WO2017217373A1 - 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

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WO2017217373A1
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piezoelectric element
pressing portion
longitudinal axis
end portion
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卓志 安見
靖明 葛西
博一 横田
博士 鶴田
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オリンパス株式会社
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    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/103—Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber scanner, an illumination device, and an observation device.
  • an optical fiber scanner that scans light emitted from the tip of an optical fiber by vibrating the tip of the optical fiber with a piezoelectric element is known (for example, see Patent Document 1).
  • the piezoelectric element is fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber via a ferrule. The vibration generated by the piezoelectric element due to the application of voltage propagates to the optical fiber through the ferrule, so that the tip of the optical fiber vibrates.
  • An adhesive is generally used to fix the piezoelectric element to the ferrule.
  • non-uniformity may occur due to air remaining in the adhesive before curing.
  • the propagation efficiency of the vibration generated by the piezoelectric element to the optical fiber is reduced and the vibration amplitude at the tip of the optical fiber is reduced.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is an optical fiber scanner, an illuminating device, and an optical fiber scanner capable of improving the propagation efficiency of vibration from a piezoelectric element to an optical fiber and increasing the vibration amplitude of the optical fiber.
  • An object is to provide an observation apparatus.
  • the piezoelectric element when the piezoelectric element generates stretching vibration in the longitudinal direction of the optical fiber by application of an alternating voltage, bending vibration is excited in the optical fiber fixed to the piezoelectric element, and the tip of the optical fiber is moved in the radial direction. Vibrate. Thereby, the light emitted from the tip of the optical fiber can be scanned.
  • the pressing portion includes only the distal end portion and the proximal end portion in the direction along the longitudinal axis, or one of the distal end portion and the proximal end portion, of the outer surface of the piezoelectric element. You may hold down only.
  • the vibration at the maximum displacement position of the piezoelectric element is transmitted to the optical fiber, so that the vibration can be propagated more efficiently. it can.
  • the pressing portion is made of an annular member wound around the optical fiber and the piezoelectric element, and an end portion of the piezoelectric element is along the longitudinal axis on the inner surface of the pressing portion.
  • An abutting surface that abuts in the direction may be formed. Since the end portion of the piezoelectric element abuts against the abutting surface, the assembly accuracy of the piezoelectric element and the pressing portion in the direction along the longitudinal axis can be improved, and vibration can be propagated more efficiently.
  • the inner surface of the pressing portion may have a shape along the outer surface of the end portion of the piezoelectric element.
  • the inner surface of the pressing portion has a shape complementary to at least a portion of the end portion of the piezoelectric element on the outer surface side, and the fitting recess into which the at least a portion is fitted. May be formed.
  • the pressing portion is positioned with respect to the piezoelectric element in the rotational direction around the longitudinal axis of the optical fiber by at least a part of the side surface of the piezoelectric element striking the inner surface of the fitting recess. The assembly accuracy between the element and the pressing portion can be further improved.
  • a lead wire that is connected to the outer surface of the piezoelectric element and supplies the alternating voltage to the piezoelectric element is provided, and the pressing portion is between the outer surface of the piezoelectric element.
  • the outer surface may be covered so as to sandwich the lead wire.
  • an illumination device comprising: the optical fiber scanner according to the first aspect; and a light source unit that is connected to the proximal end portion of the optical fiber and supplies the light to the optical fiber.
  • a light detection unit that detects return light returning from the subject when the subject is irradiated with light from the illumination device, and the piezoelectric element.
  • a voltage supply unit for supplying the alternating voltage.
  • the present invention it is possible to improve the propagation efficiency of vibration from the piezoelectric element to the optical fiber and increase the vibration amplitude of the optical fiber.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an observation apparatus including an optical fiber scanner and an illumination device according to an embodiment of the present invention. It is a longitudinal cross-sectional view along the longitudinal axis which shows the internal structure of the insertion part front-end
  • tip of the endoscope of the observation apparatus of FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of an optical fiber scanner according to a first embodiment of the present invention. It is the front view which looked at the optical fiber scanner of Drawing 3A from the tip side. It is a side view which shows the whole structure of the modification of the optical fiber scanner of FIG. 3A. It is a side view which shows the whole structure of the other modification of the optical fiber scanner of FIG. 3A. It is a side view which shows the whole structure of the other modification of the optical fiber scanner of FIG.
  • FIG. 3A It is a side view which shows the whole structure of the other modification of the optical fiber scanner of FIG. 3A. It is the front view which looked at the optical fiber scanner of Drawing 7A from the tip side. It is a side view which shows the whole structure of the other modification of the optical fiber scanner of FIG. 3A. It is the front view which looked at the optical fiber scanner of Drawing 8A from the tip side. It is sectional drawing (left stage) and front view (right stage) of the press part in the optical fiber scanner of FIG. 8A. It is a side view which shows the whole structure of the other modification of the optical fiber scanner of FIG. 3A. It is the front view which looked at the optical fiber scanner of Drawing 9A from the tip side.
  • FIG. 9B is a sectional view (left stage) and a front view (right stage) of the pressing portion in the optical fiber scanner of FIG. 9A. It is a side view which shows the whole structure of the other modification of the optical fiber scanner of FIG. 3A. It is the front view which looked at the optical fiber scanner of Drawing 10A from the tip side.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view (left stage) and a front view (right stage) of the pressing portion in the optical fiber scanner of FIG. 10A. It is a side view which shows the whole structure of the other modification of the optical fiber scanner of FIG. 3A. It is the front view which looked at the optical fiber scanner of Drawing 11A from the tip side.
  • the observation apparatus 100 includes an endoscope 40 having an elongated insertion portion 40a, a control device main body 50 connected to the endoscope 40, and the control device main body 50. And a display 60 connected thereto.
  • the observation apparatus 100 scans the illumination light emitted from the distal end of the insertion portion 40a two-dimensionally on the subject A along the spiral scanning trajectory B, and acquires an image of the subject A.
  • Device includes an endoscope 40 having an elongated insertion portion 40a, a control device main body 50 connected to the endoscope 40, and the control device main body 50.
  • the observation apparatus 100 scans the illumination light emitted from the distal end of the insertion portion 40a two-dimensionally on the subject A along the spiral scanning trajectory B, and acquires an image of the subject A.
  • the observation apparatus 100 scans the illumination light emitted from the distal end of the insertion portion 40a two-dimensionally on the subject A along the spiral scanning trajectory B, and acquires an image of the subject A.
  • the illumination device 10 is provided in the frame 11, an elongated cylindrical frame 11 provided in the insertion portion 40 a, a light source (light source unit) 12 that is provided in the control device main body 50 and generates illumination light.
  • the optical fiber scanner 1 having the illumination optical fiber 2 that guides the illumination light emitted from the light source 12 from the proximal end to the distal end and emits the light from the distal end, and the distal end side of the optical fiber 2 in the frame 11.
  • a condenser lens 13 that is arranged and collects the illumination light emitted from the optical fiber 2 and is arranged in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the frame 11, and is provided with return light (for example, illumination light) from the subject A
  • a plurality of optical fibers for detection 14 for guiding the reflected light or fluorescence to the light detection unit 20.
  • the optical fiber scanner 1 includes an optical fiber 2, a cylindrical vibration propagation portion 3 fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber 2, and an outer peripheral surface of the vibration propagation portion 3.
  • a pressing unit 6 that presses the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 against the vibration propagation unit 3 is provided.
  • the optical fiber 2 is a multimode fiber or a single mode fiber, and is made of a cylindrical glass material having a longitudinal axis.
  • the optical fiber 2 is disposed in the frame body 11 along the longitudinal direction, the distal end of the optical fiber 2 is disposed in the vicinity of the distal end portion inside the frame body 11, and the proximal end of the optical fiber 2 is connected to the light source 12. Yes.
  • the longitudinal direction of the optical fiber 2 is defined as a Z direction
  • two radial directions of the optical fiber 2 are defined as an X direction and a Y direction.
  • the vibration propagation part 3 is formed of a rectangular tubular member having a through hole penetrating along the central axis, and the optical fiber 2 is inserted into the through hole.
  • the vibration propagation portion 3 is provided at a position closer to the proximal end portion of the optical fiber 2 than the distal end portion of the optical fiber 2, and the inner peripheral surface of the through hole and the outer peripheral surface of the optical fiber 2 are fixed by an adhesive. Yes.
  • the distal end portion of the optical fiber 2 projecting from the distal end surface of the vibration propagation portion 3 toward the distal end side is referred to as a projecting portion 2a.
  • the vibration propagation unit 3 is made of an elastic metal (for example, nickel, stainless steel, iron, aluminum alloy, or titanium).
  • the piezoelectric elements 41, 42, 43, and 44 are rectangular flat plates made of a piezoelectric ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT).
  • the piezoelectric elements 41, 42, 43, and 44 are subjected to electrode treatment on two end faces facing in the thickness direction so as to be polarized in the thickness direction.
  • the two A-phase piezoelectric elements 41 and 43 are fixed to the two side surfaces of the vibration propagation unit 3 facing in the X direction by an adhesive so that the polarization direction is parallel to the X direction.
  • the two B-phase piezoelectric elements 42 and 44 are fixed to the two side surfaces of the vibration propagation unit 3 facing in the Y direction by an adhesive so that the polarization direction is parallel to the Y direction.
  • the fixing part 5 is a cylindrical member having an outer dimension larger than that of the vibration propagation part 3, and the base end part of the vibration propagation part 3 is inserted into the fixing part 5.
  • the inner peripheral surface of the fixed portion 5 is fixed to the base end portion of the vibration propagation portion 3, and the outer peripheral surface of the fixed portion 5 is fixed to the inner wall of the frame body 11. Thereby, the vibration propagation part 3 and the protrusion part 2a of the optical fiber 2 are supported by the fixing part 5 in a cantilever shape with the tip as a free end.
  • the fixed portion 5 is electrically connected to the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 via the vibration propagation portion 3, and is common when an alternating voltage is applied to the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44. It functions as a ground (GND).
  • a lead wire 7A for A phase is connected to each of the two piezoelectric elements 41, 43 for A phase by a conductive adhesive.
  • a B-phase lead wire 7B is connected to the two B-phase piezoelectric elements 42 and 44 by a conductive adhesive.
  • a lead wire 7G for GND is connected to the fixing portion 5 with a conductive adhesive.
  • the lead wires 7A, 7B, and 7G are connected to the drive control device 30, respectively. In FIG. 3B, illustration of the lead wires 7A, 7B, and 7G is omitted.
  • the pressing portion 6 is made of an annular member that generates a contracting force in the circumferential direction, such as a heat-shrinkable tube, a rubber band, or a flat rubber.
  • the pressing part 6 is wound around the vibration propagation part 3 and the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44.
  • the end face (outer face) 41a, 42a, 43a, 44a located outside in the X direction or the Y direction has a pressing portion 6 contracted by contraction force.
  • the pressing portion 6 presses the outer side surfaces 41 a, 42 a, 43 a, 44 a toward the inner side in the radial direction of the optical fiber 2.
  • the pressing portion 6 is provided at two positions, that is, the distal end portion and the proximal end portion in the longitudinal direction among the outer side surfaces 41a, 42a, 43a, 44a, and presses only the distal end portion and the proximal end portion. .
  • the lead wires 7A and 7B are connected to the base end portions of the outer side surfaces 41a, 42a, 43a and 44a.
  • the pressing portion 6 is provided so that the lead wires 7A and 7B are sandwiched between the outer surfaces 41a, 42a, 43a and 44a.
  • the drive control device 30 applies an A-phase alternating voltage to the piezoelectric elements 41 and 43 via the A-phase lead wire 7A, and applies a B-phase voltage to the piezoelectric elements 42 and 44 via the B-phase lead wire 7B. Apply alternating voltage.
  • the piezoelectric elements 41 and 43 When an alternating voltage is applied to the A-phase piezoelectric elements 41 and 43, the piezoelectric elements 41 and 43 generate stretching vibration in the Z direction, and the vibration propagating unit 3 is excited by bending vibration in the X direction. 3 bending vibration propagates to the optical fiber 2. Thereby, the illumination light emitted from the tip of the optical fiber 2 is scanned in the X direction.
  • the piezoelectric elements 42 and 44 When an alternating voltage is applied to the B-phase piezoelectric elements 42 and 44, the piezoelectric elements 42 and 44 generate stretching vibration in the Z direction, and the vibration propagating unit 3 is excited by bending vibration in the Y direction. 3 bending vibration propagates to the optical fiber 2. Thereby, the illumination light emitted from the tip of the optical fiber 2 is scanned in the Y direction. Therefore, the scanning trajectory B of the illumination light can be controlled by controlling the amplitude and phase of the alternating voltage applied to the piezoelectric elements 41, 42, 43, and 44.
  • the drive control device 30 is operated, illumination light is supplied from the light source 12 to the optical fiber 2, and piezoelectric is transmitted via the lead wires 7A and 7B. An alternating voltage is applied to the elements 41, 42, 43, 44.
  • the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 to which the alternating voltage is applied generate stretching vibrations in the Z direction, respectively, and excite bending vibration in the vibration propagation part 3 and the protruding part 2 a of the optical fiber 2.
  • the tip of the optical fiber 2 vibrates in the radial direction, and the illumination light emitted from the tip of the optical fiber 2 is scanned on the subject A.
  • the return light from the subject A is received by a plurality of optical fibers 14 and the intensity thereof is detected by the light detection unit 20.
  • the drive control device 30 generates an image of the subject A by associating the detected intensity of the return light with the scanning position of the illumination light.
  • the generated image is displayed on the display 60.
  • the bonding layer made of the adhesive between the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 and the vibration propagation part 3 has non-uniformity due to various factors in the manufacturing process. For example, pores are unevenly formed in the bonding layer due to residual air in the adhesive before curing. As described above, the adhesion between the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 and the vibration propagation unit 3 becomes uneven, so that vibrations from the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 to the vibration propagation unit 3 and the optical fiber 2 are reduced. Propagation efficiency can be reduced.
  • the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 are pressed against the vibration propagation part 3 by the pressing part 6, whereby the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 are brought into contact with the vibration propagation part 3 via the bonding layer. It comes in contact uniformly, and the propagation efficiency of vibration from the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 to the vibration propagation unit 3 and the optical fiber 2 is improved. Thereby, there exists an advantage that the vibration amplitude of the front-end
  • the piezoelectric elements 41, 42 are pressed by pressing the outer surfaces 41 a, 42 a, 43 a, 44 a of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 with the pressing portion 6 at the distal end portion and the proximal end portion that become antinodes of stretching vibration.
  • the vibration at the maximum displacement position of the piezoelectric elements 41, 42, 43, and 44 is efficiently transmitted to the vibration propagation unit 3 and the optical fiber 2 as compared with the case where the other parts are pressed by the pressing unit 6.
  • the connecting positions of the lead wires 7A, 7B and the outer surfaces 41a, 42a, 43a, 44a are further reduced by pressing the connecting positions of the lead wires 7A, 7B with the outer surfaces 41a, 42a, 43a, 44a by the pressing portion 6.
  • both the front end portion and the base end portion of the outer side surfaces 41a, 42a, 43a, 44a of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 are pressed by the pressing portion 6, but instead.
  • the pressing portion 6 may be provided only at the distal end portion, or the pressing portion 6 may be provided only at the proximal end portion as shown in FIG.
  • the configuration of the optical fiber scanner 100 viewed from the front is the same as the configuration of the optical fiber scanner 1 shown in FIG. 3B. Even in this case, the vibration at the maximum displacement position of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 can be efficiently transmitted to the vibration propagation unit 3 and the optical fiber 2.
  • the pressing portion 6 is provided only at the distal end portion and the proximal end portion of the outer side surfaces 41a, 42a, 43a, 44a, but instead of this, as shown in FIG.
  • the outer surfaces 41a, 42a, 43a, 44a may be provided over the entire length in the longitudinal direction, and the outer surfaces 41a, 42a, 43a, 44a may be pressed down over the entire length in the longitudinal direction.
  • the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 are pressed by pressing the outer surfaces 41 a, 42 a, 43 a, 44 a with the pressing portion 6 at the distal end portion and the proximal end portion that are antinodes of stretching vibration.
  • the vibration at the maximum displacement position of the elements 41, 42, 43, 44 can be efficiently transmitted to the vibration propagation unit 3 and the optical fiber 2.
  • the pressing portion 6 is formed of an electrical insulator
  • the piezoelectric elements 41, 42, 43, and 44 are separated from surrounding members by the pressing portion 6 that covers the entire outer surfaces 41a, 42a, 43a, and 44a. There is an advantage that it can be electrically insulated.
  • the pressing portion 6 is made of an annular member that generates a contracting force, such as a heat-shrinkable tube or an annular rubber.
  • the pressing portion 6 has outer surfaces 41a, 42a, 43a, and 44a. Any member can be used as long as it can be pressed inward in the radial direction.
  • the pressing part 6 may be a thread-like member that binds the four piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 to the vibration propagation part 3.
  • the pressing portion is provided corresponding to each piezoelectric element 41, 42, 43, 44, and the corresponding piezoelectric element 41, 42, 43, 44 is disposed radially inward. You may be comprised from the leaf
  • the other end of the leaf spring 61 is formed with a pressing surface that contacts the outer surfaces 41a, 42a, 43a, 44a and presses the outer surfaces 41a, 42a, 43a, 44a. Even in this case, the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 are pressed against the vibration propagation unit 3 by the leaf spring 61, so that the tip of the optical fiber 2 can be vibrated efficiently.
  • the pressing portion 6 is made of an annular member, and only the outer surfaces 41a, 42a, 43a, 44a of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 are pressed inward in the radial direction.
  • the pressing portion 62 presses the distal end surface and the proximal end surface of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 in the direction along the longitudinal axis of the optical fiber 2. Also good.
  • the pressing part 62 has a through hole 62a through which the vibration propagation part 3 passes, and a concave part 62b having a diameter larger than that of the through hole 62a and receiving the ends of the piezoelectric elements 41, 42, 43, and 44. is doing. Accordingly, the inner surface of the pressing portion 62 has a two-stepped shape including the inner surface of the through hole 62a and the inner surface of the recess 62b, and an annular abutment surface 62c is formed between the through hole 62a and the recess 62b. ing.
  • the distal end portion and the proximal end portion of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 are in contact with the abutting surface 62c in the direction along the longitudinal axis.
  • the pressing portion 62 is fixed to the vibration propagation portion 3 on the inner peripheral surface of the through hole 62a, and is fixed to the piezoelectric elements 41, 42, 43, and 44 on the inner peripheral surface of the recess 62b and the abutting surface 62c.
  • the direction along the longitudinal axis is set so that the pressing portion 62 is disposed at an optimum position with respect to the maximum displacement position of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44.
  • the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 and the pressing portion 62 are positioned relative to each other.
  • the assembly accuracy of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 and the pressing part 62 can be improved, and the vibration at the maximum displacement position of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 can be reduced. 2 can be transmitted more efficiently.
  • the inner peripheral surface of the through hole 62a may be separated from the vibration propagation portion 3, and the pressing portion 62 may be fixed only to the piezoelectric elements 41, 42, 43, and 44. .
  • the inner surface shape of the recess 62b may be a substantially rectangular tube shape along the outer surfaces 41a, 42a, 43a, 44a of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 as shown in FIGS. 8A to 9C.
  • the piezoelectric element 41, 42, 43, 44 may also have a shape that abuts against the side surface.
  • the inner peripheral surface of the recess 62b of the pressing portion 62 is complementary to at least a part of the outer surface 41a, 42a, 43a, 44a side of the distal end portion or the proximal end portion of the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44.
  • a fitting recess 62d having a shape and at least a portion of which may be fitted may be formed.
  • the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 and the pressing portion 62 are positioned relative to each other also in the rotational direction around the longitudinal axis, so that the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 and the pressing portion 62 are positioned. Assembling accuracy can be further improved.
  • the vibration propagation part 3 is made of a square cylindrical member, but the vibration propagation part 3 may be made of a cylindrical member. Also in this case, the piezoelectric elements 41 and 43 and the piezoelectric elements 42 and 44 are fixed to the outer peripheral surface of the vibration propagation unit 3 at equal intervals in the circumferential direction so as to face each other in the X direction and the Y direction.
  • the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 are fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber 2 via the vibration propagation unit 3, but instead, this is shown in FIGS. 11A and 11B. As shown, the piezoelectric elements 41, 42, 43, 44 may be directly fixed to the outer peripheral surface of the optical fiber 2.
  • a metal coating 8 is applied to at least a portion of the outer peripheral surface of the optical fiber 2 that is disposed inside the vibration propagation unit 3.
  • a solder or an epoxy-type adhesive agent can be used for adhesion
  • the fixed portion 5 and the piezoelectric elements 41, 42, 43, and 44 may be electrically connected through the metal coating 8 so that the fixed portion 5 can function as a common GND.

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Abstract

本発明の光ファイバスキャナ（１）は、基端部側から先端部側に長手軸に沿って光を導光し、先端部から光を射出する光ファイバ（２）と、該光ファイバ（２）の外周面に固定され、交番電圧が印加されることによって長手軸に沿う方向の伸縮振動を発生する圧電素子（４１，４２，４４）と、光ファイバ（２）の径方向の外側に位置する圧電素子（４１，４２，４４）の外側面（４１ａ，４２ａ，４４ａ）の内、圧電素子（４１，４２，４４）の伸縮振動の腹となる部分を径方向の内側に向かって押さえ付ける押圧部（６）とを備える。

Description

光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
　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、圧電素子によって光ファイバの先端を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に記載の光ファイバスキャナにおいて、圧電素子は、フェルールを介して光ファイバの外周面に固定される。電圧の印加によって圧電素子が発生した振動がフェルールを介して光ファイバに伝播することによって、光ファイバの先端が振動するようになっている。
特開２０１３－２４４０４５号公報
　圧電素子のフェルールへの固定には一般的に接着剤が使用される。硬化後の接着剤層には、硬化前に接着剤に残留していた空気等が原因で不均一性が生じ得る。このように接着剤層に不均一性が生じると、圧電素子が発生する振動の光ファイバへの伝播効率が低下し、光ファイバの先端の振動振幅が小さくなるという問題がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、圧電素子から光ファイバへの振動の伝播効率を向上し、光ファイバの振動振幅を大きくす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。
　本発明の第１の態様は、基端部側から先端部側に長手軸に沿って光を導光し、前記先端部から光を射出する光ファイバと、該光ファイバの外周面に固定され、交番電圧が印加されることによって前記長手軸に沿う方向の伸縮振動を発生する圧電素子と、前記光ファイバの径方向の外側に位置する前記圧電素子の外側面のうち、前記長手軸に沿う方向の前記圧電素子の伸縮振動の腹となる部分を前記径方向の内側に向かって押さえ付ける押圧部とを備える光ファイバスキャナである。
　本発明によれば、交番電圧の印加によって圧電素子が光ファイバの長手方向の伸縮振動を発生すると、圧電素子と固定されている光ファイバに屈曲振動が励起され、光ファイバの先端が径方向に振動する。これにより、光ファイバの先端から射出される光を走査することができる。
　この場合に、圧電素子が押圧部によって光ファイバに向かって押し付けられることによって、圧電素子は光ファイバに均一に接触する。これにより、圧電素子から光ファイバへの振動の伝播効率を向上し、光ファイバの振動振幅を大きくすることができる。さらに、押圧部から圧電素子に押圧力が加えられることによって、より大きな交番電圧を圧電素子に供給することが可能となり、光ファイバの振動振幅をさらに大きくすることができる。特に、圧電素子のうち伸縮振動の腹となる部分に押圧部を設けることによって、圧電素子の最大変位位置の振動が光ファイバに伝わるため、振動をより効率良く伝播することができる。
　上記第１の態様においては、前記押圧部が、前記圧電素子の前記外側面のうち、前記長手軸に沿う方向における先端部および基端部のみ、または、前記先端部および前記基端部の一方のみを押さえ付けてもよい。
　圧電素子のうち伸縮振動の腹となる先端部および／または基端部に押圧部を設けることによって、圧電素子の最大変位位置の振動が光ファイバに伝わるため、振動をより効率良く伝播することができる。
　上記第１の態様においては、前記押圧部が、前記光ファイバおよび前記圧電素子の周囲に巻かれる環状の部材からなり、前記押圧部の内面に、前記圧電素子の端部が前記長手軸に沿う方向に突き当たる突当面が形成されていてもよい。
　圧電素子の端部が突当面に突き当たることで、長手軸に沿う方向における圧電素子と押圧部との組み立て精度を向上し、振動をより効率良く伝播することができる。
　上記第１の態様においては、前記押圧部の前記内面が、前記圧電素子の端部の前記外側面に沿う形状を有していてもよい。
　上記第１の態様においては、前記押圧部の内面に、前記圧電素子の端部の内、前記外側面側の少なくとも一部分と相補的な形状を有し、該少なくとも一部分が嵌合する嵌合凹部が形成されていてもよい。
　このようにすることで、圧電素子の側面の少なくとも一部分が嵌合凹部の内面に突き当たることで、光ファイバの長手軸回りの回転方向にも圧電素子に対して押圧部が位置決めされるので、圧電素子と押圧部との組み立て精度をさらに向上することができる。
　上記第１の態様においては、前記圧電素子の前記外側面に接続され、前記交番電圧を前記圧電素子に供給するリード線を備え、前記押圧部が、前記圧電素子の前記外側面との間に前記リード線を挟むように該外側面を覆っていてもよい。
　このようにすることで、圧電素子へのリード線の接続を安定的に維持することができる。
　本発明の第２の態様は、上記第１の態様に係る光ファイバスキャナと、前記光ファイバの前記基端部と接続され前記光ファイバに前記光を供給する光源部とを備える照明装置である。
　本発明の第３の態様は、上記第２の態様に係る照明装置と、該照明装置から被写体に光が照射されることにより前記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交番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、圧電素子から光ファイバへの振動の伝播効率を向上し、光ファイバの振動振幅を大きくする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。 本発明の第１の実施形態に係る光ファイバスキャナの全体構成を示す側面図である。 図３Ａの光ファイバスキャナを先端側から見た正面図である。 図３Ａの光ファイバスキャナの変形例の全体構成を示す側面図である。 図３Ａの光ファイバスキャナの他の変形例の全体構成を示す側面図である。 図３Ａの光ファイバスキャナの他の変形例の全体構成を示す側面図である。 図３Ａの光ファイバスキャナの他の変形例の全体構成を示す側面図である。 図７Ａの光ファイバスキャナを先端側から見た正面図である。 図３Ａの光ファイバスキャナの他の変形例の全体構成を示す側面図である。 図８Ａの光ファイバスキャナを先端側から見た正面図である。 図８Ａの光ファイバスキャナにおける押圧部の断面図（左段）および正面図（右段）である。 図３Ａの光ファイバスキャナの他の変形例の全体構成を示す側面図である。 図９Ａの光ファイバスキャナを先端側から見た正面図である。 図９Ａの光ファイバスキャナにおける押圧部の断面図（左段）および正面図（右段）である。 図３Ａの光ファイバスキャナの他の変形例の全体構成を示す側面図である。 図１０Ａの光ファイバスキャナを先端側から見た正面図である。 図１０Ａの光ファイバスキャナにおける押圧部の断面図（左段）および正面図（右段）である。 図３Ａの光ファイバスキャナの他の変形例の全体構成を示す側面図である。 図１１Ａの光ファイバスキャナを先端側から見た正面図である。
　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４０ａを有する内視鏡４０と、該内視鏡４０に接続された制御装置本体５０と、該制御装置本体５０に接続されたディスプレイ６０とを備えている。観察装置１００は、挿入部４０ａ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２次元的に走査し、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、フォトダイオードのような光検出器を有し照明光が被写体Ａに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光検出部２０と、照明装置１０および光検出部２０を駆動制御する駆動制御装置（電圧供給部）３０とを備えている。光検出部２０および駆動制御装置３０は、制御装置本体５０内に設けられている。
　照明装置１０は、挿入部４０ａ内に設けられた細長い筒状の枠体１１と、制御装置本体５０内に設けられ照明光を発生する光源（光源部）１２と、枠体１１内に設けられ、光源１２から発せられた照明光を基端から先端へ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、枠体１１内において光ファイバ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１３と、枠体１１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）を光検出部２０に導光する複数の検出用の光ファイバ１４とを備えている。
　光ファイバスキャナ１は、図３Ａおよび図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筒状の振動伝播部３と、該振動伝播部３の外周面に固定された複数枚の圧電素子４１，４２，４３，４４と、該圧電素子４１，４２，４３，４４よりも基端側に設けられ光ファイバ２を枠体１１に固定する固定部５と、圧電素子４１，４２，４３，４４を振動伝播部３に押し付ける押圧部６とを備えている。
　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は、枠体１１内に長手方向に沿って配置され、光ファイバ２の先端は枠体１１の内部の先端部近傍に配置され、光ファイバ２の基端は光源１２に接続されている。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。
　振動伝播部３は、中心軸に沿って貫通する貫通孔を有する四角筒状の部材からなり、貫通孔内に光ファイバ２が挿入されている。振動伝播部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設けられ、貫通孔の内周面と光ファイバ２の外周面とが接着剤によって固定されている。以下、振動伝播部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。振動伝播部３は、弾性を有する金属（例えば、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム合金またはチタン）からなる。
　圧電素子４１，４２，４３，４４は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のような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４１，４２，４３，４４は、厚さ方向に分極するように、厚さ方向に対向する２つの端面に電極処理が施されている。Ａ相用の２枚の圧電素子４１，４３は、Ｘ方向に対向する振動伝播部３の２つの側面にそれぞれ、分極方向がＸ方向と平行となるように、接着剤によって固定されている。Ｂ相用の２枚の圧電素子４２，４４は、Ｙ方向に対向する振動伝播部３の２つの側面にそれぞれ、分極方向がＹ方向と平行となるように接着剤によって固定されている。
　固定部５は、振動伝播部３よりも大きな外形寸法を有する円筒状の部材であり、振動伝播部３の基端部が固定部５内に挿入されている。固定部５の内周面は、振動伝播部３の基端部に固定され、固定部５の外周面は、枠体１１の内壁に固定されている。これにより、振動伝播部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固定部５によって支持されている。固定部５は、振動伝播部３を介して圧電素子４１，４２，４３，４４と電気的に接続されており、圧電素子４１，４２，４３，４４に交番電圧が印加されるときに共通のグランド（ＧＮＤ）として機能するようになっている。
　Ａ相用の２枚の圧電素子４１，４３にはそれぞれ、Ａ相用のリード線７Ａが導電性接着剤によって接続されている。Ｂ相用の２枚の圧電素子４２，４４にはそれぞれ、Ｂ相用のリード線７Ｂが導電性接着剤によって接続されている。固定部５には、ＧＮＤ用のリード線７Ｇが導電性接着剤によって接続されている。リード線７Ａ，７Ｂ，７Ｇは、駆動制御装置３０にそれぞれ接続されている。図３Ｂにおいて、リード線７Ａ，７Ｂ，７Ｇの図示は省略している。
　押圧部６は、周方向に収縮力を発生する環状の部材、例えば、熱収縮チューブ、輪ゴムまたは平ゴムからなる。押圧部６は、振動伝播部３および圧電素子４１，４２，４３，４４の周囲に巻かれている。各圧電素子４１，４２，４３，４４の２つの端面のうち、Ｘ方向またはＹ方向の外側に位置する端面（外側面）４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａには、収縮力によって収縮した押圧部６が接触し、各外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを押圧部６が光ファイバ２の径方向の内側に向かって押さえ付けるようになっている。押圧部６は、各外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａのうち、長手方向における先端部および基端部の２箇所に設けられ、該先端部および基端部のみを押さえ付けるようになっている。
　リード線７Ａ，７Ｂは、各外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａの基端部に接続されている。押圧部６は、外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａとの間にリード線７Ａ，７Ｂを挟むように設けられている。
　駆動制御装置３０は、Ａ相用のリード線７Ａを介して圧電素子４１，４３にＡ相の交番電圧を印加し、Ｂ相用のリード線７Ｂを介して圧電素子４２，４４にＢ相の交番電圧を印加する。
　Ａ相用の圧電素子４１，４３に交番電圧が印加されると、圧電素子４１，４３がＺ方向に伸縮振動を発生し、振動伝播部３にＸ方向の屈曲振動が励起され、振動伝播部３の屈曲振動が光ファイバ２に伝播する。これにより、光ファイバ２の先端から射出される照明光がＸ方向に走査される。Ｂ相用の圧電素子４２，４４に交番電圧が印加されると、圧電素子４２，４４がＺ方向に伸縮振動を発生し、振動伝播部３にＹ方向の屈曲振動が励起され、振動伝播部３の屈曲振動が光ファイバ２に伝播する。これにより、光ファイバ２の先端から射出される照明光がＹ方向に走査される。したがって、圧電素子４１，４２，４３，４４に印加される交番電圧の振幅および位相を制御することによって、照明光の走査軌跡Ｂを制御することができる。
　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３０を作動させ、光源１２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７Ａ，７Ｂを介して圧電素子４１，４２，４３，４４に交番電圧を印加させる。
　交番電圧が印加された圧電素子４１，４２，４３，４４はそれぞれＺ方向の伸縮振動を発生し、振動伝播部３および光ファイバ２の突出部２ａに屈曲振動を励起する。これにより、光ファイバ２の先端が径方向に振動して、光ファイバ２の先端から射出される照明光が被写体Ａ上で走査される。被写体Ａからの戻り光は、複数本の光ファイバ１４によって受光され、その強度が光検出部２０によって検出される。駆動制御装置３０は、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、ディスプレイ６０に表示される。
　この場合に、圧電素子４１，４２，４３，４４と振動伝播部３との間の接着剤からなる接合層には、製造過程の様々な要因によって不均一性が生じる。例えば、硬化前の接着剤内の残留空気が原因で接合層に気孔が不均一に生じる。このように圧電素子４１，４２，４３，４４と振動伝播部３との接着が不均一になることによって、圧電素子４１，４２，４３，４４から振動伝播部３および光ファイバ２への振動の伝播効率が低下し得る。
　本実施形態によれば、圧電素子４１，４２，４３，４４が押圧部６によって振動伝播部３に押し付けられることによって圧電素子４１，４２，４３，４４が接合層を介して振動伝播部３に均一に接触するようになり、圧電素子４１，４２，４３，４４から振動伝播部３および光ファイバ２への振動の伝播効率が向上する。これにより、交番電圧の大きさに対して光ファイバ２の先端の振動振幅を増大することができるという利点がある。また、押圧部６によって振動伝播部３への圧電素子４１，４２，４３，４４の固定をより安定化することができるという利点がある。
　特に、圧電素子４１，４２，４３，４４の外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを、伸縮振動の腹となる先端部および基端部において押圧部６によって押さえ付けることによって、圧電素子４１，４２，４３，４４の他の部分を押圧部６によって押さえ付ける場合に比べて、圧電素子４１，４２，４３，４４の最大変位位置の振動が振動伝播部３および光ファイバ２により効率良く伝わる。これにより、光ファイバ２の先端の振動振幅をさらに効果的に増大することができるという利点がある。
　また、リード線７Ａ，７Ｂの外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａとの接続位置を押圧部６によって押さえることで、リード線７Ａ，７Ｂと外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａとの接続をより安定的に維持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、圧電素子４１，４２，４３，４４の外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａの先端部および基端部の両方を押圧部６によって押さえ付けることとしたが、これに代えて、図４に示されるように、先端部のみに押圧部６が設けられていてもよく、あるいは、図５に示されるように、基端部のみに押圧部６が設けられていてもよい。光ファイバスキャナ１００を正面から見た構成は、図３Ｂに示される光ファイバスキャナ１の構成と同一である。このようにしても、圧電素子４１，４２，４３，４４の最大変位位置の振動を振動伝播部３および光ファイバ２に効率良く伝えることができる。
　本実施形態においては、押圧部６が、外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａの先端部および基端部のみに設けられていることとしたが、これに代えて、図６に示されるように、外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａの長手方向の全長にわたって設けられ、長手方向の全長にわたって外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを押さえ付けるようになっていてもよい。
　このようにしても、圧電素子４１，４２，４３，４４の外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを、伸縮振動の腹となる先端部および基端部において押圧部６によって押さえ付けることによって、圧電素子４１，４２，４３，４４の最大変位位置の振動を振動伝播部３および光ファイバ２に効率良く伝えることができる。
　さらに、押圧部６が電気絶縁体から形成されている場合には、外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａの全体を覆う押圧部６によって、圧電素子４１，４２，４３，４４を周囲の部材から電気的に絶縁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、押圧部６が、熱収縮チューブまたは環状ゴムのように収縮力を発生する環状の部材からなることとしたが、押圧部６は、外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを径方向内側へ押さえ付けることができる部材であれば、どのような部材であってもよい。
　例えば、押圧部６は、４つの圧電素子４１，４２，４３，４４を振動伝播部３に縛り付ける糸状の部材であってもよい。
　あるいは、押圧部は、図７Ａおよび図７Ｂに示されるように、各圧電素子４１，４２，４３，４４に対応して設けられ、対応する圧電素子４１，４２，４３，４４を径方向内側に押圧する板ばね６１から構成されていてもよい。
　板ばね６１の一端は固定部５に固定されている。板ばね６１の他端部には、外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａに接触し該外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａを押圧する押圧面が形成されている。このようにしても、圧電素子４１，４２，４３，４４が板ばね６１によって振動伝播部３に押し付けられることにより、光ファイバ２の先端を効率的に振動させることができる。
　本実施形態においては、押圧部６が、環状の部材からなり、圧電素子４１，４２，４３，４４の外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａのみを径方向内側へ押さえ付けることとしたが、これに代えて、押圧部６２が、図８Ａから図８Ｃに示されるように、圧電素子４１，４２，４３，４４の先端面および基端面を、光ファイバ２の長手軸に沿う方向に押さえ付けてもよい。
　具体的には、押圧部６２は、振動伝搬部３が貫通する貫通穴６２ａと、貫通穴６２ａよりも大径であり圧電素子４１，４２，４３，４４の端部を受け入れる凹部６２ｂとを有している。したがって、押圧部６２の内面は、貫通穴６２ａの内面と凹部６２ｂの内面とからなる２段の段付形状を有し、貫通穴６２ａと凹部６２ｂとの間に環状の突当面６２ｃが形成されている。圧電素子４１，４２，４３，４４の先端部および基端部は、突当面６２ｃに長手軸に沿う方向にそれぞれ突き当たっている。押圧部６２は、貫通穴６２ａの内周面において振動伝播部３に固定され、凹部６２ｂの内周面および突当面６２ｃにおいて圧電素子４１，４２，４３，４４に固定されている。
　このように、段付きの押圧部６２を用いることで、圧電素子４１，４２，４３，４４の最大変位位置に対して押圧部６２が最適な位置に配置されるように、長手軸に沿う方向において圧電素子４１，４２，４３，４４と押圧部６２とが相互に位置決めされる。これにより、圧電素子４１，４２，４３，４４と押圧部６２との組み立て精度を向上することができ、圧電素子４１，４２，４３，４４の最大変位位置の振動を振動伝播部３および光ファイバ２へさらに効率良く伝えることができる。
　図９Ａから図９Ｃに示されるように、貫通穴６２ａの内周面が振動伝播部３から離間しており、押圧部６２が圧電素子４１，４２，４３，４４のみに固定されていてもよい。
　また、凹部６２ｂの内面形状は、図８Ａから図９Ｃに示されるように、圧電素子４１，４２，４３，４４の外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａに沿う略四角筒状であってもよいが、図１０Ａから図１０Ｃに示されるように、圧電素子４１，４２，４３，４４の側面とも突き当たる形状であってもよい。
　すなわち、押圧部６２の凹部６２ｂの内周面に、圧電素子４１，４２，４３，４４の先端部または基端部の内、外側面４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ側の少なくとも一部分と相補的な形状を有し該少なくとも一部分が嵌合する嵌合凹部６２ｄが形成されていてもよい。
　このようにすることで、長手軸回りの回転方向にも圧電素子４１，４２，４３，４４と押圧部６２とが相互に位置決めされるので、圧電素子４１，４２，４３，４４と押圧部６２との組み立て精度をさらに向上することができる。
　本実施形態においては、振動伝播部３が、四角筒状の部材からなることとしたが、振動伝播部３は、円筒状の部材からなっていてもよい。この場合も、圧電素子４１，４３および圧電素子４２，４４は、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ対向するように、振動伝播部３の外周面に周方向に均等に間隔をあけて固定される。
　本実施形態においては、圧電素子４１，４２，４３，４４が振動伝播部３を介して光ファイバ２の外周面に固定されていることとしたが、これに代えて、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるように、圧電素子４１，４２，４３，４４が光ファイバ２の外周面に直接固定されていてもよい。
　図１１Ａおよび図１１Ｂの変形例においては、光ファイバ２の外周面のうち少なくとも振動伝播部３の内部に配置される部分に、金属コーティング８が施されている。このようにすることで、光ファイバ２と圧電素子４１，４２，４３，４４との接着に半田またはエポキシ系接着剤を使用することができる。また、固定部５を共通のＧＮＤとして機能させることができるように、金属コーティング８を介して固定部５と圧電素子４１，４２，４３，４４が電気的に接続されていてもよい。
１　光ファイバスキャナ
２　光ファイバ
４１，４２，４３，４４　圧電素子
４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ　外側面
６，６１，６２　押圧部
６２ｃ　突当面
６２ｄ　嵌合凹部
７Ａ，７Ｂ　リード線
１０　照明装置
１２　光源（光源部）
２０　光検出部
３０　駆動制御装置（電圧供給部）
１００　観察装置

Claims (10)

  1. 　基端部側から先端部側に長手軸に沿って光を導光し、前記先端部から光を射出する光ファイバと、
    　該光ファイバの外周面に固定され、交番電圧が印加されることによって前記長手軸に沿う方向の伸縮振動を発生する圧電素子と、
    　前記光ファイバの径方向の外側に位置する前記圧電素子の外側面のうち、前記長手軸に沿う方向の前記圧電素子の伸縮振動の腹となる部分を前記径方向の内側に向かって押さえ付ける押圧部とを備える光ファイバスキャナ。
  2. 　前記押圧部が、前記圧電素子の前記外側面のうち、前記長手軸に沿う方向における先端部および基端部のみを押さえ付ける請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
  3. 　前記押圧部が、前記圧電素子の前記外側面のうち、前記長手軸に沿う方向における基端部のみを押さえ付ける請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
  4. 　前記押圧部が、前記圧電素子の前記外側面のうち、前記長手軸に沿う方向における先端部のみを押さえ付ける請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
  5. 　前記押圧部が、前記光ファイバおよび前記圧電素子の周囲に巻かれる環状の部材からなり、
    　前記押圧部の内面に、前記圧電素子の端部が前記長手軸に沿う方向に突き当たる突当面が形成されている請求項２から請求項４のいずれかに記載の光ファイバスキャナ。
  6. 　前記押圧部の前記内面が、前記圧電素子の端部の前記外側面に沿う形状を有する請求項５に記載の光ファイバスキャナ。
  7. 　前記押圧部の内面に、前記圧電素子の端部の内、前記外側面側の少なくとも一部分と相補的な形状を有し、該少なくとも一部分が嵌合する嵌合凹部が形成されている請求項６に記載の光ファイバスキャナ。
  8. 　前記圧電素子の前記外側面に接続され、前記交番電圧を前記圧電素子に供給するリード線を備え、
    　前記押圧部が、前記圧電素子の前記外側面との間に前記リード線を挟むように該外側面を覆う請求項２または請求項３に記載の光ファイバスキャナ。
  9. 　請求項１から請求項８のいずれかに記載の光ファイバスキャナと、
    　前記光ファイバの前記基端部と接続され前記光ファイバに前記光を供給する光源部とを備える照明装置。
  10. 　請求項９に記載の照明装置と、
    　該照明装置から被写体に光が照射されることにより前記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交番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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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020044559A1 (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 オリンパス株式会社 弾性体、光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113390669A (zh) * 2021-06-15 2021-09-14 中国空间技术研究院 一种含冰星壤光热提取装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013244045A (ja) * 2012-05-23 2013-12-09 Olympus Corp 走査型内視鏡装置
JP2015223425A (ja) * 2014-05-29 2015-12-14 オリンパス株式会社 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2016075997A1 (ja) * 2014-11-12 2016-05-19 オリンパス株式会社 走査型内視鏡

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5151065B2 (ja) * 2006-05-19 2013-02-27 コニカミノルタホールディングス株式会社 光スキャナ及び走査型プロジェクタ
CN101923218B (zh) * 2010-08-04 2011-09-21 华中科技大学 单光纤扫描微器件及制备方法和控制方法
JP6057743B2 (ja) * 2013-01-29 2017-01-11 オリンパス株式会社 光走査装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013244045A (ja) * 2012-05-23 2013-12-09 Olympus Corp 走査型内視鏡装置
JP2015223425A (ja) * 2014-05-29 2015-12-14 オリンパス株式会社 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置
WO2016075997A1 (ja) * 2014-11-12 2016-05-19 オリンパス株式会社 走査型内視鏡

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020044559A1 (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 オリンパス株式会社 弾性体、光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置

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