本發(fā)明涉及光纖掃描器、照明裝置以及觀察裝置。

背景技術(shù)：

以往，公知有通過壓電元件的彎曲振動使光纖的出射端移位從而使照明光進行掃描的光纖掃描器(例如，參照專利文獻1。)，其中，光纖對來自光源的光進行引導(dǎo)。

該光纖掃描器形成為：將平板狀的壓電元件固定于使光纖貫穿的四方筒狀的導(dǎo)電性的套圈的四個外表面上，使套圈處于共同的接地電位，通過使電流從固定在從光纖處觀察時位于徑向外方的壓電元件的表面上的引線經(jīng)由壓電元件流向套圈，而驅(qū)動壓電元件。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第5452781號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，在專利文獻1的光纖掃描器中配置有用于將引線固定在壓電元件的表面上的焊料等接合部，尤其在小型的光纖掃描器的情況下，接合部的大小相對于套圈占據(jù)比較大的空間，因此在對周圍進行包圍的框體是金屬制的情況下，由于必須避免框體與接合部的接觸，因而無法縮小框體的內(nèi)徑尺寸，難以實現(xiàn)細徑化。

本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的，其目的在于，提供能夠使框體充分接近壓電元件從而能夠?qū)崿F(xiàn)細徑化的光纖掃描器、照明裝置以及觀察裝置。

用于解決課題的手段

為了達成上述目的，本發(fā)明提供以下的手段。

本發(fā)明的一個方式是一種光纖掃描器，該光纖掃描器具有：光纖，其引導(dǎo)照明光；壓電元件，其配置于該光纖的長度軸方向的中途位置，通過彎曲振動而使光纖的出射端在與長度軸交叉的方向上移位；配線部，其在該壓電元件與所述光纖之間，與所述壓電元件電接合；筒狀的導(dǎo)電性的框體，其具有收納所述壓電元件和所述光纖的內(nèi)孔；以及保持部，其固定該框體和所述壓電元件并且使兩者電導(dǎo)通。

根據(jù)本方式，從配線部供給的電流從壓電元件的光纖側(cè)在厚度方向上流向框體側(cè)，經(jīng)由使框體與壓電元件電導(dǎo)通的保持部而流向框體。由此，能夠使壓電元件以與電流的大小和周期對應(yīng)的形態(tài)、以保持部為振動的波節(jié)而進行彎曲振動，從而使光纖的出射端在與長度軸交叉的方向上移位。在該情況下，由于壓電元件的框體側(cè)的表面與框體的內(nèi)表面為相同電位，因此即使接觸也不會發(fā)生短路，從而能夠使它們充分接近。即，能夠使框體的內(nèi)孔的內(nèi)表面接近壓電元件直至成為允許使光纖的出射端產(chǎn)生期望的振幅的移位所需的壓電元件的振動的間隙，從而能夠?qū)崿F(xiàn)充分的細徑化。

在上述的方式中，也可以是，所述光纖掃描器具有筒狀的由電絕緣材料構(gòu)成的振動傳遞部件，該振動傳遞部件具有供所述光纖貫穿的貫穿孔，相對于所述光纖，在所述振動傳遞部件的外表面上粘接有所述壓電元件。

這樣，壓電元件的彎曲振動經(jīng)由振動傳遞部件傳遞給光纖，能夠使光纖的出射端更可靠地移位。能夠通過由電絕緣材料構(gòu)成的振動傳遞部件而使與各壓電元件連接的配線部彼此絕緣。

并且，在上述方式中，也可以是，在所述振動傳遞部件的與所述壓電元件的粘接面上設(shè)置有收納所述配線部與所述壓電元件的接合部的凹部。

這樣，由于用于使配線部與壓電元件接合的接合部收納在設(shè)置于振動傳遞部件的凹部中，因此防止因接合部的膨脹而導(dǎo)致框體的內(nèi)孔的直徑尺寸被限制，從而能夠?qū)崿F(xiàn)細徑化。

并且，在上述方式中，也可以是，所述配線部呈薄膜狀形成于所述光纖的表面上，所述壓電元件隔著所述配線部與所述光纖接合。

這樣，由于不使振動傳遞部件夾在光纖的表面與壓電元件之間，配線部也由薄膜構(gòu)成，因此將外形尺寸抑制在最小限度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)細徑化。

并且，在上述方式中，也可以是，所述保持部通過從徑向外方朝向內(nèi)方按壓所述框體使其變形而形成的鉚接部。

這樣，通過形成在將包含光纖和壓電元件在內(nèi)的組裝體收納于框體內(nèi)的狀態(tài)下從外部按壓框體使其變形而成的鉚接部，能夠簡易地制造。

并且，在上述方式中，也可以是，所述保持部填充于所述框體與所述壓電元件的間隙的導(dǎo)電性的粘接劑。

這樣，能夠通過在將包含光纖和壓電元件在內(nèi)的組裝體收納于框體內(nèi)的狀態(tài)下僅向框體與壓電元件的間隙填充導(dǎo)電性的粘接劑便形成保持部，能夠簡易地制造。

并且，在上述方式中，也可以是，所述保持部具有貫穿孔和嵌合部，該貫穿孔供所述壓電元件與所述光纖的組裝體嵌合，該嵌合部與所述框體的所述內(nèi)孔嵌合。

這樣，通過使包含壓電元件和光纖在內(nèi)的組裝體貫穿于保持部的貫穿孔并使嵌合部嵌合于框體的內(nèi)孔，能夠簡易地制造。

并且，本發(fā)明的另一方式提供一種照明裝置，該照明裝置具有：光源，其產(chǎn)生照明光；以及上述任意的光纖掃描器，其使來自該光源的照明光進行掃描。

并且，本發(fā)明的另一方式可以具有：上述照明裝置；以及光檢測部，其對通過向被攝體照射來自該照明裝置的照明光而從被攝體返回的返回光進行檢測。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠使框體與壓電元件充分接近從而能夠?qū)崿F(xiàn)細徑化這樣的效果。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的光纖掃描器的縱剖視圖。

圖2是從基端側(cè)觀察圖1的光纖掃描器時的橫剖視圖。

圖3是對構(gòu)成圖1的光纖掃描器的套圈與壓電元件的關(guān)系進行說明的立體圖。

圖4是示出圖1的光纖掃描器的第一變形例的局部橫剖視圖。

圖5是示出圖1的光纖掃描器的第二變形例的橫剖視圖。

圖6是示出圖1的光纖掃描器的第三變形例的光纖的立體圖。

圖7是示出使用了圖6的光纖的光纖掃描器的橫剖視圖。

圖8是示出圖1的光纖掃描器的第四變形例的縱剖視圖。

圖9是示出圖1的光纖掃描器的第四變形例的局部縱剖視圖。

圖10是示出用于圖9的光纖掃描器的保持部的立體圖。

圖11是示出本發(fā)明的一個實施方式的照明裝置的縱剖視圖。

圖12是示出本發(fā)明的一個實施方式的觀察裝置的縱剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式的光纖掃描器1進行說明。

如圖1所示，本實施方式的光纖掃描器1具有：光纖2，其引導(dǎo)照明光；四棱柱狀的套圈(振動傳遞部件)3，其具有供該光纖2貫穿的貫穿孔3a；四個壓電元件4，它們分別固定于該套圈3的四個外表面上；引線5，其向各壓電元件4供給電力；圓筒狀的框體6，其收納壓電元件4、套圈3以及光纖2的組裝體；以及保持部7，其對該框體6和組裝體進行固定。

在光纖2的一端連接有未圖示的光源，另一端連接有將來自光源的照明光射出的出射端2a。

壓電元件4是在平行的兩個電極4a、4b之間夾著壓電材料而構(gòu)成的，極化方向被設(shè)定為沿著厚度方向這一方向。

套圈3由電絕緣性的彈性材料構(gòu)成。在四個壓電元件4中，使配置于隔著套圈3而對置的外表面上的兩個壓電元件4的極化方向一致而由粘接劑固定，以使得成對地產(chǎn)生相同的彎曲振動。由此，兩對壓電元件4能夠分別產(chǎn)生相互垂直的方向的彎曲振動。

如圖3所示，引線5通過導(dǎo)電性粘接劑或焊料而與壓電元件4的粘接于套圈3的一側(cè)的電極4a、4b接合。在圖中，標號5a是引線5的絕緣外皮。并且，標號8是由導(dǎo)電性粘接劑的塊或焊料的凸點(fillet)構(gòu)成的接合部。

在套圈3的四個外表面上分別設(shè)置有凹部9，該凹部9在安裝壓電元件4時能夠在與引線5的接合部8對應(yīng)的位置上收納接合部8。如圖1和圖2所示，在凹部9內(nèi)填充有一部分用于將壓電元件4粘接于套圈3的粘接劑10，從而填埋了凹部9與接合部8之間的間隙。

圓筒狀的框體6由導(dǎo)電性材料構(gòu)成，被設(shè)定為接地電位。并且，框體6在其長度方向的中途位置，在周向上等間隔地四個部位具有貫穿孔6b，該貫穿孔6b在徑向上從內(nèi)孔6a貫穿至框體6的外表面。

保持部7是通過在套圈3與壓電元件4的組裝體收納于框體6的內(nèi)孔6a內(nèi)的狀態(tài)下使從框體6的貫穿孔6b注入到框體6的內(nèi)孔6a的導(dǎo)電性粘接劑11固化而構(gòu)成的。由此，保持部7使組裝體相對于框體6固定并且使壓電元件4的徑向外側(cè)的電極4a(4b)與框體6電導(dǎo)通。

并且，在圖1所示的例子中，保持部7在壓電元件4的長度方向的大致中央處將壓電元件4與框體6接合，該位置是作為壓電元件4的彎曲振動的波節(jié)的位置。

對這樣構(gòu)成的本實施方式的光纖掃描器1的作用進行說明。

要想使本實施方式的光纖掃描器1工作，需要使來自未圖示的電源的照明光入射到光纖2，并使在光纖2內(nèi)引導(dǎo)來的照明光從出射端2a射出。

而且，能夠通過經(jīng)由引線5向壓電元件4的電極4a、4b之間施加振動的電壓，而使壓電元件4根據(jù)電壓的振動的周期和振幅進行彎曲振動。

由于壓電元件4在其彎曲振動的波節(jié)處被保持部7固定于框體6，因此能夠不阻礙振動地進行彎曲振動。

壓電元件4的彎曲振動經(jīng)由彈性體所構(gòu)成的套圈3而傳遞給支承于貫穿孔3a內(nèi)部的光纖2。而且，通過使光纖2彎曲振動，能夠使出射端2a在與長度軸交叉的方向上移位。

由于壓電元件4設(shè)置有兩對，以使得在相互垂直的方向上彎曲振動，因此通過向不同的壓電元件4對施加不同振動模式的電壓來調(diào)節(jié)振動的相位和振幅，能夠使光纖2的出射端2a按照期望的軌跡移位，從而能夠使從出射端2a射出的照明光沿著追隨出射端2a的移動軌跡的軌跡而進行掃描。

在該情況下，根據(jù)本實施方式的光纖掃描器1，由于將引線5與套圈3側(cè)的電極4a(4b)連接，且將框體6設(shè)定為接地電位，因此可以不用擔(dān)心引線5的接合部8與框體6的短路。由于將引線5與壓電元件4接合的接合部8收納于設(shè)置在套圈3上的凹部9內(nèi)，因此也不存在比壓電元件4向徑向外方在物理上突出的部分。

因此，能夠使框體6的內(nèi)孔6a的內(nèi)徑尺寸縮小到不阻礙壓電元件4的彎曲振動的程度。由于壓電元件4的彎曲振動所導(dǎo)致的移位是微米級的，因此能夠?qū)⒖蝮w6的內(nèi)徑和外徑尺寸縮小到極限，從而實現(xiàn)細徑化。

并且，根據(jù)本實施方式，由于將保持部7配置于壓電元件4的長度方向的中途位置，因此與以往使壓電元件4和套圈3支承在其長度方向的端部的情況相比，也能夠縮短光纖掃描器2的長度軸方向的尺寸。由此，在用于內(nèi)窺鏡的插入部的前端的情況下，減小了配置在比關(guān)節(jié)靠前端的位置的硬質(zhì)部分的尺寸，在狹窄的體腔內(nèi)也能夠確保較寬的動作范圍。

另外，在本實施方式中，將壓電元件4分別配置于套圈3的四個面上，通過兩對四個壓電元件4而產(chǎn)生兩個相互垂直的方向的彎曲振動，但也可以取而代之，如圖4所示，僅將兩個壓電元件4固定于套圈3的垂直的兩個面上。

并且，作為套圈3，除了四方筒狀的形態(tài)之外還可以像圖5所示那樣采用具有圓筒狀的形態(tài)的部件。在該情況下，能夠通過粘接劑10將套圈3和壓電元件4穩(wěn)定地固定。能夠高精度地加工圓柱狀的套圈3。

另外，在該情況下，也可以取代兩對四個壓電元件4而采用在相互垂直的方向上彎曲振動的兩個壓電元件4。

并且，在本實施方式中，將套圈3配置于光纖2與壓電元件4之間，但也可以取而代之，如圖6和圖7所示，將壓電元件4直接粘接在光纖2的外周面上。在該情況下，作為配線部取代引線5而像圖6所示那樣預(yù)先在光纖2的外表面上按照在長度軸方向上延伸的細長的圖案在周向上隔著間隔地形成多個由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的薄膜12，通過由導(dǎo)電性粘接劑構(gòu)成的接合部9將壓電元件4粘接于與各薄膜12對應(yīng)的位置即可。

這樣，具有能夠省略套圈3所需的空間并且能夠?qū)崿F(xiàn)進一步的細徑化的優(yōu)點。

作為薄膜12例如可以通過基于電鍍析出處理或濺射法的薄膜形成、導(dǎo)電性粘接劑的涂敷等而形成。薄膜12可以涂布于光纖2的包覆層外表面上，也可以形成于通常用作光纖2的保護層的樹脂涂層的表面上。

并且，在本實施方式中，作為保持部7采用了通過導(dǎo)電性粘接劑11使壓電元件4的電極4a(4b)與框體6電導(dǎo)通且相互在機械上固定的方法，但也可以取而代之，如圖8所示，從外側(cè)向徑向內(nèi)方按壓框體6的一部分而形成鉚接部6c，使與該鉚接部6c對應(yīng)的內(nèi)孔6a內(nèi)表面與壓電元件4的電極4a(4b)緊密接觸而一次性實現(xiàn)兩者的電導(dǎo)通和相互的機械性固定。另外，由于壓電元件4很脆，因此也可以在電極4a、4b表面上粘貼未圖示的導(dǎo)電性膜以分散在鉚接時作用于壓電元件4的應(yīng)力。

并且，作為保持部，也可以如圖9和圖10所示，采用具有嵌合部13a和貫穿孔13b的保持部13，該嵌合部13a與該框體6的內(nèi)孔6a內(nèi)表面嵌合，該貫穿孔13b嵌合有包含壓電元件4和光纖2在內(nèi)的組裝體。由此，也能夠使壓電元件4的長度方向的中途位置相對于框體6固定，能夠縮短光纖掃描器1的軸向長度。

另外，如圖11所示，本實施方式的光纖掃描器1也可以應(yīng)用于具有聚光透鏡14和光源15的照明裝置16，該聚光透鏡14在堵塞框體6的前端開口的位置上使從光纖2的出射端2a射出的照明光會聚，該光源15向光纖2供給照明光。

來自光源15的照明光在從光纖2的出射端2a射出時由聚光透鏡14會聚，能夠使形成在觀察對象上的點光進行掃描。

并且，如圖12所示，本實施方式的光纖掃描器1還可以應(yīng)用于具有受光光纖17和光檢測部18的觀察裝置19，該受光光纖17在框體6的外周沿周向排列有多個，該光檢測部18檢測該受光光纖17所接受的返回光。

通過受光光纖17接受從光纖掃描器1所掃描的點光的掃描位置返回的返回光(反射光或熒光等)并通過光檢測器18檢測其強度。由此，通過使照明光的掃描位置與返回光的強度對應(yīng)地進行存儲，能夠取得觀察對象的圖像。

根據(jù)本實施方式的照明裝置16和觀察裝置19，由于光纖掃描器1構(gòu)成為極細徑，因此作為照明裝置16和觀察裝置19也能夠構(gòu)成為極細徑，還能夠容易地導(dǎo)入到血管等較細的器官內(nèi)而進行照明或觀察。

標號說明

1：光纖掃描器；2：光纖；2a：出射端；3：套圈(振動傳遞部件)；3a：貫穿孔；4：壓電元件；5：引線(配線部)；6：框體；6a：內(nèi)孔；6c：鉚接部；7：保持部；8：接合部；9：凹部；11：導(dǎo)電性粘接劑(粘接劑)；12：薄膜(配線部)；13a：嵌合部；13b：貫穿孔；15：光源；16：照明裝置；18：光檢測部；19：觀察裝置。