 37c, respectively. .
  • Detectors 37a, 37b and 37c detect the light intensity of the return light in the R, G and B wavelength bands, respectively.
  • Light intensity signals detected by the detectors 37a, 37b, and 37c are output to A / D converters 38a, 38b, and 38c, respectively.
  • the A / D converters 38a to 38c convert the light intensity signals output from the detectors 37a to 37c from analog signals to digital signals, respectively, and output them to the controller 23.
  • the controller 23 performs predetermined image processing on the digital signals from the A / D converters 38 a to 38 c to generate a subject image and displays it on the monitor 4.
  • the optical scanning unit 40 includes an illumination optical system 13 composed of illumination lenses 13a and 13b, a frame 43 that holds the illumination optical system 13, and an illumination fiber 14 that are inserted and arranged. And a holding body 44 that holds the ferrule 41 together with the actuator 15 on the frame body 43.
  • a lead wire 45 extending from the driver unit 25 (see FIG. 1) is connected to the actuator 15. Note that the base end portion of the ferrule 41 is fitted to the holding body 44 so that the frame body 43 that holds the illumination optical system 13 that is the tip optical system and the ferrule 41 are integrated.
  • the holding body 44 is formed with a hole through which the illumination fiber 14 and the plurality of lead wires 45 are inserted.
  • a ferrule 41 as a joining member is disposed between the illumination fiber 14 and the actuator 15 as shown in FIG.
  • the ferrule 41 is a member used in the field of optical communication, and is made of zirconia (ceramic), nickel or the like, and has high accuracy (for example, ⁇ 1 ⁇ m) with respect to the outer diameter (for example, 125 ⁇ m) of the illumination fiber 14.
  • the center hole machining at can be easily realized.
  • the ferrule 41 is a quadrangular prism, and has side surfaces 42a and 42c perpendicular to the X-axis direction and side surfaces 42b and 42d perpendicular to the Y-axis direction.
  • the ferrule 41 is not limited to a quadrangular prism, and may be a prism having any shape.
  • a center hole processing based on the diameter of the illumination fiber 14 is performed at the approximate center of the ferrule 41, and the illumination fiber 14 is fixed with an adhesive or the like.
  • the center hole processing makes the clearance (gap) as small as possible and the adhesive layer as thin as possible.
  • An adhesive having a low viscosity is used.
  • the actuator 15 is composed of four actuators 15a to 15d, and the actuators 15a to 15d are adjacent to the side surfaces 42a to 42d of the quadrangular prism ferrule 41, and are provided at 90 ° point symmetrical positions.
  • These actuators 15a to 15d have a configuration in which electrodes are provided on two surfaces of a piezoelectric element (piezo element) that are separated from each other, and expand and contract according to a drive signal from the driver unit 25.
  • the two actuators 15a and 15c as the first drive unit are driven in accordance with a drive signal from the D / A converter 34a
  • the other two actuators 15b and 15d as the second drive unit are D It drives according to the drive signal from the / A converter 34b.
  • the actuators 15a to 15d vibrate the ferrule 41, swing the tip of the illumination fiber 14, and scan the tip of the illumination fiber 14 in an elliptical spiral shape.
  • the actuators 15a to 15d are not limited to piezoelectric vibrators configured from piezoelectric elements having a pair of electrodes, and may be, for example, coil-type vibrators that are electromagnetically driven.
  • the ferrule 41 When the conductive material such as nickel is used for the ferrule 41, the ferrule 41 itself is used as the GND electrode for the GND electrodes of the actuators 15a to 15d. In addition, when a non-conductive material such as zirconia is used for the ferrule 41, the GND electrodes of the actuators 15a to 15d are processed into a conductive film on the surface of the ferrule 41 to form GND electrodes.
  • the endoscope 2 is necessary for fixing the illumination fiber 14 and the ferrule 41 by inserting the ferrule 41 which is a joint member with a high-precision center hole processing between the actuator 15 and the illumination fiber 14.
  • a thin adhesive layer is made as thin as possible, the influence of temperature change is reduced as much as possible, and stable driving of the illumination fiber 14 is realized.
  • the actuator 15 may have a cylindrical shape.
  • the illumination fiber 14 is inserted and arranged at the center of the cross section.
  • An adhesive 47 is filled between the actuator 15 surrounding the illumination fiber 14 and the illumination fiber 14.
  • the actuator 15 is provided with an electrode 48 on the inner peripheral surface and four electrodes 49a to 49d on the outer peripheral surface. These four electrodes 49a to 49d are arranged at a predetermined interval.
  • 5A shows a signal waveform of a drive signal output from the D / A converter 34a via the amplifier 35.
  • This signal waveform is a drive signal for driving the illumination fiber 14 in the X-axis direction, and is supplied to the actuators 15a and 15c.
  • FIG. 5B shows the signal waveform of the drive signal output from the D / A converter 34b via the amplifier 35.
  • This signal waveform is a drive signal for driving the illumination fiber 14 in the Y-axis direction, and is supplied to the actuators 15b and 15d.
  • the signal waveform in the Y-axis direction is a signal waveform in which the phase of the signal waveform in the X-axis direction is shifted by 90 °.
  • the phase difference between the signal waveform in the X-axis direction and the signal waveform in the Y-axis direction is as follows when the number of vibration axes N is an even number (Equation 1), and when the number of vibration axes N is an odd number. Is calculated by the following (Formula 2).
  • the driver unit 25 generates the first drive signal output to the actuators 15a and 15c and the second drive signal output to the actuators 15b and 15d, and the phase of the first drive signal and the second drive signal are output.
  • the control part which controls the phase difference with the phase of these drive signals based on the number N of vibration axes is comprised.
  • the signal waveform gradually increases in amplitude from time T1 to time T2, and reaches a maximum amplitude value at time T2.
  • the signal waveform gradually decreases in amplitude from time T2 to time T3, and becomes a minimum amplitude value at time T3.
  • the scanning locus of the illumination fiber 14 at this time is the locus shown in FIG.
  • the tip of the illumination fiber 14 is the position of the intersection O between the X axis and the Y axis at time T1. Then, when the amplitude of the signal waveform increases from time T1 to time T2, the tip of the illumination fiber 14 is scanned spirally outward from the intersection O, and at the time T2, for example, the position of the intersection Y1 with the Y-axis is reached. . Further, although the illustration of the tip of the illumination fiber 14 is spirally scanned inward from the intersection Y1 when the amplitude of the signal waveform decreases from the time T2 to the time T3, the position of the intersection O at the time T3 is omitted. It becomes.
  • the ferrule 41 which is a joining member with a highly accurate center hole processed, is inserted between the actuator 15 and the illumination fiber 14.
  • the adhesive layer necessary for fixing the illumination fiber 14 and the ferrule 41 is thinned, and the influence of the temperature change is reduced as much as possible. Therefore, this endoscope has a configuration in which the influence of temperature change is reduced and the illumination fiber can be stably driven without feedback control.
  • the drive frequency of the actuator 15 is set so that the optical scanning unit 40 is driven at a predetermined resonance frequency in order to efficiently scan the illumination fiber 14.
  • the resonance frequency at which it vibrates (oscillates) is determined by the fiber diameter and the length of the free end that is the amount of protrusion (extension amount) from the ferrule 41.
  • the optical scanning unit 40 includes, for example, the length of the free end (from the ferrule 41) of the illumination fiber 14 having a fiber diameter (outer diameter) of 125 ⁇ m (hereinafter, description of the fiber diameter of 125 ⁇ m may be omitted).
  • One resonance frequency (drive frequency) for obtaining the maximum amplitude with respect to the amount of extension) is set (assumed) from the theoretical values shown in the graph of FIG. For example, when the length of the free end of the illumination fiber 14 is set to 3.5 mm, the optical scanning unit 40 sets the drive frequency of the actuator 15 to about 8.0 KHz, so that the waveform shown in FIG. The vibration characteristic with the maximum amplitude a3.5max is obtained.
  • the primary resonance frequency (drive frequency) for obtaining the maximum amplitude is about 8.5 KHz from the theoretical value shown in the graph of FIG. It is desirable to drive so as to have a vibration characteristic with the maximum amplitude a3.4max as shown in the waveform of FIG.
  • the length of the free end of the illumination fiber 14 is set (assumed) to 3.5 mm and the drive frequency of the actuator 15 is set to 8.0 KHz.
  • the length of the free end of 14 is, for example, ⁇ 0.1 mm with respect to the set 3.5 mm and shortened to 3.4 mm, the primary resonance frequency for obtaining the maximum amplitude a3.4max Since (driving frequency) is about 8.5 KHz, the illumination fiber 14 does not vibrate greatly.
  • the resonance frequency changes by about 1.0 KHz, and the vibration characteristics vary greatly between products. That is, in the illumination fiber 14 having a fiber diameter of 125 ⁇ m, the amplitude changes according to the vibration characteristic waveform having a half-value width of about 0.1 KHz as shown in FIG.
  • the vibration characteristic with the maximum amplitude is shifted by about 1.0 KHz just by shortening by 0.1 mm to 4 mm, it can be driven by the predetermined spiral scan with almost no vibration at the set (assumed) driving frequency of 8.0 KHz. Disappear.
  • the optical scanning unit 40 of the present embodiment is configured to fix the illumination fiber 14 by forming a recess filled with an adhesive at the tip of the ferrule 41.
  • the illumination fiber 14 is fixed by an adhesive 46 as an adhesive portion having a surface portion 46a whose surface position coincides with the tip surface 41f. Yes.
  • the ferrule 41 here is conically narrowed toward the proximal end as the internal direction from the distal end surface 41f, and communicates with the fiber insertion hole 41h that has been processed into the center hole.
  • Shaped recesses 41g That is, the concave portion 41g has a conical shape that opens at the distal end surface 41f of the ferrule 41 and is narrowed toward the proximal end side.
  • the ferrule 41 is inserted and disposed in the fiber insertion hole 41h so that the illumination fiber 14 has a predetermined extension amount (free end of a predetermined length) from the distal end surface 41f, and covers the middle outer peripheral portion of the illumination fiber 14.
  • the concave portion 41g is coated or filled with an adhesive 46 and cured.
  • the adhesive 46 has a surface portion 46 a formed in the same plane as the tip surface 41 f of the ferrule 41, and fixes the illumination fiber 14 and the ferrule 41.
  • the concave portion 41g formed on the distal end surface 41f of the ferrule 41 is preferably a conical shape formed so as to be narrowed toward the proximal end side, so that the adhesive 46 can be easily applied or filled without a gap.
  • the present invention is not limited to this.
  • the shape may be a pyramid formed so as to be narrowed toward the base end side. Any concave shape may be used.
  • the assembling worker introduces the illumination fiber 14 from the proximal end of the ferrule 41 into the fiber insertion hole 41h, and guides the illumination fiber 14 from the distal end of the ferrule 41 as shown in FIG.
  • the assembling worker uses a micrometer or the like to reach a position where the illumination fiber 14 has a set predetermined length L (see FIG. 16) as a specified extension amount from the distal end surface 41f of the ferrule 41. Send it out.
  • the assembling worker applies or fills the adhesive 46 into the recess 41 g of the ferrule 41 without any gap so as to cover the periphery of the illumination fiber 14.
  • the adhesive 46 for example, a thermosetting adhesive is used.
  • the assembling worker scrapes off (cuts off) an excess portion of the adhesive 46 with a spatula or the like so that a plane in the same plane as the tip surface 41f of the ferrule 41 is formed.
  • the surface portion 46a as a flat surface is formed and heat-cured to form an adhesive portion (46).
  • the assembling operator applies the adhesive 46c again to the sink surface portion as shown in FIG. Fill. Then, as shown in FIG. 20, the assembling operator again scrapes off the excess portion of the adhesive 46c with a spatula or the like so that a plane in the same plane as the tip surface 41f of the ferrule 41 is formed. The part 46a is formed and heat-cured. The assembly operator repeatedly applies or fills the adhesive 46 and thermally cures until the surface 46a of the adhesive 46 forms a plane in the same plane as the tip surface 41f of the ferrule 41.
  • thermosetting adhesive is used for the adhesive 46 as an adhesive portion, but the present invention is not limited to this, and an ultraviolet curable adhesive may be used.
  • an ultraviolet curable adhesive may be used.
  • the optical scanning unit 40 forms the recess 41g at the tip of the ferrule 41, and applies or fills the adhesive 46 that fixes the illumination fiber 14 and the ferrule 41 to the recess 41g.
  • An error occurs in the length L of the free end of the illumination fiber 14 between the individual members by curing the surface 46a of the adhesive 46 so as to be a plane that matches the surface position of the tip surface 41f of the ferrule 41. Can be manufactured so that there is no.
  • the scanning endoscope 2 includes the optical scanning unit 40 that eliminates the variation in the length L of the free end of the illumination fiber 14 between each individual at the time of manufacture. It can be manufactured so that the scanning characteristic of the illumination fiber between individuals is constant.
  • the ferrule 41 has a quadrangular prism as an example.
  • the adhesive 46 is applied to the tip surface of the cylindrical ferrule 41 shown in FIG.
  • the concave portion 41g to be filled may be formed.
  • this is a technique applicable to any shape of the ferrule 41.
  • FIGS. 21 is an exploded perspective view showing the configuration of the optical scanning unit
  • FIG. 22 is a perspective view showing the configuration of the optical scanning unit
  • FIG. 23 is an exploded perspective view showing the configuration of the optical scanning unit of a modification
  • FIG. 24 is a modification. It is a perspective view which shows the structure of this optical scanning unit.
  • the configuration of the optical scanning unit 40 in the scanning endoscope apparatus 1 here is a modification of the first embodiment, and the above-described configuration is denoted by the same reference numeral and description thereof is omitted. To do.
  • the optical scanning unit 40 here includes an illumination fiber by a block body 50 that is a conical fixing member having substantially the same shape as the shape of the recess 41 g formed on the tip surface 41 f of the ferrule 41. 14 is assembled and fixed to the ferrule 41.
  • the block body 50 has a hole portion through which the illumination fiber 14 is inserted at the center, and is fitted into the concave portion 41g of the ferrule 41 with an adhesive to fix the illumination fiber 14 and the ferrule 41. Further, as shown in FIG. 22, the block 50 has a surface portion 50 a that is in the same plane as the tip surface 41 f of the ferrule 41 in a state of being fixed to the recess 41 g of the ferrule 41.
  • the block body 50 is fitted into the concave portion 41g at the tip of the ferrule 41, and the surface portion 50a of the block body 50 is aligned with the surface position of the tip surface 41f of the ferrule 41.
  • the optical scanning unit 40 can be used in a state where the ferrule 41 has the free end length L of the illumination fiber 14 in a state where the optical scanning unit 40 is fitted and fixed to the recess 41 i of the ferrule 41.
  • the block body 51 may have a shape having a conical tip portion 52 protruding from the tip surface 41f.
  • the described requirements can be deleted if the stated problem can be solved and the stated effect can be obtained.
  • the configuration can be extracted as an invention.

Abstract

　走査型内視鏡２は、生体に照明する光を導光する光ファイバ１４と、光ファイバ１４が挿通される挿通孔４１ｈを有して、光ファイバ１４が所定の長さで先端から延設され、先端に挿通孔４１ｈと連通する凹部４１ｇが形成された保持部材４１と、保持部材４１に設けられ、保持部材４１の先端から延出する光ファイバ１４の自由端を走査させる駆動部１５と、凹部４１ｇに塗布または充填されて光ファイバ１４と保持部材４１とを固着し、保持部材４１の先端と一致する平面が形成された接着部４６と、を具備することで、製造時における各個体間の光ファイバの自由端の長さのバラツキをなくして、各個体間での光ファイバの走査特性が一定となる。

Description

走査型内視鏡および走査型内視鏡の製造方法
　本発明は、照明光を照射する照明ファイバを走査させて戻り光を検出して画像化する走査型内視鏡および走査型内視鏡の製造方法に関する。
　周知の如く、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子を有した撮像装置により被検体像を光電変換して、モニタに取得画像を表示する電子内視鏡がある。近年、このような固体撮像素子の技術を用いず、被写体像を画像表示する装置として、光源からの光を導光する照明用の光ファイバの先端を２次元走査させ、被検体からの戻り光を受光用のファイババンドルで受光して、経時的に検出した光強度信号を用いて２次元画像化する走査型内視鏡装が知られている。
　このような光ファイバを走査して画像を取得する技術は、例えば、ＪＰ特表２０１０－５１３９４９号公報に記載の内視鏡を含む光走査型ファイバ装置に開示されている。この従来の光走査型ファイバ装置は、光ファイバの一端が自由端となるように片持ち梁のようにアクチュエータ管体に接着して取り付けている。このとき、ＪＰ特表２０１０－５１３９４９号公報の光走査型ファイバ装置では、光ファイバの接着部の形状が正円錐状となるように接着することが望ましいとされている。
　ところで、従来の光走査型ファイバ装置は、光ファイバを走査させるため、アクチュエータを共振周波数近傍で駆動させている。このときの共振周波数は、光ファイバの径に応じた自由端の長さにより大きく左右されるため、アクチュエータの共振周波数の再現性を高めるには、光ファイバの自由端の長さを一定に保つ必要があり、製造時に光ファイバをアクチュエータが設けられたファイバ保持部材に固着する精度が要求される。
　しかしながら、外力により折れ易い光ファイバを損傷無くファイバ保持部材に接着作業しなければならない状況下で、ＪＰ特表２０１０－５１３９４９号公報の光走査型ファイバ装置のように微量な接着剤を塗布して正確に正円錐状となるように形成することは非常に困難である。そのため、従来の光走査型ファイバ装置では、光ファイバの自由端の長さが一定とならず、光走査ユニットの製造個体差が発生し、光ファイバの走査特性にバラツキが生じるという問題があった。
　そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、製造時における各個体間の光ファイバの自由端の長さのバラツキをなくして、各個体間での光ファイバの走査特性が一定となる走査型内視鏡および走査型内視鏡の製造方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様の走査型内視鏡は、生体に照明する光を導光する光ファイバと、前記光ファイバが挿通される挿通孔を有して、前記光ファイバが所定の長さで先端から延設され、前記先端に前記挿通孔と連通する凹部が形成された保持部材と、前記保持部材に設けられ、前記保持部材の前記先端から延出する前記光ファイバの自由端を走査させる駆動部と、前記凹部に塗布または充填されて前記光ファイバと前記保持部材とを固着し、前記保持部材の先端と一致する平面が形成された接着部と、を具備する。
　また、本発明の一態様の走査型内視鏡の製造方法は、生体に照明する光を導光する光ファイバと、前記光ファイバが挿通される挿通孔を有して、前記光ファイバが所定の長さで先端から延設され、前記先端に前記挿通孔と連通する凹部が形成された保持部材と、前記保持部材に設けられ、前記保持部材の前記先端から延出する光ファイバの自由端を走査させる駆動部と、前記凹部に塗布または充填されて前記光ファイバと前記保持部材とを固着し、前記保持部材の先端と一致する平面が形成された接着部と、を具備する走査型内視鏡の製造方法において、前記光ファイバを前記保持部材の前記挿通孔に導入し、前記光ファイバを前記保持部材の前記先端から所定の長さに延出し、前記凹部に接着剤を塗布または充填し、前記保持部材の先端面に合わせて余分な前記接着剤を削ぎ落として平面形成し、前記接着剤を硬化して前記接着部を形成する。
第１の実施の形態の走査型内視鏡を有する走査型内視鏡装置の構成を示す図 同、光走査ユニットの構成を示す断面図 同、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図 同、変形例のアクチュエータの断面図走査型内視鏡のアクチュエータの断面図 同、アクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図 同、照明ファイバの走査軌跡の例を説明するための図 同、ファイバ径１２５μｍの照明ファイバ自由端の長さと１次共振周波数の関係を示すグラフ 同、駆動周波数と振幅の関係を示した照明ファイバの振動特性を表すグラフ 同、光走査ユニットの構成を示す斜視図 同、フェルールに形成された凹部の構成を示す斜視図 同、フェルールに形成された凹部の構成を示す正面図 同、フェルールに形成された凹部の構成を示す断面図 同、変形例のフェルールに形成された凹部の構成を示す斜視図 同、変形例のフェルールに形成された凹部の構成を示す正面図 同、照明ファイバをフェルールに挿通する製造過程を示す断面図 同、フェルールの凹部に接着剤を塗布または充填した製造過程を示す断面図 同、フェルールの先端に合わせて余分な接着剤を削ぎ落とした製造過程を示す断面図 同、硬化により接着剤がひけた状態の製造過程を示す断面図 同、ひけた部分に再度接着剤を塗布または充填した製造過程を示す断面図 同、フェルールの先端に合わせて余分な接着剤を削ぎ落とした製造過程を示す断面図 第２の実施の形態の光走査ユニットの構成を示す分解斜視図 同、光走査ユニットの構成を示す斜視図 同、変形例の光走査ユニットの構成を示す分解斜視図 同、変形例の光走査ユニットの構成を示す斜視図
　以下、本発明である内視鏡について説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態に基づく図面は、模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、夫々の部分の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（第１の実施の形態）
　先ず、図１から図２０を用いて、本発明の第１の実施の形態の走査型内視鏡を有する走査型内視鏡装置の構成について以下に説明する。図１は、走査型内視鏡を有する走査型内視鏡装置の構成を示す図、図２は光走査ユニットの構成を示す断面図、図３は図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図、図４は変形例のアクチュエータの断面図走査型内視鏡のアクチュエータの断面図、図５はアクチュエータに供給される信号波形の例を説明するための図、図６は照明ファイバの走査軌跡の例を説明するための図、図７はファイバ径１２５μｍの照明ファイバ自由端の長さと１次共振周波数の関係を示すグラフ、図８は駆動周波数と振幅の関係を示した照明ファイバの振動特性を表すグラフ、図９は光走査ユニットの構成を示す斜視図、図１０はフェルールに形成された凹部の構成を示す斜視図、図１１はフェルールに形成された凹部の構成を示す正面図、図１２はフェルールに形成された凹部の構成を示す断面図、図１３は変形例のフェルールに形成された凹部の構成を示す斜視図、図１４は変形例のフェルールに形成された凹部の構成を示す正面図、図１５は照明ファイバをフェルールに挿通する製造過程を示す断面図、図１６はフェルールの凹部に接着剤を塗布または充填した製造過程を示す断面図、図１７はフェルールの先端に合わせて余分な接着剤を削ぎ落とした製造過程を示す断面図、図１８は硬化により接着剤がひけた状態の製造過程を示す断面図、図１９はひけた部分に再度接着剤を塗布または充填した製造過程を示す断面図、図２０はフェルールの先端に合わせて余分な接着剤を削ぎ落とした製造過程を示す断面図である。
　図１に示すように、走査型内視鏡装置（以下、単に内視鏡装置という）１は、照明光を走査させながら被検体に照射し、被検体からの戻り光を得る走査型内視鏡（以下、単に内視鏡という）２と、この内視鏡２に接続される本体装置３と、本体装置３で得られる被検体像を表示するモニタ４とを有して構成されている。
　内視鏡２は、所定の可撓性を備えたチューブ体を主体として構成され、生体内に挿通される細長な挿入部１１を有する。挿入部１１の先端側には、先端部１２が設けられている。また、挿入部１１の基端側は、図示しないコネクタなどが設けられており、内視鏡２は、このコネクタなどを介して、本体装置３と着脱自在に構成されている。
　先端部１２の先端面１２ａには、照明レンズ１３ａ，１３ｂにより構成される照明光学系１３および検出光学系１６ａが設けられている。また、挿入部１１の内部には、照明光学系１３と、基端側から先端側へ挿通され、後述する光源ユニット２４からの光を導光し、生体に照明光を照射する光学素子としての光ファイバである照明ファイバ１４と、照明ファイバ１４の先端側に設けられ、後述するドライバユニット２５からの駆動信号に基づき、照明ファイバ１４の先端を所望の方向に走査させるアクチュエータ１５と、が設けられた光走査ユニット４０が搭載されている。このような構成により、光走査ユニット４０の照明ファイバ１４によって導光された光源ユニット２４からの照明光が被写体に照射される。
　また、挿入部１１の内部には、挿入部１１の内周に沿って基端側から先端側へ挿通され、被検体からの戻り光を受光する受光部としての検出ファイバ１６が設けられている。この検出ファイバ１６の先端には、上述の検出光学系１６ａが配設されている。
　なお、検出ファイバ１６は、少なくとも２本以上のファイババンドルであっても良い。内視鏡２が本体装置３に接続された際に、検出ファイバ１６は後述する分波器３６に接続される。
　また、挿入部１１の内部には、内視鏡２に関する各種情報を記憶したメモリ１７が設けられている。メモリ１７は、内視鏡２が本体装置３に接続された際に、図示しない信号線を介して、後述するコントローラ２３に接続され、内視鏡２に関する各種情報がコントローラ２３によって読み出される。
　本体装置３は、電源２１と、メモリ２２と、コントローラ２３と、光源ユニット２４と、ドライバユニット２５と、検出ユニット２６とを有して構成されている。光源ユニット２４は、３つの光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。
　ドライバユニット２５は、信号発生器３３と、デジタルアナログ（以下、Ｄ／Ａという）変換器３４ａおよび３４ｂと、アンプ３５とを有して構成されている。
　検出ユニット２６は、分波器３６と、検出器３７ａ～３７ｃと、アナログデジタル（以下、Ａ／Ｄという）変換器３８ａ～３８ｃとを有して構成されている。電源２１は、図示しない電源スイッチなどの操作に応じて、コントローラ２３への電源の供給を制御する。メモリ２２には、本体装置３全体の制御を行うための制御プログラムなどが記憶されている。
　コントローラ２３は、電源２１から電源が供給されると、メモリ２２から制御プログラムを読み出し、光源ユニット２４、ドライバユニット２５の制御を行うとともに、検出ユニット２６で検出された被写体からの戻り光の光強度の解析を行い、得られた被写体像の周囲を所定のアスペクト比の画像としてマスキング処理してモニタ４に表示させる制御を行う。
　光源ユニット２４の光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、コントローラ２３の制御に基づき、それぞれ異なる波長帯域の光、例えば、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の波長帯域の光を合波器３２に出射する。合波器３２は、光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃから出射されたＲ，Ｇ，Ｂの波長帯域の光を合波し、照明ファイバ１４に出射する。
　ドライバユニット２５の信号発生器３３は、コントローラ２３の制御に基づき、照明ファイバ１４の先端を所望の方向、例えば、楕円螺旋状に走査させるための駆動信号を出力する。具体的には、信号発生器３３は、照明ファイバ１４の先端を挿入部１１の挿入軸に対して左右方向（Ｘ軸方向）に駆動させる駆動信号をＤ／Ａ変換器３４ａに出力し、挿入部１１の挿入軸に対して上下方向（Ｙ軸方向）に駆動させる駆動信号をＤ／Ａ変換器３４ｂに出力する。
　Ｄ／Ａ変換器３４ａおよび３４ｂは、それぞれ入力された駆動信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、アンプ３５に出力する。アンプ３５は、入力された駆動信号を増幅してアクチュエータ１５に出力する。振動部としてのアクチュエータ１５は、アンプ３５からの駆動信号に基づいて、照明ファイバ１４の先端（自由端）を揺動させ、楕円螺旋状に走査させる。これにより、光源ユニット２４から照明ファイバ１４に出射された光は、被検体に対して楕円螺旋状に順次照射される。
　検出ファイバ１６は、被検体の表面領域で反射された戻り光を受光し、受光した戻り光を分波器３６に導光する。分波器３６は、例えば、ダイクロイックミラーなどであり、所定の波長帯域で戻り光を分波する。具体的には、分波器３６は、検出ファイバ１６により導光された戻り光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長帯域の戻り光に分波し、それぞれ検出器３７ａ、３７ｂ，３７ｃに出力する。
　検出器３７ａ、３７ｂおよび３７ｃは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの波長帯域の戻り光の光強度を検出する。検出器３７ａ、３７ｂおよび３７ｃで検出された光強度の信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器３８ａ、３８ｂ，３８ｃに出力される。Ａ／Ｄ変換器３８ａ～３８ｃは、それぞれ検出器３７ａ～３７ｃから出力された光強度の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、コントローラ２３に出力する。
　コントローラ２３は、Ａ／Ｄ変換器３８ａ～３８ｃからのデジタル信号に所定の画像処理を施して被写体像を生成し、モニタ４に表示する。
　ここで、挿入部１１の先端部１２の内部に設けられた光走査ユニット４０の詳細な構成について図２を用いて説明する。
　図２に示すように、光走査ユニット４０は、照明レンズ１３ａ，１３ｂにより構成される照明光学系１３と、この照明光学系１３を保持する枠体４３と、照明ファイバ１４が挿通配置され、アクチュエータ１５が設けられた保持部材としてのフェルール４１と、アクチュエータ１５と共にフェルール４１を枠体４３に保持する保持体４４と、を有して構成されている。なお、アクチュエータ１５からは、ドライバユニット２５（図１参照）から延設されたリード線４５が接続されている。なお、保持体４４は、先端光学系である照明光学系１３を保持している枠体４３とフェルール４１とが一体となるように、フェルール４１の基端部分が嵌合されている。そして、保持体４４には、照明ファイバ１４および複数のリード線４５が挿通する孔部が形成されている。
　さらに、詳述すると、照明ファイバ１４と、アクチュエータ１５との間には、図３に示すように、接合部材としてのフェルール４１が配置されている。フェルール４１は、光通信の分野で用いられる部材であり、材質はジルコニア（セラミック）、ニッケルなどが用いられ、照明ファイバ１４の外径（例えば、１２５μｍ）に対して高精度（例えば、±１μｍ）での中心孔加工が容易に実現できる。
　ここでのフェルール４１は、四角柱であり、Ｘ軸方向に対して垂直な側面４２ａ，４２ｃと、Ｙ軸方向に対して垂直な側面４２ｂ，４２ｄと、を有する。なお、フェルール４１は、四角柱に限定されるものではなく、如何なる形状の角柱であればよい。フェルール４１の略中心には、照明ファイバ１４の径に基づいた中心孔加工が施され、照明ファイバ１４が接着剤などにより固定される。中心孔加工は、クリアランス（隙間）を極力小さくし、接着剤層を極力薄くする。また、接着剤は粘性の低いものを使用する。
　アクチュエータ１５は、ここでは４つのアクチュエータ１５ａ～１５ｄにより構成され、各アクチュエータ１５ａ～１５ｄは、四角柱のフェルール４１の各側面４２ａ～４２ｄに隣接するそれぞれが９０°点対称の位置に設けられている。これらのアクチュエータ１５ａ～１５ｄは、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）の離反する２つの面に電極が設けられた構成であり、ドライバユニット２５からの駆動信号に応じて伸縮する。
　特に、第１の駆動部としての２つのアクチュエータ１５ａ，１５ｃは、Ｄ／Ａ変換器３４ａからの駆動信号に応じて駆動し、第２の駆動部としてのその他２つのアクチュエータ１５ｂ，１５ｄは、Ｄ／Ａ変換器３４ｂからの駆動信号に応じて駆動する。これにより、各アクチュエータ１５ａ～１５ｄは、フェルール４１に振動を与えて、照明ファイバ１４の先端を揺動させ、照明ファイバ１４の先端を楕円螺旋状に走査させる。なお、各アクチュエータ１５ａ～１５ｄは、一対の電極を有した圧電素子から構成された圧電振動子に限定されるものではなく、例えば、電磁駆動するコイル型振動子であってもよい。
　各アクチュエータ１５ａ～１５ｄのＧＮＤ電極は、フェルール４１にニッケルなどの導電素材を用いる場合、フェルール４１自体をＧＮＤ電極とする。また、各アクチュエータ１５ａ～１５ｄのＧＮＤ電極は、フェルール４１にジルコニアなどの非導電素材を用いる場合、フェルール４１の表面に導電膜加工を施し、ＧＮＤ電極とする。
　このように、内視鏡２は、アクチュエータ１５と照明ファイバ１４間に高精度な中心孔加工を施した接合部材であるフェルール４１を挿入することにより、照明ファイバ１４とフェルール４１との固定に必要な接着剤層を極力薄くし、温度変化の影響を極力低減し、照明ファイバ１４の安定駆動を実現している。
　なお、図４に示すように、アクチュエータ１５は、円筒形状でも良い。このようにアクチュエータ１５を円筒状とした場合、その断面中心に照明ファイバ１４が挿通配置される。そして、照明ファイバ１４を包囲するアクチュエータ１５と照明ファイバ１４との間には、接着剤４７が充填される。
　なお、アクチュエータ１５は、内周面に電極４８が設けられると共に、外周面に４つの電極４９ａ～４９ｄが設けられている。これら４つの電極４９ａ～４９ｄは、所定の間隔を空けて配置されている。　
　以上のように構成された内視鏡装置１の作用について図５および図６に基づいて以下に説明する。　
　なお、図５（ａ）は、Ｄ／Ａ変換器３４ａからアンプ３５を介して出力される駆動信号の信号波形である。この信号波形は、照明ファイバ１４をＸ軸方向に駆動させるための駆動信号であり、アクチュエータ１５ａおよび１５ｃに供給される。
　また、図５（ｂ）は、Ｄ／Ａ変換器３４ｂからアンプ３５を介して出力される駆動信号の信号波形である。この信号波形は、照明ファイバ１４をＹ軸方向に駆動させるための駆動信号であり、アクチュエータ１５ｂおよび１５ｄに供給される。
　このＹ軸方向の信号波形は、Ｘ軸方向の信号波形の位相を９０°ずらした信号波形となっている。具体的には、Ｘ軸方向の信号波形とＹ軸方向の信号波形との位相差は、振動軸数Ｎが偶数の場合には下記の（式１）、振動軸数Ｎが奇数の場合には下記の（式２）により算出される。
位相差＝３６０°／（２×振動軸数Ｎ）・・・（式１）
位相差＝３６０°／振動軸数Ｎ・・・（式２）
　本実施の形態では、振動軸数Ｎが２（偶数：Ｘ軸およびＹ軸）のため、上記（式１）から、位相差は９０°となる。
　このように、ドライバユニット２５は、アクチュエータ１５ａ，１５ｃに出力する第１の駆動信号と、アクチュエータ１５ｂ，１５ｄに出力する第２の駆動信号とを生成し、第１の駆動信号の位相と第２の駆動信号の位相との位相差を振動軸数Ｎに基づいて制御する制御部を構成する。
　信号波形は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、時間Ｔ１から時間Ｔ２にかけて徐々に振幅が大きくなり、時間Ｔ２で最大の振幅値となる。そして、信号波形は、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて徐々に振幅が小さくなり、時間Ｔ３で最小の振幅値となる。
　このときの照明ファイバ１４の走査軌跡は、図６に示す軌跡となる。照明ファイバ１４の先端は、時間Ｔ１において、Ｘ軸とＹ軸との交点Ｏの位置となる。そして、照明ファイバ１４の先端は、時間Ｔ１から時間Ｔ２にかけて信号波形の振幅が大きくなると、交点Ｏから外側に螺旋状に走査され、時間Ｔ２において、例えば、Ｙ軸との交点Ｙ１の位置となる。さらに、照明ファイバ１４の先端は、時間Ｔ２から時間Ｔ３にかけて信号波形の振幅が小さくなると、図示を省略しているが、交点Ｙ１から内側に螺旋状に走査され、時間Ｔ３において、交点Ｏの位置となる。
　以上に説明したように、内視鏡２は、アクチュエータ１５と照明ファイバ１４間に高精度な中心孔加工を施した接合部材であるフェルール４１を挿入するようにした。これにより、照明ファイバ１４とフェルール４１との固定に必要な接着剤層を薄くし、温度変化の影響を極力低減するようにしている。よって、この内視鏡は、温度変化の影響を低減し、フィードバック制御なしに照明ファイバの安定駆動を行うことができる構成となっている。
　ところで、光走査ユニット４０は、照明ファイバ１４を効率よく走査させるため、所定の共振周波数で駆動するようにアクチュエータ１５の駆動振動数が設定されている。照明ファイバ１４は、大きく振動（揺動）する共振周波数がファイバ径とフェルール４１からの突き出し量（延出量）である自由端の長さによって決定されるものである。
　具体的には、光走査ユニット４０は、例えば、ファイバ径（外径）１２５μｍの照明ファイバ１４（以下、ファイバ径１２５μｍの記載を省略する場合もある）の自由端の長さ（フェルール４１からの延出量）に対して最大振幅を得るための１共振周波数（駆動周波数）が図７のグラフに示す理論値から設定（想定）されている。例えば、光走査ユニット４０は、照明ファイバ１４の自由端の長さを３．５ｍｍに設定した場合、アクチュエータ１５の駆動周波数を８．０ＫＨｚ程度に設定することで、図８の波形に示すような最大振幅ａ３．５ｍａｘの振動特性が得られるような構成となっている。
　ここで、光走査ユニット４０の製造過程において、照明ファイバ１４をフェルール４１に組付けて固着するときに、フェルール４１の先端に余分な接着剤などが残存して照明ファイバ１４の自由端の長さが３．５ｍｍよりも０．１ｍｍ短い３．４ｍｍとなってしまった場合、図７のグラフに示す理論値から、最大振幅を得るための１次共振周波数（駆動周波数）が８．５ＫＨｚ程度となり、図８の波形に示すような最大振幅ａ３．４ｍａｘの振動特性となるように駆動することが望ましい。
　しかし、光走査ユニット４０は、照明ファイバ１４の自由端の長さを３．５ｍｍで設定（想定）してアクチュエータ１５の駆動周波数が８．０ＫＨｚに設定されているため、製造過程において、照明ファイバ１４の自由端の長さが例えば、設定された３．５ｍｍに対して－０．１ｍｍの誤差が生じてしまい３．４ｍｍに短くなると、その最大振幅ａ３．４ｍａｘを得るための１次共振周波数（駆動周波数）が８．５ＫＨｚ程度であるため、照明ファイバ１４が大きく振動しなくなる。
　即ち、ファイバ径１２５μｍの照明ファイバ１４では、自由端の長さが３．５ｍｍと３．４ｍｍの０．１ｍｍの製造誤差が生じてしまうと（ここでは短くなると）、最大振幅が得られる１次共振周波数（駆動周波数）がおよそ１．０ＫＨｚ変わり、その振動特性が製品間で非常に大きなバラツキが生じる。つまり、ファイバ径１２５μｍの照明ファイバ１４では、図８に示すような半値幅がおよそ０．１ＫＨｚの振動特性の波形に応じて振幅が変化するため、自由端の長さが３．５ｍｍから３．４ｍｍに０．１ｍｍ短くなるだけで最大振幅する振動特性がおよそ１．０ＫＨｚもズレてしまうと、設定（想定）された８．０ＫＨｚの駆動周波数では、殆ど振動せず所定の螺旋走査で駆動できなくなる。
　そのため、本実施の形態の光走査ユニット４０は、フェルール４１の先端に接着剤を充填する凹部を形成して、照明ファイバ１４を固着する構成としている。　
　具体的には、図９に示すように、光走査ユニット４０のフェルール４１は、先端面４１ｆと面位置が一致する表面部４６ａを有する接着部としての接着剤４６により照明ファイバ１４が固着されている。ここでのフェルール４１は、図１０から図１２に示すように、先端面４１ｆから内部方向としての基端側に向けて窄まり、中心孔加工されたファイバ挿通孔４１ｈと連通する円錐状（コーン状）の凹部４１ｇが形成されている。即ち、凹部４１ｇは、フェルール４１の先端面４１ｆで開口し、基端側に向けて窄まるように形成された円錐形状となっている。
　フェルール４１には、先端面４１ｆから照明ファイバ１４が所定の延出量（所定の長さの自由端）を有するようにファイバ挿通孔４１ｈに挿通配置され、照明ファイバ１４の中途外周部分を覆うように凹部４１ｇに接着剤４６が塗布または充填されて硬化処理される。そして、接着剤４６は、フェルール４１の先端面４１ｆと同一面内に表面部４６ａが形成され、照明ファイバ１４とフェルール４１とを固着する。
　なお、フェルール４１の先端面４１ｆに形成される凹部４１ｇは、基端側に向けて窄まるように形成された円錐形状とすることで隙間なく接着剤４６の塗布または充填が行い易い形状として好ましいが、これに限定されることなく、例えば、図１３および図１４に示すように、基端側に向けて窄まるように形成された角錐形状としても良いし、その他、球欠、矩形状など如何なる凹部形状としても良い。
　ここで、照明ファイバ１４をフェルール４１に組付ける方法（製造方法）について、図１５から図２０に基づいて、以下に詳しく説明する。　
　先ず、組付け作業者は、照明ファイバ１４をフェルール４１の基端からファイバ挿通孔４１ｈへ導入し、図１５に示すように、照明ファイバ１４をフェルール４１の先端から導出させる。このとき、組付け作業者は、マイクロメータなどを用いて、照明ファイバ１４がフェルール４１の先端面４１ｆから規定延出量として、設定された所定の長さＬ（図１６参照）となる位置まで送り出す。
　次に、組付け作業者は、図１６に示すように、照明ファイバ１４の周囲を覆うようにフェルール４１の凹部４１ｇに接着剤４６を隙間なく塗布または充填する。なお、ここでは、接着剤４６は、例えば、熱硬化型接着剤が用いられている。
　そして、組付け作業者は、図１７に示すように、フェルール４１の先端面４１ｆと同一面内の平面が形成されるように接着剤４６の余分な部分をヘラなどによって削ぎ落として（擦り切って）平面としての表面部４６ａを形成し熱硬化処理して接着部（４６）を形成する。
　なお、図１８に示すように、硬化した接着剤４６ｂの表面側にひけが生じた場合、組付け作業者は、図１９に示すように、ひけた表面部分に再度、接着剤４６ｃを塗布または充填する。そして、組付け作業者は、図２０に示すように、再度、フェルール４１の先端面４１ｆと同一面内の平面が形成されるように接着剤４６ｃの余分な部分をヘラなどによって削ぎ落として表面部４６ａを形成し熱硬化処理する。なお、組付け作業者は、接着剤４６の表面部４６ａがフェルール４１の先端面４１ｆと同一面内の平面が形成されるまで繰り返し接着剤４６の塗布または充填と熱硬化処理を繰り返し行う。
　ここでは、接着部としての接着剤４６に熱硬化型接着剤を用いたが、これに限定されることなく、紫外線硬化型接着剤を用いても良い。このように接着剤４６を紫外線硬化型接着剤とすることで、熱硬化型接着剤に比して、硬化後のひけが生じ難いため、接着剤４６の塗布または充填と紫外線硬化処理を何度も繰り返し行わなくて良くなるという利点がある。
　以上から、本実施の形態の光走査ユニット４０は、フェルール４１の先端に凹部４１ｇを形成して、この凹部４１ｇに照明ファイバ１４とフェルール４１とを固着する接着剤４６を塗布または充填して、接着剤４６の表面部４６ａがフェルール４１の先端面４１ｆの面位置と一致する平面となるように硬化形成することで、各個体間での照明ファイバ１４の自由端の長さＬに誤差が生じないように製造することができる。
　以上の説明により、本実施の形態の走査型内視鏡２は、製造時における各個体間の照明ファイバ１４の自由端の長さＬのバラツキをなくした光走査ユニット４０を備えることで、各個体間での照明ファイバの走査特性が一定となるように製造することができる。
　なお、以上の説明では、フェルール４１が四角柱の形態を一例に挙げたが、これに限定されることなく、例えば、図４に示した円柱状のフェルール４１の先端面に接着剤４６を塗布または充填する凹部４１ｇを形成しても良く、勿論、フェルール４１の如何なる形状にも適用可能な技術である。
（第２の実施の形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態の走査型内視鏡装置について図２１から図２４を用いて以下に説明する。図２１は、光走査ユニットの構成を示す分解斜視図、図２２は光走査ユニットの構成を示す斜視図、図２３は変形例の光走査ユニットの構成を示す分解斜視図、図２４は変形例の光走査ユニットの構成を示す斜視図である。なお、ここでの走査型内視鏡装置１における光走査ユニット４０の構成は、第１の実施の形態の変形例であり、既述の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
　ここでの光走査ユニット４０は、図２１に示すように、フェルール４１の先端面４１ｆに形成される凹部４１ｇの形状と略同一形状とした円錐形状の固定部材であるブロック体５０により、照明ファイバ１４をフェルール４１に組付けて固着する構成となっている。
　ブロック体５０は、中心に照明ファイバ１４が挿通する孔部を有しており、接着剤によりフェルール４１の凹部４１ｇに嵌着して照明ファイバ１４とフェルール４１とを固定する。また、ブロック体５０は、図２２に示すように、フェルール４１の凹部４１ｇへ固着された状態において表面部５０ａがフェルール４１の先端面４１ｆと同一面内の平面となっている。
　このように、本実施の形態の光走査ユニット４０でも、フェルール４１の先端の凹部４１ｇにブロック体５０を嵌合して、ブロック体５０の表面部５０ａがフェルール４１の先端面４１ｆの面位置と一致する平面となるように固着することで、各個体間での照明ファイバ１４の自由端の長さＬに誤差が生じないように製造することができる。
　なお、図２３および図２４に示すように、光走査ユニット４０は、照明ファイバ１４の自由端の長さＬを規定できれば、フェルール４１の凹部４１ｉに嵌合して固着した状態において、フェルール４１の先端面４１ｆから突出する、ここでは円錐状の先端部分５２を有する形状のブロック体５１としても良い。
　なお、上述の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。
　例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。
　本出願は、２０１２年６月２８日に日本国に出願された特願２０１２－１４５９２６号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の内容は、特願２０１２－１４５９２６号の明細書、請求の範囲、および図面に引用されたものである。

Claims (7)

  1. 　生体に照明する光を導光する光ファイバと、
    　前記光ファイバが挿通される挿通孔を有して、前記光ファイバが所定の長さで先端から延設され、前記先端に前記挿通孔と連通する凹部が形成された保持部材と、
    　前記保持部材に設けられ、前記保持部材の前記先端から延出する前記光ファイバの自由端を走査させる駆動部と、
    　前記凹部に塗布または充填されて前記光ファイバと前記保持部材とを固着し、前記保持部材の先端と一致する平面が形成された接着部と、
    　を具備することを特徴とする走査型内視鏡。
  2. 　前記凹部が前記保持部材の前記先端で開口し、基端側に向けて窄まるように形成された円錐形状であることを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡。
  3. 　前記凹部が前記保持部材の前記先端で開口し、基端側に向けて窄まるように形成された角錐形状であることを特徴とする請求項１に記載の走査型内視鏡。
  4. 　前記保持部材は、角柱形状であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の走査型内視鏡。
  5. 　前記保持部材は、円柱形状であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の走査型内視鏡。
  6. 　生体に照明する光を導光する光ファイバと、
    　前記光ファイバが挿通される挿通孔を有して、前記光ファイバが所定の長さで先端から延設され、前記先端に前記挿通孔と連通する凹部が形成された保持部材と、
    　前記保持部材に設けられ、前記保持部材の前記先端から延出する光ファイバの自由端を走査させる駆動部と、
    　前記凹部に塗布または充填されて前記光ファイバと前記保持部材とを固着し、前記保持部材の先端と一致する平面が形成された接着部と、
    　を具備する走査型内視鏡の製造方法において、
    　前記光ファイバを前記保持部材の前記挿通孔に導入し、
    　前記光ファイバを前記保持部材の前記先端から所定の長さに延出し、
    　前記凹部に接着剤を塗布または充填し、
    　前記保持部材の先端面に合わせて余分な前記接着剤を削ぎ落として平面形成し、
    　前記接着剤を硬化して前記接着部を形成する、
    　ことを特徴とする走査型内視鏡の製造方法。
  7. 　前記接着剤が熱硬化型接着剤であって、
    　前記接着剤の熱硬化によるひけが生じた場合、前記接着部の表面部が前記保持部材の先端面と同一面内の平面となるまで繰り返し前記接着剤の塗布または充填と熱硬化処理を繰り返し行うことを特徴とする請求項６に記載の走査型内視鏡の製造方法。
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