WO2018051439A1 - 光ファイバスキャナ、照明装置および観察装置 - Google Patents

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博一 横田
靖明 葛西
博士 鶴田
卓志 安見
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber scanner, an illumination device, and an observation device.
  • An optical fiber scanner is known in which the tip of an optical fiber is vibrated by the vibration of a piezoelectric element, and light emitted from the tip of the optical fiber is scanned on a subject (for example, see Patent Document 1).
  • the optical fiber scanner of Patent Document 1 includes an actuator in which four piezoelectric elements are bonded so as to surround the optical fiber, and wiring for supplying electric power is connected to each piezoelectric element.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an optical fiber scanner, an illumination device, and an observation device that can accurately position a wiring with respect to a piezoelectric element and improve assemblability. It is intended to provide.
  • One aspect of the present invention includes an optical fiber that guides light, a through-hole that penetrates the optical fiber, a vibration transmission member that transmits vibration to the optical fiber, and an outer peripheral surface of the vibration transmission member And at least one piezoelectric element that vibrates the distal end portion of the optical fiber, a fixing portion that is provided on the proximal end side of the vibration transmitting member and fixes the optical fiber, and a wiring that applies a voltage to the piezoelectric element.
  • a tubular wiring holding member that is integrally formed in a state extending in the longitudinal axis direction and covers at least a part of the base end side of the piezoelectric element, and the wiring holding member connects the wiring to the outer peripheral surface of the piezoelectric element. It is an optical fiber scanner which has a contact part which contacts and fixes.
  • the cylindrical wiring holding member that is integrated with the wiring in advance is formed on the vibration transmission member to which the piezoelectric element is attached.
  • the wiring can be accurately positioned with respect to each piezoelectric element. Further, the wiring can be easily installed and fixed to the piezoelectric element, and the assemblability of the optical fiber scanner can be improved.
  • the wiring holding member may be made of a heat-shrinkable material or a light-shrinkable material. In this way, the wiring can be easily and firmly fixed to the piezoelectric element simply by thermal contraction or light contraction of the wiring holding member after positioning the wiring with respect to the piezoelectric element.
  • At least a part of the base end side of the wiring holding member may be made of a material having a hardness higher than that of the tip side portion of the wiring holding member.
  • the fixing portion may be integrally formed with the wiring holding member.
  • Another aspect of the present invention is an illumination that includes a light source, the optical fiber scanner according to any one of the above that scans light from the light source, and a condensing lens that collects the light scanned by the optical fiber scanner.
  • Another aspect of the present invention is an observation apparatus including the above-described illumination device and a light detection unit that detects return light from the subject when the subject is irradiated with light by the illumination device. .
  • the wiring can be accurately positioned with respect to the piezoelectric element and the assemblability can be improved.
  • FIG. 2A is a longitudinal cross-sectional view which shows the observation apparatus and illumination device which concern on one Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the optical fiber scanner which concerns on one Embodiment of this invention with which the observation apparatus of FIG. 1 is equipped. It is a perspective view which shows the wiring holding member with which the optical fiber scanner of FIG. 2A is equipped.
  • 2B is a cross-sectional view of the optical fiber scanner of FIG. 2A cut along line AA.
  • FIG. It is the elements on larger scale which show the modification of the optical fiber scanner of FIG. 2A.
  • 3B is a cross-sectional view of the optical fiber scanner of FIG. 3A cut along line AA.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an observation apparatus and an illumination apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a longitudinal sectional view showing an optical fiber scanner according to the embodiment of the present invention provided in the observation apparatus of FIG. 2B is a perspective view showing a wiring holding member provided in the optical fiber scanner of FIG. 2A
  • FIG. 2C is a cross-sectional view of the optical fiber scanner of FIG. 2A cut along line AA.
  • the observation device 1 drives and controls the illumination device 2 that irradiates the subject with illumination light, the light detection unit 3 that detects return light returning from the subject, and the illumination device 2. And a control unit 7 for performing the above operation.
  • the illuminating device 2 includes a light source 5, an optical fiber scanner 11 that scans light from the light source 5, and an illumination that is disposed on the tip side of the optical fiber scanner 11 and emitted from the optical fiber scanner 11.
  • a condensing lens 6 that condenses light and an elongated cylindrical frame body 8 that houses the optical fiber scanner 11 and the condensing lens 6 are provided.
  • the optical fiber scanner 11 is a quadrangular prism having an optical fiber 10 that guides light from the light source 5 and emits it from the tip, and a through-hole 17 that penetrates the optical fiber 10.
  • An elastic portion (vibration transmitting member) 14 made of a conductive elastic material, four piezoelectric elements 12 disposed on the outer peripheral surface of the elastic portion 14, and provided on the proximal end side of the elastic portion 14, fix the optical fiber 10.
  • the fixing part 13 to be provided is provided.
  • the optical fiber scanner 11 also has a cylindrical wiring tube (wiring holding unit) in which wirings 22 for supplying an alternating voltage to each piezoelectric element 12 are integrally formed so as to extend in the longitudinal axis direction. Member) 16. Specifically, four wires 22 corresponding to each of the four piezoelectric elements 12 arranged on the outer peripheral surface of the elastic portion 14 are arranged on the inner peripheral surface of the tube 16 with wiring at intervals of 90 ° in the circumferential direction. It is arranged so as to extend in the longitudinal axis direction with a gap. As shown in FIG. 2B, a conductive wire 25 is attached to the tip of each wiring 22, and the wiring 22 is electrically connected to the outer peripheral surface of the corresponding piezoelectric element 12 via this conductive wire 25. It has become.
  • a voltage is applied to each piezoelectric element 12 from a wiring 22 arranged on the outer peripheral surface thereof.
  • the longitudinal direction of the optical fiber scanner 11 is the Z-axis direction and the two radial directions of the optical fiber scanner 11 are the X-axis direction and the Y-axis direction, they are opposed to the X-axis direction.
  • An A-phase alternating voltage is applied to the two pairs of piezoelectric elements 12 arranged, and a B-phase alternating voltage is applied to the two pairs of piezoelectric elements 12 arranged opposite to each other in the Y-axis direction.
  • the elastic portion 14 is bent and vibrated by applying an alternating voltage to each piezoelectric element 12, and the vibration is transmitted to the optical fiber 10 through the elastic portion 14 to emit illumination light.
  • the injection end is displaced in a direction intersecting the longitudinal axis and vibrates.
  • the piezoelectric element 12 is made of, for example, a piezoelectric ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT).
  • PZT lead zirconate titanate
  • FIG. 2C a description will be given of a case where a total of four plate-like piezoelectric elements 12 are adhered to four outer peripheral surfaces of an elastic portion 14 having a quadrangular cross section with an adhesive 20.
  • the piezoelectric element 12 is not limited to four flat plate-like elements.
  • a single element or two piezoelectric elements 12 that are capable of generating vibration in two axial directions and formed in a U shape or an L shape. It may be used.
  • the elastic portion 14 is a quadrangular columnar member having a through hole 17 that penetrates the optical fiber 10 in the longitudinal axis direction, and is made of a conductive elastic material.
  • the elastic part 14 is arrange
  • the elastic portion 14 is described as a quadrangular prism-shaped member, but is not limited to this, and any shape can be used as long as the piezoelectric element 12 capable of generating biaxial vibration can be bonded.
  • a polygonal column shape or a cylindrical shape may be used.
  • the fixing portion 13 is a substantially annular conductive member having a central hole having a square cross section, and the elastic portion 14 positioned on the base end side with respect to the piezoelectric element 12 is fitted in the central hole. It is fixed by the adhesive 20 in the combined state.
  • four wiring grooves 23 extending in the longitudinal axis direction are provided on the outer peripheral surface of the fixing portion 13 at intervals of 90 ° in the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface of the fixed part 13 is fixed to the inner wall of the frame body 8, the elastic part 14 is supported by the fixed part 13 in a cantilever shape, and the tip of the optical fiber 10 is a piece with the tip as a free end. It is supported by the elastic portion 14 in a cantilever shape.
  • a GND line 24 is connected to the base end side of the elastic portion 14.
  • the tube with wiring 16 when the tube with wiring 16 is covered from the proximal end side of the optical fiber 10 toward the distal end side so as to cover the fixing portion 13, the inner peripheral surface of the tube with wiring 16 is covered.
  • the arranged wiring 22 is accommodated in a wiring groove 23 provided in the fixing portion 13. This prevents the wires 22 from contacting each other.
  • a contact region (contact portion) 18 is provided that contacts and fixes the lead wire 25 attached to the tip of the wire 22 to the outer peripheral surface of the corresponding piezoelectric element 12.
  • the tube with wiring 16 is formed of a stretchable material. Specifically, it is formed of a heat-shrinkable tube that shrinks when heated, or a light-shrinkable tube that shrinks when irradiated with near infrared light or the like.
  • a material of the heat shrinkable tube for example, polyolefin-based, fluorine-based, or silicon-based resin can be used.
  • a material of the light shrinkable tube for example, isopropylacrylamide can be used.
  • the tube with wiring 16 may be formed of a permeable material so that the correspondence can be visually confirmed when positioning the wiring 22 to the corresponding piezoelectric element 12.
  • a mark for positioning the wiring 22 and the piezoelectric element 12 may be provided on the outer peripheral surface of the tube with wiring 16.
  • the wiring 22 and the GND line 24 are formed from a conductive wire (for example, copper, aluminum, etc.).
  • the base end side of each wiring 22 and the GND line 24 is connected to the control unit 7, and the light source 5 is connected to the base end of the optical fiber 10.
  • the wiring 22 is covered with an insulating thin film that electrically insulates the wiring 22 from the surroundings, except for the conductive wire 25 electrically connected to the piezoelectric element 12.
  • the influence which the wiring 22 receives from an external electric field can be reduced by coat
  • the control unit 7 is operated to supply illumination light from the light source 5 to the optical fiber 10 and to the piezoelectric element 12 via the wiring 22 with a predetermined amount. An alternating voltage having a driving frequency is applied.
  • Return light from the subject is received by a light receiving optical fiber (not shown), and its intensity is detected by the light detection unit 3.
  • the control unit 7 causes the light detection unit 3 to detect the return light in synchronization with the scanning period of the illumination light, and generates an image of the subject by associating the detected intensity of the return light with the scanning position of the illumination light.
  • the generated image is output to a display (not shown) and displayed on the display.
  • the manufacturing method of the optical fiber scanner 11 which concerns on this embodiment is demonstrated.
  • a predetermined range on the distal end side of the optical fiber 10 is passed through the through hole 17 of the elastic portion 14 in the longitudinal axis direction.
  • a total of four plate-like piezoelectric elements 12 are bonded to each of the four surfaces of the quadrangular columnar elastic portion 14 with an adhesive 20.
  • the elastic portion 14 located on the base end side with respect to the piezoelectric element 12 is fixed by the adhesive 20 in a state where the elastic portion 14 is fitted in the central hole of the fixing portion 13.
  • a GND line 24 is connected to the base end portion of the elastic portion 14.
  • the tube 16 with wiring having stretchability made of a heat-shrinkable material is covered from the proximal end side to the distal end side of the optical fiber.
  • the tube 16 with wiring and covering the outer periphery of the fixed portion 13 at least the portion of the outer peripheral surface on the base end side of the piezoelectric element 12 is covered.
  • the conducting wire 25 of the four wirings 22 installed at intervals of 90 ° in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the tube with wiring 16 is arranged on the outer peripheral surface of the four piezoelectric elements 12 respectively.
  • the tube 16 with wiring is positioned while rotating in the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface of the fixed portion 13 is provided with four wiring grooves 23 extending in the longitudinal axis direction with an interval of 90 ° in the circumferential direction.
  • the surface of the tube with wiring 16 is uniformly heated at a predetermined temperature, and the tube with wiring 16 is thermally contracted in the radial direction. Due to this thermal contraction, the wiring 22 is joined to the piezoelectric element 12.
  • the adhesive 20 thinly on the inner peripheral surface of the tube 16 with wiring, the adhesive 20 can be melted by heat and bonded and fixed instantaneously.
  • the tube 16 with wiring it is good also as using the light shrinkable tube which can be light-shrinked by light irradiation instead of a heat shrinkable tube.
  • each piezoelectric element 12 is provided.
  • the wiring 22 can be accurately positioned, and the wiring 22 can be easily installed and fixed. Thereby, the assembly property of the optical fiber scanner 11 can be improved.
  • the wiring 22 can be easily adhered and fixed to the piezoelectric element 12 by the heat shrinkage or light-shrinkage of the tube with wiring 16.
  • the outer peripheral surface of the piezoelectric element 12 is covered and fixed tightly.
  • the wiring tube 16 is contracted to connect the wiring 22 and the piezoelectric element 12. May be fixed, and the tube with wiring 16 may be fitted into the central hole of the fixing portion 13 and joined by the adhesive 20, and the design can be changed as appropriate according to the purpose.
  • the wire-equipped tube 16 may have a hard part 19 made of a hard material made of metal or resin and having a part of the proximal end higher in hardness than the other part.
  • a tool such as tweezers
  • the portion of the rigid portion 19 of the tube with wiring 16 is gripped with a tool such as tweezers, so that other portions having the stretchability of the tube with wiring 16 can be obtained. Deformation and damage can be prevented, and damage and disconnection of the wiring 22 arranged in the wired tube 16 can be prevented.
  • attachment to the outer peripheral surface of the piezoelectric element 12 of the tube 16 with wiring can be performed simply and easily.
  • an annular pressing portion (pressing member) 26 made of an elastic material such as rubber that presses the contact region 18 where the conducting wire 25 is disposed against the outer peripheral surface of the piezoelectric element 12 is further provided. It is good also as providing. By doing in this way, the wiring 22 and the piezoelectric element 12 can be closely_contact
  • the adhesion between the piezoelectric element 12 and the wiring 22 can be further improved by adding the adhesion and fixing by the elastic force of the pressing portion to the adhesion and fixing of the wiring 22 to the piezoelectric element 12 due to the contraction of the tube with wiring 16. it can.
  • the fixing portion 13 ′ may be fitted in advance to the outer peripheral surface of the wired tube 16 and may be integrally formed. By doing in this way, the assembly property of the optical fiber scanner 11 can be improved compared with what provided the fixing

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Abstract

圧電素子に対し精度よく配線を位置決めし、組立性を向上させ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。本発明に係る光ファイバスキャナ（１１）は、光を導光する光ファイバ（１０）と、光ファイバ（１０）を貫通させる貫通孔（１７）を有し、光ファイバ（１０）の先端部に振動を伝達する振動伝達部材（１４）と、振動伝達部材（１４）の外周面に配置され、光ファイバ（１０）の先端部を振動させる少なくとも１つの圧電素子（１２）と、振動伝達部材（１４）の基端側に設けられ、光ファイバ（１０）を固定する固定部（１３）と、圧電素子（１２）に電圧を印加する配線（２２）が長手軸方向に延びる状態に一体形成され、圧電素子（１２）の少なくとも基端側の一部を被覆する筒状の配線保持部材（１６）とを備える。配線保持部材（１６）は、配線（２２）を圧電素子（１２）の外周面に接触固定させる接触部（１８）を有する。

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。
　光ファイバの先端を圧電素子の振動によって振動させ、光ファイバの先端から射出させる光を被写体において走査させる光ファイバスキャナが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　特許文献１の光ファイバスキャナは、光ファイバを取り囲むように４枚の圧電素子が接着されたアクチュエータを備え、それぞれの圧電素子には、電力を供給するための配線が接続されている。
特開第２０１０－９７０８３号公報
　特許文献１の光ファイバスキャナでは、図７に示されるように、４枚の圧電素子の外面のそれぞれに配線が設置されているが、これら圧電素子間の間隔が狭いため、圧電素子に配線を貼り付ける作業が困難となる場合がある。また、２本の配線の導通箇所同士が接触してショートしてしまうと、アクチュエータが正常に動作できなくなる不都合がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、圧電素子に対して精度よく配線を位置決めすることができ、組立性を向上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している。
　本発明の一態様は、光を導光する光ファイバと、該光ファイバを貫通させる貫通孔を有し、前記光ファイバに振動を伝達する振動伝達部材と、該振動伝達部材の外周面に配置され、前記光ファイバの先端部を振動させる少なくとも１つの圧電素子と、前記振動伝達部材の基端側に設けられ、前記光ファイバを固定する固定部と、前記圧電素子に電圧を印加する配線が長手軸方向に延びる状態に一体形成され、前記圧電素子の少なくとも基端側の一部を被覆する筒状の配線保持部材とを備え、該配線保持部材が、前記配線を前記圧電素子の外周面に接触固定させる接触部を有する光ファイバスキャナである。
　本態様によれば、複数の圧電素子のそれぞれに配線を固定設置する際に、配線があらかじめ組み込まれて一体に形成された筒状の配線保持部材を圧電素子が貼付された振動伝達部材の上から被せることで、各圧電素子に対して配線を正確に位置決めすることができる。また、配線を圧電素子に対して容易に設置固定することができ、光ファイバスキャナの組立性を向上させることができる。また、配線保持部材を固定部の上から被せるか、または固定部の中央孔内に挿通させるかを選択することができ、目的に応じて適宜設計変更することできる。
　上記態様においては、前記配線保持部材が、熱収縮性材料または光収縮性材料からなっていてもよい。
　このようにすることで、圧電素子に対して配線を位置決めした後に配線保持部材を熱収縮または光収縮させるだけで、配線を圧電素子に対して容易に密着固定することができる。
　上記態様においては、前記接触部を前記圧電素子の外周面に対して押圧する円環状の弾性材料からなる押圧部材をさらに備えていてもよい。
　このようにすることで、押圧部材の弾発力により配線が組み込まれた配線保持部材の接触部を圧電素子に押圧することで、配線と圧電素子との密着性をさらに高めることができる。
　上記態様においては、前記配線保持部材の少なくとも基端側の一部が、該配線保持部材の先端側部分よりも硬度の高い材料で構成されていてもよい。
　このようにすることで、光ファイバスキャナを組み立てる際には、配線保持部材における硬度の高い部分をピンセット等の工具で把持することで、配線保持部材の圧電素子外周面への取り付けを容易に行うことができる。また、配線保持部材の伸縮性を有する部分の変形や、配線保持部材に内蔵された配線の損傷を防ぐことができる。
　上記態様においては、前記固定部が、前記配線保持部材に一体形成されていてもよい。
　このようにすることで、あらかじめ固定部を配線保持部材と一体形成することにより、固定部が別個独立して設けられているものに比べ、光ファイバスキャナの組立性を向上させることができる。
　本発明の他の態様は、光源と、該光源からの光を走査する上記いずれかに記載の光ファイバスキャナと、該光ファイバスキャナにより走査された光を集光する集光レンズとを備える照明装置である。
　また、本発明の他の態様は、上記記載の照明装置と、該照明装置により被写体に光が照射されたときに、該被写体からの戻り光を検出する光検出部とを備える観察装置である。
　本発明によれば、圧電素子に対して精度よく配線を位置決めすることができ、組立性を向上させ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観察装置および照明装置を示す縦断面図である。 図１の観察装置に備えられる本発明の一実施形態に係る光ファイバスキャナを示す縦断面図である。 図２Ａの光ファイバスキャナに備えられる配線保持部材を示す斜視図である。 図２Ａの光ファイバスキャナを線Ａ－Ａに沿って切断した横断面図である。 図２Ａの光ファイバスキャナの変形例を示す部分拡大図である。 図３Ａの光ファイバスキャナを線Ａ－Ａに沿って切断した横断面図である。 図２Ｂの配線保持部材の第１の変形例を示す部分拡大図である。 図２Ｂの配線保持部材の第２の変形例を示す部分拡大図である。 図２Ｂの配線保持部材の第３の変形例を示す部分拡大図である。 従来技術に係る光ファイバスキャナを示す縦断面図である。
　本発明の実施形態に係る光ファイバスキャナ１１、照明装置２および観察装置１について図面を参照して以下に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る観察装置および照明装置を示す縦断面図であり、図２Ａは、図１の観察装置に備えられる本発明の実施形態に係る光ファイバスキャナを示す縦断面図、図２Ｂは、図２Ａの光ファイバスキャナに備えられる配線保持部材を示す斜視図、図２Ｃは、図２Ａの光ファイバスキャナを線Ａ－Ａに沿って切断した横断面図である。
　本実施形態に係る観察装置１は、図１に示されるように、照明光を被写体に照射する照明装置２と、被写体から戻る戻り光を検出する光検出部３と、照明装置２を駆動制御する制御部７とを備えている。
　本実施形態に係る照明装置２は、光源５と、該光源５からの光を走査する光ファイバスキャナ１１と、光ファイバスキャナ１１よりも先端側に配置され、光ファイバスキャナ１１から射出された照明光を集光させる集光レンズ６と、光ファイバスキャナ１１および集光レンズ６を収納する細長い筒状の枠体８とを備えている。
　光ファイバスキャナ１１は、図１および図２Ａに示されるように、光源５からの光を導光し先端から射出させる光ファイバ１０と、該光ファイバ１０を貫通させる貫通孔１７を有する四角柱状の導電性の弾性材料からなる弾性部（振動伝達部材）１４と、該弾性部１４の外周面に配置された４つの圧電素子１２と、弾性部１４基端側に設けられ、光ファイバ１０を固定する固定部１３とを備えている。
　図２Ｂに示されるように、光ファイバスキャナ１１はまた、各圧電素子１２に交番電圧を供給するための配線２２が長手軸方向に延びる状態に一体形成された筒状の配線付チューブ（配線保持部材）１６を備えている。具体的には、この配線付チューブ１６の内周面には、弾性部１４の外周面に配置された４つの圧電素子１２のそれぞれに対応する４本の配線２２が、周方向に９０°間隔をあけて長手軸方向に延びる状態に配置されている。図２Ｂに示されるように、各配線２２の先端にはそれぞれ導線２５が取り付けられており、この導線２５を介して対応する圧電素子１２の外周面に配線２２が電気的に接続されるようになっている。
　各圧電素子１２には、その外周面に配置される配線２２から電圧が印加されるようになっている。具体的には、光ファイバスキャナ１１の長手軸方向をＺ軸方向とし、光ファイバスキャナ１１の互いに直交する２つの径方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とした場合、Ｘ軸方向に対向して配置されている２枚一対の圧電素子１２にはＡ相の交番電圧が印加され、Ｙ軸方向に対向して配置されている２枚一対の圧電素子１２にはＢ相の交番電圧が印加される。弾性部１４は、各圧電素子１２に対する交番電圧の印加によって屈曲振動させられるようになっており、その振動が弾性部１４を介して光ファイバ１０に伝達され、照明光を射出する光ファイバ１０の射出端が、長手軸に交差する方向に変位させられて振動するようになっている。
　圧電素子１２は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックス材料から形成されている。本実施形態では、図２Ｃに示されるように、断面四角形状の弾性部１４の４つの外周面に、合計４枚の平板状の圧電素子１２が接着剤２０により接着されたものについて説明しているが、圧電素子１２としては、４枚の平板状のものに限られず、例えば、単体または２枚で２軸方向の振動の発生が可能な、Ｕ字状やＬ字状に形成したものを用いてもよい。
　弾性部１４は、長手軸方向に光ファイバ１０を貫通させる貫通孔１７を有する四角柱状の部材であり、導電性を有する弾性材料からなる。弾性部１４は、図２Ａに示されるように、光ファイバ１０の先端から基端側に長手軸方向に沿った途中位置に配置されている。
　なお、本実施形態では、弾性部１４は四角柱状の部材について説明しているが、これに限られるものではなく、２軸方向の振動の発生が可能な圧電素子１２を接着できる形状であれば、多角柱形状や円筒形状のものを用いても構わない。
　固定部１３は、図２Ｃに示されるように、断面正方形状の中央孔を有する略円環状の導電性部材であり、圧電素子１２よりも基端側に位置する弾性部１４を中央孔に嵌合させた状態で接着剤２０により固定されている。固定部１３の外周面には、図２Ｃに示されるように、周方向に９０°間隔をあけて長手軸方向に延びる４つの配線溝２３が設けられている。
　固定部１３の外周面は、枠体８の内壁に固定されており、弾性部１４は片持ち梁状に固定部１３によって支持され、光ファイバ１０の先端部は、先端を自由端とする片持ち梁状に弾性部１４によって支持されている。
　弾性部１４の基端側にはＧＮＤ線２４が接続されている。
　図２Ａおよび図２Ｃに示されるように、配線付チューブ１６を光ファイバ１０の基端側から固定部１３を覆う状態で先端側に向けて被せたときに、配線付チューブ１６の内周面に配置された配線２２が、固定部１３に設けた配線溝２３内に収容される。これにより、配線２２同士が互いに接触しないようになっている。
　配線付チューブ１６の先端には、配線２２の先端に取り付けられた導線２５を、対応する圧電素子１２の外周面に接触固定させる接触領域（接触部）１８が設けられている。
　配線付チューブ１６は、伸縮性を有する材料から形成される。具体的には、加熱することによって収縮する熱収縮チューブや、近赤外光照射等により収縮する光収縮チューブにより形成されている。熱収縮チューブの材料としては、例えば、ポリオレフィン系、フッ素系、シリコン系の樹脂を用いることができる。また、光収縮チューブの材料としては、例えば、イソプロピルアクリルアミド等を用いることができる。
　配線付チューブ１６は、配線２２を対応する圧電素子１２に位置決めする際に、対応関係が目視確認できるよう、透過性のある材料から形成されていることとしてもよい。あるいは、配線付チューブ１６の外周面に、配線２２と圧電素子１２の位置決めを行うための目印が設けられていることとしてもよい。
　配線２２およびＧＮＤ線２４は、導電性を有する線材（例えば、銅、アルミニウム等）から形成されている。
　各配線２２およびＧＮＤ線２４の基端側は制御部７に接続されており、光源５は光ファイバ１０の基端に接続されている。
　配線２２は、圧電素子１２に電気的に接続される導線２５を除き、配線２２を周囲から電気的に絶縁する絶縁薄膜によって被覆されている。なお、導線２５の部分を除いて配線２２を絶縁部材により被覆することで、配線２２が外部の電界から受ける影響を低減することができる。
　固定部１３が絶縁体により形成されている場合には、配線２２を絶縁薄膜により被覆しなくてもかまわない。
　このように構成された本実施形態に係る光ファイバスキャナ１１、照明装置２および観察装置１の作用について以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置１を用いて被写体を観察するには、制御部７を作動させ、光源５から光ファイバ１０に照明光を供給させるとともに、配線２２を介して圧電素子１２に所定の駆動周波数を有する交番電圧を印加させる。
　各圧電素子１２のうち、Ｘ軸方向に対向して配置されている２枚一対の圧電素子１２にＡ相の交番電圧を印加することにより、一方の圧電素子１２を長さ方向に伸張させ、他方の圧電素子１２を長さ方向に収縮させる。これにより、光ファイバ１０の先端をＸ軸方向に振動し、先端から射出される照明光がＸ方向に直線的に走査される。
　同様に、Ｙ軸方向に対向して配置されている２枚一対の圧電素子１２にＢ相の交番電圧を印加することにより、一方の圧電素子１２を長さ方向に伸張させ、他方の圧電素子１２を長さ方向に収縮させる。これにより、光ファイバ１０の先端がＹ軸方向に振動し、先端から射出される照明光がＹ方向に直線的に走査される。
　被写体からの戻り光は、図示しない受光用光ファイバによって受光され、その強度が光検出部３により検出される。制御部７は、照明光の走査周期と同期して光検出部３に戻り光を検出させ、検出された戻り光の強度を照明光の走査位置と対応付けることによって被写体の画像を生成する。生成された画像は、図示しないディスプレイに出力され、該ディスプレイに表示される。
　続いて、本実施形態に係る光ファイバスキャナ１１の製造方法について説明する。
　まず、弾性部１４の貫通孔１７内に、光ファイバ１０の先端側の所定の範囲を長手軸方向に貫通させる。そして、四角柱状の弾性部１４の四面のそれぞれに、合計４枚の平板状の圧電素子１２を接着剤２０により接着する。その後、圧電素子１２よりも基端側に位置する弾性部１４を固定部１３の中央孔に嵌合させた状態で接着剤２０により固定する。弾性部１４の基端部には、ＧＮＤ線２４が接続される。
　次に、光ファイバの基端側から先端側に向けて熱収縮性材料からなる伸縮性を有する配線付チューブ１６を被せてゆく。このとき、配線付チューブ１６を引き伸ばして固定部１３の外周に被せながら、圧電素子１２の少なくとも基端側の外周面の部分を被覆する。
　そして、配線付チューブ１６の内周面に周方向に９０°間隔をあけて設置された４本の配線２２の導線２５が、それぞれ４枚の圧電素子１２の外周面上に配置されるように配線付チューブ１６を周方向に回転させながら位置決めする。このとき、図２Ｃに示されるように、固定部１３の外周面には、周方向に９０°間隔をあけて長手軸方向に延びる４つの配線溝２３が設けられているので、４本の配線２２が、それぞれ配線溝２３内に収容されるように位置決めされると、配線２２がちょうど圧電素子１２の外周面上に配置されることとなる。配線溝２３内に配線２２が収容されることで、配線２２同士の接触を防ぐことができる。
　その後、配線付チューブ１６の表面を満遍なく所定の温度で加熱して配線付チューブ１６を径方向に熱収縮させる。この熱収縮により、圧電素子１２に配線２２が接合される。このとき、配線付チューブ１６の内周面に接着剤２０を薄く塗布しておくことで、熱により接着剤２０を溶融させて瞬時に接着固定することができる。なお、弾性部１４や固定部１３として、耐熱部材を選択することにより、圧電素子１２への熱ダメージを低減することが可能である。
　なお、配線付チューブ１６としては、熱収縮チューブの代わりに、光の照射により光収縮可能な光収縮チューブを用いることとしてもよい。
　このように、複数の圧電素子１２のそれぞれに配線２２を固定設置する際に、配線２２があらかじめ組み込まれて一体に形成された筒状の配線付チューブ１６を用いることで、各圧電素子１２に対して配線２２を正確に位置決めすることができ、容易に配線２２を設置固定することができる。これにより、光ファイバスキャナ１１の組立性を向上させることができる。
　また、配線付チューブ１６として熱収縮チューブや光収縮チューブを用いることで、配線付チューブ１６の熱収縮または光収縮により、配線２２を圧電素子１２に対して容易に密着固定することができる。
　なお、本実施形態においては、配線付チューブ１６を引き伸ばして固定部１３の外周に被せながら、圧電素子１２の少なくとも基端側の外周面の部分を被覆して密着固定することとしたが、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、あらかじめ圧電素子１２の外周面に配線付チューブ１６を被せて配線２２と圧電素子１２とを位置決めした後に、配線付チューブ１６を収縮させて配線２２と圧電素子１２とを固定しておき、配線付チューブ１６を固定部１３の中央孔内に嵌合して接着剤２０により接合することにしてもよく、目的に応じて適宜設計変更することができる。
　配線付チューブ１６は、図４に示されるように、その基端側の一部分が他の部分より硬度の高い、金属製または樹脂製の硬質材料からなる硬性部１９を有することとしてもよい。
　このようにすることで、光ファイバスキャナ１１を組み立てる際に、配線付チューブ１６の硬性部１９の部分をピンセット等の工具で把持することで、配線付チューブ１６の伸縮性を有するその他の部分の変形や損傷を防ぐことができ、配線付チューブ１６に配置された配線２２の損傷や断絶を防ぐことができる。また、配線付チューブ１６の圧電素子１２の外周面への取り付けを簡便容易に行うことができる。
　また、図５に示されるように、導線２５が配置された接触領域１８を圧電素子１２の外周面に対して押圧するゴム等の弾性材料からなる円環状の押圧部（押圧部材）２６をさらに備えることとしてもよい。
　このようにすることで、押圧部２６の弾発力により配線付チューブ１６の接触領域１８を圧電素子１２に押圧することで、配線２２と圧電素子１２とを密着させることができる。
　また、配線付チューブ１６の収縮による配線２２の圧電素子１２への密着固定に、押圧部の弾発力による密着固定が加わることにより、圧電素子１２と配線２２との固定性をさらに高めることができる。
　また、図６に示されるように、配線付チューブ１６の外周面に固定部１３’をあらかじめ嵌合して一体形成された構成としてもよい。
　このようにすることで、別個独立して固定部１３が設けられたものに比べ、光ファイバスキャナ１１の組立性を向上させることができる。
　１　観察装置
　２　照明装置
　５　光源
　１０　光ファイバ
　１１　光ファイバスキャナ
　１２　圧電素子
　１３，１３’　固定部
　１４　弾性部（振動伝達部材）
　１６　配線付チューブ（配線保持部材）
　２２　配線
　２６　押圧部（押圧部材）

Claims (7)

  1. 　光を導光する光ファイバと、
    　該光ファイバを貫通させる貫通孔を有し、前記光ファイバに振動を伝達する振動伝達部材と、
    　該振動伝達部材の外周面に配置され、前記光ファイバの先端部を振動させる少なくとも１つの圧電素子と、
    　前記振動伝達部材の基端側に設けられ、前記光ファイバを固定する固定部と、
    　前記圧電素子に電圧を印加する配線が長手軸方向に延びる状態に一体形成され、前記圧電素子の少なくとも基端側の一部を被覆する筒状の配線保持部材とを備え、
    　該配線保持部材が、前記配線を前記圧電素子の外周面に接触固定させる接触部を有する光ファイバスキャナ。
  2. 　前記配線保持部材が、熱収縮性材料または光収縮性材料からなる請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
  3. 　前記接触部を前記圧電素子の外周面に対して押圧する円環状の弾性材料からなる押圧部材をさらに備える請求項１または請求項２に記載の光ファイバスキャナ。
  4. 　前記配線保持部材の少なくとも基端側の一部が、該配線保持部材の他の部分よりも硬度の高い材料で構成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ファイバスキャナ。
  5. 　前記固定部が、前記配線保持部材に一体形成されている請求項１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. 　光源と、
    　該光源からの光を走査する請求項１から請求項５のいずれかに記載の光ファイバスキャナと、
    　該光ファイバスキャナにより走査された光を集光する集光レンズとを備える照明装置。
  7. 　請求項６に記載の照明装置と、
    　該照明装置により被写体に光が照射されたときに、該被写体からの戻り光を検出する光検出部とを備える観察装置。
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