(57)【要約】  光ファイバ走査装置１０は、筐体１１と、光を出射する光ファイバ１３と、光ファイバ１３に配設されている磁石１２と、受電した駆動電力信号により発生した磁界Ｍを磁石１２に印加することにより、光ファイバ１３を駆動する駆動コイル３０と、磁界変化に応じた誘導起電力信号を出力する検出コイル２０と、を具備し、誘導起電力信号にもとづき駆動電力信号が制御され、駆動コイル３０および検出コイル２０が、平面スパイラルコイルである。
2017130351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の筐体と、
前記筐体の中心軸に沿って配置されている、自由端から光を出射する光ファイバと、
前記光ファイバに配設されている磁石と、
前記筐体に配設されている、受電した駆動電力信号により発生した磁界を、前記磁石に印加することにより、前記光ファイバの前記自由端を駆動する駆動コイルと、
前記筐体に配設されている、磁界変化に応じた誘導起電力信号を出力する検出コイルと、
を具備し、前記誘導起電力信号にもとづき、前記駆動電力信号が制御される光ファイバ走査装置であって、
前記駆動コイルおよび前記検出コイルが、平面スパイラルコイルであることを特徴とする光ファイバ走査装置。
【請求項２】
前記駆動コイルと前記検出コイルとをそれぞれが含む４組の組コイルが、前記光ファイバをはさんで回転対称位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項３】
前記組コイルを平面視した場合に、前記検出コイルの中心が、前記駆動コイルの中心から偏心し、前記駆動コイルの巻線部と重畳するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項４】
前記磁石の一方の端部が、対向配置されている前記検出コイルの中心を結ぶ線上に配置されており、前記磁石の他方の端部が、対向配置されている前記駆動コイルの中心を結ぶ線上に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項５】
前記駆動コイルが第１のコイル基板に配設されており、前記検出コイルが第２のコイル基板に配設されており、前記第１のコイル基板と前記第２のコイル基板とが、積層されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項６】
前記駆動コイルと前記検出コイルとが、１枚のコイル基板に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項７】
前記駆動コイルと前記検出コイルとが、前記コイル基板の対向する主面に配設されていることを請求項６に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項８】
前記駆動コイルと前記検出コイルとが、前記コイル基板の同じ主面に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項９】
前記駆動コイルまたは前記検出コイルの少なくとも一部が多層配線板により構成されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１０】
前記駆動コイルおよび前記検出コイルが多層配線板により構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１１】
前記駆動コイルおよび前記検出コイルの外面側に軟磁性体からなるヨークが配設されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１２】
前記誘導起電力信号から前記駆動コイルが発生する前記磁界による誘導起電力の影響がキャンセルされた補正信号にもとづき、前記駆動電力信号が制御されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の前記光ファイバ走査装置を、挿入部の硬性先端部に有することを特徴とする光走査型内視鏡。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光走査型内視鏡と、
前記駆動電力信号を出力する電源と、
前記誘導起電力信号から前記駆動コイルが発生する前記磁界による誘導起電力の影響がキャンセルされた補正信号を出力する補正部と、
前記補正信号にもとづき前記電源を制御する制御部と、を具備することを特徴とする内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界変化に応じた誘導起電力信号を出力する検出コイルを具備し、前記誘導起電力信号にもとづき、前記駆動電力信号が制御される光ファイバ走査装置、前記光ファイバ走査装置を挿入部の硬性先端部に具備する光走査型内視鏡、および前記光走査型内視鏡を含む内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ、またはＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を用いた撮像装置は、被検体からの反射光をマトリックス状に配置された多数の受光素子により同時に受光し、被写体画像を取得する。暗い体内を撮影する内視鏡の場合には、光源からの光により照明された範囲の画像が取得される。【０００３】
これに対して、光ファイバ走査装置を具備する撮像装置では、被写体を光スポットによりスキャン照射しながら、その反射光を１つの受光素子で順に受光し、その受光データをもとに被写体画像が作成される。【０００４】
日本国特開２００８−１１６９２２号公報には、磁力を用いた光ファイバ走査装置が開示されている。この光ファイバ走査装置では、円筒内に対向配置された駆動コイルとセンサコイルとを含む磁界発生ユニットの中心軸に沿って、磁石が配設された光ファイバが配置されている。センサコイルが検出した磁界変化にもとづき、磁石の位置情報、すなわち光ファイバの走査状態を検出し、駆動コイルへの駆動信号がフィードバック制御される。【０００５】
しかし、上記従来の光ファイバ走査装置では、駆動コイルおよびセンサコイルは、塊状のバルクの磁性体コアにバルクの導線を巻回したソレノイド型コイルであるため、細径化は容易ではなかった。また、駆動コイルは光ファイバの一方の側面側にしか配置できない。このため、駆動に必要な磁界を磁石に印加するには、駆動コイルに大きな駆動電力を供給する必要があった。【０００６】
なお、日本国特開２０１４−８１４８４号公報には、基板上に形成された平面スパイラルコイルからなる駆動コイルを有する光ファイバ走査装置が開示されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１１６９２２号公報
【特許文献２】特開２０１４−８１４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施形態は、効率的なスキャン照射を行う細径の光ファイバ走査装置、効率的なスキャン照射を行う細径の光ファイバ走査装置を具備する光走査型内視鏡、および効率的なスキャン照射を行う細径の光ファイバ走査装置を具備する光走査型内視鏡を含む内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の光ファイバ走査装置は、筒状の筐体と、筐体の中心軸に沿って配置されている、自由端から光を出射する光ファイバと、光ファイバに配設されている磁石と、筐体に配設されている、受電した駆動電力信号により発生した磁界を、磁石に印加することにより、光ファイバの自由端を駆動する駆動コイルと、筐体に配設されている、磁界変化に応じた誘導起電力信号を出力する検出コイルと、を具備し、誘導起電力信号にもとづき、駆動電力信号が制御され、駆動コイルおよび検出コイルが、平面スパイラルコイルである。【００１０】
また、別の実施形態の光走査型内視鏡は、光ファイバ走査装置を、挿入部の硬性先端部に有し、光ファイバ走査装置は、筒状の筐体と、筐体の中心軸に沿って配置されている、自由端から光を出射する光ファイバと、光ファイバに配設されている磁石と、筐体に配設されている、受電した駆動電力信号により発生した磁界を、磁石に印加することにより、光ファイバの自由端を駆動する駆動コイルと、筐体に配設されている、磁界変化に応じた誘導起電力信号を出力する検出コイルと、を具備し、誘導起電力信号にもとづき、駆動電力信号が制御され、駆動コイルおよび検出コイルが、平面スパイラルコイルである。【００１１】
また、別の実施形態の内視鏡システムは、光走査型内視鏡と、駆動電力信号を出力する電源と、誘導起電力信号から駆動コイルが発生する磁界による誘導起電力の影響がキャンセルされた補正信号を出力する補正部と、補正信号にもとづき電源を制御する制御部と、を具備し、光走査型内視鏡は、光ファイバ走査装置を、挿入部の硬性先端部に有し、光ファイバ走査装置は、筒状の筐体と、筐体の中心軸に沿って配置されている、自由端から光を出射する光ファイバと、光ファイバに配設されている磁石と、筐体に配設されている、受電した駆動電力信号により発生した磁界を、磁石に印加することにより、光ファイバの自由端を駆動する駆動コイルと、筐体に配設されている、磁界変化に応じた誘導起電力信号を出力する検出コイルと、を具備し、誘導起電力信号にもとづき、駆動電力信号が制御され、駆動コイルおよび検出コイルが、平面スパイラルコイルである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、効率的で安定したスキャン照射を行う細径の光ファイバ走査装置、効率的で安定したスキャン照射を行う細径の光ファイバ走査装置を具備する光走査型内視鏡、および効率的で安定したスキャン照射を行う細径の光ファイバ走査装置を具備する光走査型内視鏡を含む内視鏡システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の光ファイバ走査装置の中心軸に沿った断面図である。
【図２】第１実施形態の光ファイバ走査装置の図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】第１実施形態の光ファイバ走査装置の組コイルの分解図である。
【図４Ａ】第１実施形態の光ファイバ走査装置の組コイルの分解図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図５】第１実施形態の光ファイバ走査装置の駆動コイル（検出コイル）の上面図である。
【図６】第１実施形態の光ファイバ走査装置を含む光ファイバ走査システムの構成図である。
【図７Ａ】第１実施形態の変形例１の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図７Ｂ】第１実施形態の変形例１の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図８Ａ】第１実施形態の変形例２の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図８Ｂ】第１実施形態の変形例２の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図９Ａ】第１実施形態の変形例３の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図９Ｂ】第１実施形態の変形例３の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図１０Ａ】第１実施形態の変形例４の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図１０Ｂ】第１実施形態の変形例４の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図１１Ａ】第１実施形態の変形例５の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図１１Ｂ】第１実施形態の変形例５の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図１１Ｃ】第１実施形態の変形例５の光ファイバ走査装置の組コイルの模式図である。
【図１２Ａ】第１実施形態の変形例６の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図１２Ｂ】第１実施形態の変形例６の光ファイバ走査装置の組コイルの断面図である。
【図１３】第１実施形態の変形例７の光ファイバ走査装置の組コイルの上面図である。
【図１４】第１実施形態の変形例８の光ファイバ走査装置の組コイルの上面図である。
【図１５】第１実施形態の変形例９の光ファイバ走査装置の断面図である。
【図１６】第１実施形態の変形例１０の光ファイバ走査装置の断面図である。
【図１７】第１実施形態の変形例１１の光ファイバ走査装置の断面図である。
【図１８】第２実施形態の光走査型内視鏡を含む内視鏡システムの斜視図である。
【図１９】第２実施形態の光走査型内視鏡を含む内視鏡システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
本実施形態の光ファイバ走査装置１０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。また、一部の構成要素の図示、符号の付与は省略する場合がある。
【００１５】
図１および図２に示すように、光ファイバ走査装置１０は、筒状の筐体１１と、光ファイバ１３と、光ファイバ１３に配設されている磁石１２と、組コイル４１〜４４と、照明光学系１４と、を具備する。光ファイバ１３は筐体１１の中心軸Ｏ（Ｚ軸方向）に沿って配置されている。
【００１６】
筐体１１はアルミニウム等の非磁性金属または樹脂からなる。筒状の筐体１１には、中心軸Ｏに直交する断面（ＸＹ面）が正方形の中空部がある。例えば、筐体１１は外形が１ｍｍ以上１０ｍｍ以下で、壁の厚さは、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。筐体は、外面の角部が曲面加工／面取り加工されている直方体、または、円筒形であってもよい。
【００１７】
光ファイバ１３は、光源ユニット（不図示）からの光を導光し、自由端１３Ｔ２から照明光を出射する。照明光は、複数のレンズからなる照明光学系１４を介して、被写体をスポット照射する。
【００１８】
例えば、ＳｍＣｏ合金からなる磁石１２は筒型で長軸方向（光軸方向：Ｚ軸方向）に着磁されている。光ファイバ１３は、保持部材（フェルール）１５の貫通孔Ｈ１５を挿通し接合されている。保持部材１５との接合部（固定端１３Ｔ１）が固定されている片持ち状態の光ファイバ１３の自由端１３Ｔ２は、固定端１３Ｔ１を基点に上下左右にＸＹ平面内を移動可能である。
【００１９】
４組の組コイル４１〜４４は、筐体１１の内部の、光ファイバ１３をはさんで回転対称位置に配設されている。なお、以下、組コイル４１〜４４のそれぞれを組コイル４０という。
【００２０】
図３、図４Ａ、図４Ｂに示すように、組コイル４０は、積層されている検出コイル（detection coil）２０と駆動コイル(drive coil)３０とを含む。検出コイル２０および駆動コイル３０は、平面状に巻回された薄膜導体により構成されている平面スパイラルコイルである。
【００２１】
図５に示すように、第１のコイル基板３１に配設されている駆動コイル３０は巻線部３２の両端部に、それぞれ電極パッド３２Ｓを有する。
【００２２】
平面スパイラルコイルは、例えば、フォトレジストおよびフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法により作製した精度の高いレジストマスクを用いて、アディテイブ法またはサブトラクト法等によりパターニングすることで作製される。アディテイブ法では、例えば、銅めっき法により薄膜導体がパターン成膜される。サブトラクト法では、導体膜がエッチングによりパターニングされる。
【００２３】
例えば、シリコンからなる第１のコイル基板３１の上に酸化シリコン等からなる絶縁層（不図示）を介して配設されたスパイラル形状の駆動コイル３０の巻線部３２は、ポリイミドまたはエポキシ等の樹脂からなる絶縁層３２Ｒで覆われている。電極パッド３２Ｓの上の絶縁層３２Ｒにはコンタクトホールがある。
【００２４】
なお、駆動コイル３０では巻線部３２の中央部にも電極パッド３２Ｓが配置されている。駆動コイル３０は、電極パッド３２Ｓを巻線部３２の周辺に設けるために、更に１層の絶縁層／引き出し配線を有していてもよいし、後述するように絶縁層を介して複数の平面コイルが積層された多層コイルであってもよい。
【００２５】
駆動コイル３０の電極パッド３２Ｓは、第１の配線板３３のバンプ３３Ｂと半田接合されている。
【００２６】
図４Ｂに示すように、駆動コイル３０は、第１の配線板３３を介して駆動電力信号を受電すると、コイルの平面に対して垂直方向の磁界Ｍ（図４Ｂ参照）を発生する。スパイラルコイルである駆動コイル３０が発生する磁界Ｍは、巻線部３２の中心Ｃ３０において最大となる。
【００２７】
検出コイル２０は、駆動コイル３０と同様の構成である。すなわち、第２のコイル基板２１に配設されている検出コイル２０は両端部に、それぞれ電極パッド２２Ｓを有する。検出コイル２０の電極パッド２２Ｓは、第２の配線板２３のバンプ２３Ｂと半田接合されている。
【００２８】
検出コイル２０は、磁界が変化すると、それに応じて誘導起電力信号を出力する。誘導起電力信号は第２の配線板２３を介して伝送される。
【００２９】
なお、検出コイル２０は駆動コイル３０と異なる構成でもよい。すなわち、検出コイル２０は、駆動コイル３０のような大電力を受電することはない。このため、検出コイル２０は、例えば、銅めっき膜からなる駆動コイル３０よりも電気抵抗の大きな、例えば、スパッタ法により配設されたアルミニウム薄膜パターンであってもよい。また、検出コイル２０の巻き線数（ターン数）は、駆動コイル３０の巻き線数よりも多いことが検出感度向上のために好ましい。
【００３０】
そして、光ファイバ走査装置１０では、第１の配線板３３、駆動コイル３０、第１のコイル基板３１、第２のコイル基板２１、検出コイル２０、第２の配線板２３、が順に積層され組コイル４０を構成している。
【００３１】
なお、図４Ｂは、図４Ａと同じ構成の組コイル４０の構成を簡略して図示した例を示している。例えば、巻線部３２等を簡略化するとともに、巻線部３２の中心Ｃ３０を、駆動コイル３０の中心に図示している。なお、すでに説明に用いた図１〜図３においても簡略して図示している。
【００３２】
駆動コイル３０と検出コイル２０とは、それぞれの中心Ｃ３０、Ｃ２０が略一致するように積層され、コイル基板２１とコイル基板２１とが接着されて、組コイル４０を構成している、すなわち、駆動コイル３０と検出コイル２０とが重畳するように積層されている。
【００３３】
なお、光ファイバ走査装置１０では、駆動電力信号の強度を小さくするために、筐体１１の中心側（内側）に駆動コイル３０が位置するように組コイル４０が配置されている。しかし、筐体１１の中心側に検出コイル２０が位置するように組コイル４０が配置されていてもよい。
【００３４】
すでに説明したように、駆動コイル３０は駆動電力信号を受電すると、コイルの平面に垂直方向の磁界Ｍを発生する。磁界Ｍの強度は、駆動電力信号の電流値およびスパイラルコイルの巻数（ターン数）等により設定される。コイル内を流れる駆動電力信号の方向が反転すると、発生する磁界の方向は反転する。
【００３５】
図２に示すように、光ファイバ走査装置１０では、４組の組コイル４１〜４４が回転対称位置に配置されている。すなわち、組コイル４１と組コイル４２とは対向位置に、組コイル４３と組コイル４４とは対向位置に配置されている。
【００３６】
このため、組コイル４１および組コイル４２の駆動コイル３０は、Ｙ軸方向の磁界を発生し、組コイル４３および組コイル４４の駆動コイル３０は、Ｘ軸方向の磁界を発生する。
【００３７】
光ファイバ１３（磁石１２）は、４つの駆動コイル３０から等距離、すなわち筐体１１の中空部の中心に配置されている。
【００３８】
次に、光ファイバ走査装置１０の駆動方法について簡単に説明する。
【００３９】
組コイル４１（駆動コイル３０）に駆動電力信号が供給されると、例えば、内面側がＮ極の磁界が発生する。同時に、組コイル４２に駆動電力信号が供給されると、例えば、内面側がＳ極の磁界が発生する。すなわち、対向配置されている組コイル４１と組コイル４２とは、内面側に異なる磁極の磁界を発生する。
【００４０】
このため、磁界内に配置されている磁石１２の例えば前方のＮ極端は、Ｙ軸上方向に引き上げられる。このため、光ファイバ１３の自由端１３Ｔ２もＹ軸上方向に移動する。
【００４１】
一方、組コイル４１、４２に逆方向の駆動電力信号が供給されると、内面側がＳ極の磁界が発生する。すると、磁石１２のＮ極端は、Ｙ軸下方向に引き下げられる。このため、光ファイバ１３の自由端もＹ軸下方向に移動する。
【００４２】
組コイル４１、４２に供給する駆動電力信号の方向を制御する、すなわち、電流制御された交流信号である駆動電力信号を供給することにより、光ファイバ１３の自由端は、Ｙ軸方向に走査される。同様に、組コイル４３、４４に供給する駆動電力信号の方向を制御することにより、光ファイバ１３の自由端は、Ｙ軸方向と直交するＸ軸方向に走査される。
【００４３】
４組の組コイル４１〜４４に供給する駆動電力信号の方向を制御することにより、光ファイバ１３の自由端は、ＸＹ平面内を２次元走査される。その結果、光ファイバ１３の自由端から出射された光スポットは、２次元走査される。走査幅は駆動電力信号強度により制御される。
【００４４】
２次元走査方式としては、スパイラル走査方式、ラスター走査方式、またはリサージュ方式が、画像処理が容易であるため好ましく、ラスター走査方式が均一に照明できるため、特に好ましい。
【００４５】
なお、磁石１２の後側に駆動磁界が印加されるように、磁石１２および組コイル４０を配置してもよい。
【００４６】
図６に示すように、光ファイバ走査装置１０は、電源５１、制御部５２、補正部５３とともに、光ファイバ走査システム１Ｘを構成している。
【００４７】
電源５１が出力する駆動電力信号は、図示しない配線および第１の配線板３３を介して駆動コイル３０に供給される。一方、検出コイル２０が出力する誘導起電力信号は第２の配線板２３および図示しない配線を介して補正部５３に入力される。
【００４８】
駆動コイル３０は駆動電力信号を受電すると磁界Ｍを発生する。磁界Ｍにより磁石１２は駆動される（振動する）。磁石１２が駆動されると、磁石１２が配設されている光ファイバ１３は移動（走査）する。
【００４９】
検出コイル２０は磁界変化に応じた誘導起電力信号を発生する。その磁界変化には、光ファイバ１３に配設されている磁石１２の移動による磁界ＭＭの変化と、駆動コイル３０が発生する磁界Ｍの変化とが重畳されている。
【００５０】
補正部５３は、検出コイル２０が出力する誘導起電力信号から駆動コイル３０が発生する磁界Ｍによる誘導起電力の影響をキャンセルして、磁石１２の移動にもとづく誘導起電力信号である補正信号を出力する。制御部５２は、補正部５３の出力（補正信号）に基づき電源５１が出力する駆動電力信号を制御する。
【００５１】
例えば、ＣＰＵからなる補正部５３において、磁石１２の影響がない状態、光ファイバ１３が駆動されないような周波数の駆動電力信号を駆動コイル３０に供給した状態で、検出コイル２０が出力する誘導起電力信号をキャンセルするように出力が調整される。光ファイバが駆動される周波数とこの調整値を設定する周波数が近い場合、この調整値は駆動周波数が変わっても変更する必要はほとんどない。
【００５２】
例えば、ＣＰＵからなる制御部５２は、光ファイバ１３に配設されている磁石１２の移動による磁界ＭＭの変化だけに基づく誘導起電力信号（補正信号）から、磁石１２の移動状態の情報、すなわち、光ファイバ１３の自由端１３Ｔ２の移動状態（駆動状態）、例えば、振幅、位相等をリアルタイムで取得する。そして、制御部５２は、予め設定されている所定の駆動状態となるように、電源５１が出力する駆動電力信号を制御する。
【００５３】
例えば、制御部５２は磁石１２の移動（走査）の振幅が所定値よりも小さい場合には、駆動電力信号の絶対値を増加するように電源５１を制御する。このため、光ファイバ走査装置１０は、効率的で安定したスキャン照射を行える。
【００５４】
なお、対向配置されている組コイル４１の駆動コイルと組コイル４２の駆動コイルは直列接続されている。同様に対向配置されている組コイル４３の駆動コイルと組コイル４４の駆動コイルは直列接続されている。また、対向配置されている組コイル４１の検出コイルと組コイル４２の検出コイル、および組コイル４３の検出コイルと組コイル４４の検出コイルは、それぞれ直列接続されている。
【００５５】
例えば、図６に示した検出コイル２０および駆動コイル３０は、それぞれ直列接続されている２つのコイルを示している。すなわち、４組の組コイル４１〜４４を有する光ファイバ走査システム１０Ｘは、補正部５３、制御部５２および電源５１を、それぞれ２つ具備している。
【００５６】
検出コイル２０および駆動コイル３０が平面スパイラルコイルである光ファイバ走査装置１０は、対向位置に同じ構成の２つの検出コイル２０を配置することができる。直列接続された２つの検出コイル２０が出力する検出信号、すなわち誘導起電力信号、は、１つの検出コイル２０が出力する検出信号の２倍となる。さらに、１つの検出コイル２０が出力する検出信号は、磁石１２の移動速度が同じであっても、磁石１２と検出コイル２０との距離により増減する。これに対して対向配置され直列接続された２つの検出コイル２０が出力する検出信号は、それぞれの検出信号が加算されるため、磁石１２の移動速度にほぼ比例する。このため、制御部５２による制御が容易である。なお、より正確な制御を行うには、光ファイバの振幅と検出信号の関係を予め測定し、それを用いて駆動電力信号にフィードバックするなどの方法がある。
【００５７】
もちろん、４組の組コイル４１〜４４が、それぞれの制御部５２等により制御されていてもよい。逆に１つの制御部５２が、ＸＹ方向の駆動制御、すなわち、４組の組コイル４１〜４４の制御を行ってもよい。また、補正部５３および制御部５２が１つのＣＰＵにより構成されていてもよい。
【００５８】
光ファイバ走査装置１０は、駆動コイル３０および検出コイル２０が平面スパイラルコイルである。このため、光ファイバ走査装置１０は、バルク磁性体およびバルク導体を有する従来の光ファイバ走査装置よりも細径である。さらに、光ファイバ走査装置１０は、駆動コイル３０と検出コイル２０とを積層した組コイル４０を対向位置に配置できる。光ファイバ走査装置１０は、磁石１２に両側の駆動コイルから磁界を印加できるため、一方にしか駆動コイルを配置できない従来の光ファイバ走査装置よりも、駆動効率がよい。
【００５９】
＜変形例＞
次に第１実施形態の変形例の光ファイバ走査装置について説明する。変形例の光ファイバ走査装置は、光ファイバ走査装置１０と類似し、同じ効果を有するため、同じ機能の構成要素には同じ符号を付し説明は省略する。
【００６０】
＜変形例１＞
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、変形例１の光ファイバ走査装置１０Ａの組コイル４０Ａは、平面視した場合に、検出コイル２０の巻線部２２の中心Ｃ２０が、駆動コイル３０の巻線部３２の中心Ｃ３０から偏心し、巻線部３２と重畳するように配置されている。言い替えれば、駆動コイル３０の中心Ｃ３０を通りコイル平面に直交している中心線Ｌ３０と、検出コイル２０の中心Ｃ２０を通りコイル平面に直交している中心線Ｌ２０と、が一致していない。そして検出コイル２０の巻線部２２の内側の中心領域が駆動コイル３０の巻線部３２と重畳している。
【００６１】
すなわち、組コイル４０Ａの光軸に直交する断面図（図７Ｂ）は、第１実施形態の光ファイバ走査装置１０の断面図（例えば図４Ｂ）と略同じであるが、光軸に平行な断面図（図７Ａ）では、駆動コイル３０の中心Ｃ３０と検出コイル２０の中心Ｃ２０とが、重畳していない。
【００６２】
光ファイバ走査装置１０Ａでは、光ファイバ走査装置１０と比較すると、駆動コイル３０が、検出コイル２０に対して光軸方向に平行に後方に移動している。なお、逆に、組コイル４０Ａでは、検出コイル２０が、駆動コイル３０に対して光軸方向に平行に後方に移動していてもよい。
【００６３】
すでに説明したように、駆動コイル３０が発生する磁界Ｍは、駆動コイル３０の中心Ｃ３０において最大である。そして、磁界Ｍは、駆動コイル３０の巻線部３２の直上および直下では、極めて小さくなる。これは巻線部３２の隣り合う導体の発生する磁界が相殺されるためである。
【００６４】
検出コイル２０は、巻線部２２の内側の中心領域を貫く磁界の変化に応じた誘導起電力信号を出力する。
【００６５】
このため、検出コイル２０の中心Ｃ２０が駆動コイル３０の巻線部３２と重畳するように配置されている組コイル４０Ａは、誘導起電力信号に含まれる駆動コイル３０の発生する磁界Ｍの変化による信号成分（ノイズ成分）が少ないため、磁石１２の移動にともなう磁界ＭＭの変化による信号成分（シグナル成分）を、より高Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比で取得できる。
【００６６】
なお、上述した検出コイル２０と駆動コイル３０との相対位置関係は、検出コイル２０および駆動コイル３０が平面スパイラルコイルであるために実現可能である。
【００６７】
＜変形例２＞
変形例２の光ファイバ走査装置１０Ｂの組コイル４０Ｂは、組コイル４０Ａと同じように、平面視した場合に、検出コイル２０の中心Ｃ２０が、駆動コイル３０の中心Ｃ３０から偏心し、駆動コイル３０の巻線部３２と重畳するように配置されている。
【００６８】
そして、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、光ファイバ走査装置１０Ｂでは、磁石１２Ｂの一方の端部（例えばＳ極側）が、対向配置されている駆動コイル３０の中心Ｃ３０を結ぶ線上に配置されており、磁石１２Ｂの他方の端部（例えばＮ極側）が、対向配置されている検出コイル２０の中心Ｃ２０を結ぶ線上に配置されている。
【００６９】
言い替えれば、磁石１２Ｂの長さＬは、検出コイル２０の中心Ｃ２０と駆動コイル３０の中心Ｃ３０との距離と略同じである。
【００７０】
光ファイバ走査装置１０Ｂでは、駆動コイル３０が発生した磁界Ｍは、磁石１２Ｂの後端部に最も強く印加される。一方、磁石１２Ｂの先端部が発生している磁界ＭＭは、検出コイル２０に効率良く印加される。
【００７１】
すなわち、光ファイバ走査装置１０Ｂでは、長軸方向に磁化されている磁石１２Ｂの一方の端部（例えばＳ極側）に駆動コイル３０が発生する駆動磁界Ｍが印加され、磁石１２Ｂの他方の端部（例えばＮ極側）が発生している磁界ＭＭが検出コイル２０により検出される。
【００７２】
光ファイバ走査装置１０Ｂは、光ファイバ走査装置１０Ａの効果を有し、さらに駆動コイル３０による磁石１２Ｂへの磁界Ｍの印加効率、および、検出コイル２０による磁石１２Ｂからの磁界ＭＭの検出効率（Ｓ／Ｎ比）がよい。
【００７３】
なお、検出コイル２０の中心Ｃ２０と駆動コイル３０の中心Ｃ３０との距離は、磁石１２Ｂの長さＬと完全に同じである必要はなく、例えば、０．５０以上１．５０Ｌ以下であれば効率の良い磁界の印加および検出が可能である。言い替えれば、磁石１２Ｂの端部の位置は、コイルの中心を結ぶ線上に厳密に配置されている必要はない。
【００７４】
＜変形例３＞
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、変形例３の光ファイバ走査装置１０Ｃの組コイル４０Ｃは、駆動コイル３０と検出コイル２０とが、１枚のコイル基板２１Ｃに配設されている。そして、駆動コイル３０は、コイル基板２１Ｃの主面２１ＣＡに配設されており、検出コイル２０は主面２１ＣＡと対向する主面２１ＣＢに配設されている。
【００７５】
例えば、第１の主面に複数の駆動コイル３０が配設され、第１の主面と対向する第２の主面に複数の検出コイル２０が配設されたシリコンウエハを個片化することで、複数の組コイル４０Ｃを作製できる。
【００７６】
光ファイバ走査装置１０Ｃの組コイル４０Ｃは、駆動コイル３０と検出コイル２０とを位置合わせして積層する必要がなく製造が容易である。また、光ファイバ走査装置１０Ｃは、組コイル４０Ｃの厚さが組コイル４０よりも薄いため、より細径である。
【００７７】
＜変形例４＞
図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、変形例４の光ファイバ走査装置１０Ｄの組コイル４０Ｄは、コイル基板２１Ｄに配設されている駆動コイル３０と検出コイル２０とが絶縁層２５Ｒを介して、１枚のコイル基板２１Ｄの同じ主面２１ＤＡに配設されている多層コイルである。
【００７８】
組コイル４０Ｄの駆動コイル３０と検出コイル２０とは、同じ配線板２３Ｄと接続されている。すなわち、光ファイバ走査装置１０Ｄの組コイル４０Ｄは配線板２３Ｄを介して駆動電力信号を受電するとともに、誘導起電力信号を伝送する。
【００７９】
例えば、シリコンウエハの片面に複数の駆動コイル３０と複数の検出コイル２０とを、絶縁層２５Ｒを介して多層配設し個片化することで、複数の組コイル４０Ｄを作製できる。
【００８０】
光ファイバ走査装置１０Ｄは、光ファイバ走査装置１０Ｃの効果を有し、さらに配線板が１つであるため、より細径である。
【００８１】
なお、光ファイバ走査装置１０Ｄにおいて、より細径化するために、コイル基板２１Ｄを研磨加工等により薄く加工してもよいし、コイル基板２１Ｄを表面に形成されている絶縁層である酸化シリコン層だけを残してエッチング処理等により完全に除去してもよい。
【００８２】
＜変形例５＞
図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示すように、変形例５の光ファイバ走査装置１０Ｅの組コイル４０Ｅは、駆動コイル３０Ｅの一部３０Ｅ２が、駆動電力信号および誘導起電力信号を伝送する多層配線板２３Ｅにより構成されている。
【００８３】
すなわち、コイル基板２１Ｅの上に、配設された検出コイル２０Ｅと絶縁層２５Ｒを介して配設した駆動コイル３０Ｅ１からなる多層コイルに、駆動コイル３０Ｅ２が構成されている多層配線板２３Ｅが接合されている。駆動コイル３０Ｅ１と駆動コイル３０Ｅ２とは端部が接続され２層コイルを構成している。
【００８４】
光ファイバ走査装置１０Ｅは、駆動コイル３０が２層コイルであるため、駆動電力が小さく、かつ、駆動コイル３０Ｅ２は多層配線板２３Ｅにより構成されているため製造が容易である。
【００８５】
なお、筐体１１の内側に配置されている検出コイルがコイル基板上の第１の検出コイルおよび多層配線板の第２の検出コイルで構成されている２層コイルであってもよい。また、例えば、検出コイルがコイル基板上の２層コイルで、駆動コイルが多層配線板により構成されていてもよい。
【００８６】
すなわち、駆動コイルまたは検出コイルの少なくとも一部が多層配線板により構成されている光ファイバ走査装置は、光ファイバ走査装置１０Ｅと同様の効果を有する。
【００８７】
＜変形例６＞
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、変形例６の光ファイバ走査装置１０Ｆの組コイル４０Ｆは駆動コイル３０Ｆおよび検出コイルが多層配線板２３Ｆにより構成されている。すなわち、組コイル４０Ｆはコイル基板を含んでいない。
【００８８】
なお、駆動コイル３０Ｆおよび検出コイルの少なくともいずれかが２層以上の多層コイルであってもよい。
【００８９】
光ファイバ走査装置１０Ｆは、組コイル４０Ｆが多層配線板２３Ｆにより構成されているため、作製が容易であり、かつ、コイル基板を含んでいないため、細径である。また、多層配線板２３Ｆとしてフレキシブル基板を用いると、例えば光軸を中心に巻くように湾曲させることができるため、光ファイバ走査装置１０Ｆの形状の自由度が高まる。
【００９０】
＜変形例７＞
図１３に示すように、変形例７の光ファイバ走査装置１０Ｇの組コイル４０Ｇは、駆動コイル３０Ｇおよび検出コイル２０Ｇが、コイル基板２１の同じ主面に配設されている。そして、駆動コイル３０Ｇと検出コイル２０Ｇとは、巻線の中心が略一致している複合コイルからなる。
【００９１】
光ファイバ走査装置１０Ｇの組コイル４０Ｇは、駆動コイルと検出コイルとを位置合わせして積層する必要がなく製造が容易である。また、光ファイバ走査装置１０Ｇは、組コイル４０Ｇの厚さが薄いため、細径である。
【００９２】
＜変形例８＞
図１４に示すように、変形例８の光ファイバ走査装置１０Ｈの組コイル４０Ｈは、駆動コイル３０Ｈおよび検出コイル２０Ｈが、コイル基板２１の同じ主面に配設されている。そして、駆動コイル３０Ｈと検出コイル２０Ｈとは、異なる場所に配設されている。
【００９３】
光ファイバ走査装置１０Ｈの組コイル４０Ｈは、駆動コイルと検出コイルとを位置合わせして積層する必要がなく製造が容易である。また、光ファイバ走査装置１０Ｈは、組コイル４０Ｈの厚さが薄いため、細径である。
【００９４】
なお、図示しないが、光ファイバ走査装置１０Ｈにおいても、磁石の長さが、検出コイル２０Ｈの中心Ｃ２０と駆動コイル３０Ｈの中心Ｃ３０との距離と略同じ場合に、すでに説明した光ファイバ走査装置１０Ｂと同じ効果を奏する。
【００９５】
＜変形例９＞
図１５に示すように、変形例９の光ファイバ走査装置１０Ｉでは、駆動コイル３０および検出コイル２０の外面側に軟磁性体からなるヨーク６０が配設されている。
【００９６】
ヨーク６０は、駆動コイル３０が発生する磁界を誘導する磁界誘導部である。ヨーク６０は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、パーマロイ、ソフトフェライトまたはアモルファス合金等の、駆動電力信号の周波数における比透磁率が１００以上の軟磁性材料からなることが好ましい。
【００９７】
光ファイバ走査装置１０Ｉは、駆動コイル３０が発生する磁界Ｍが外部に漏洩しにくいだけでなく、磁界Ｍの磁石１２への印加効率が良いため、より低電力で駆動コイル３０を駆動できる。
【００９８】
なお、筐体１１を軟磁性体で構成してヨークとしても良いことは言うまでも無い。
【００９９】
＜変形例１０、１１＞
光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｉは４組の組コイル４１〜４４を具備しており、組コイル４１〜４４を用いて光ファイバ１３を駆動するとともに、それぞれの検出コイル２０により駆動状態を検出していた。
【０１００】
しかし、例えば、２つの直交配置されている組コイル４１、４３だけを駆動しても、２次元走査は可能である。さらに、１次元走査しか必要がない光ファイバ走査装置の場合には、１つの組コイル４１だけで走査可能である。
【０１０１】
同様に、図１６に示す変形例１０の光ファイバ走査装置１０Ｊは直交配置されている２組の組コイル４１、４３を具備するため、２次元走査できる。また図１７に示す変形例１１の光ファイバ走査装置１０Ｋは１組の組コイル４１を具備するため、１次元走査できる。
【０１０２】
なお、光ファイバ走査装置１０Ｃ〜１０Ｋにおいても、組コイルを平面視した場合に、検出コイルの中心が、駆動コイルの中心から偏心し、駆動コイルの巻線部と重畳するように配置されていれば、光ファイバ走査装置１０Ａと同じ効果を有する。
【０１０３】
また、光ファイバ走査装置１０Ｃ〜１０Ｋにおいても、磁石の一方の端部が、対向配置されている検出コイルの中心を結ぶ線上に配置されており、磁石の他方の端部が、対向配置されている駆動コイルの中心を結ぶ線上に配置されていれば、光ファイバ走査装置１０Ｂと同じ効果を有する。
【０１０４】
＜第２実施形態＞
次に第２実施形態の光走査型内視鏡（内視鏡）２、２Ａ〜２Ｊを含む内視鏡システム１、１Ａ〜１Ｊについて説明する。
【０１０５】
図１８に示す本実施形態の内視鏡２は、すでに説明した光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｋのいずれかを挿入部９１の硬性先端部９４に具備する光走査型内視鏡である。以下、光ファイバ走査装置１０を有する内視鏡２を例に説明する。
【０１０６】
内視鏡２を含む内視鏡システム１は、内視鏡２と、本体３と、モニタ４と、を具備する。内視鏡２は、光ファイバ走査装置１０により照明光を２次元走査させながら被検体に照射し、被検体からの反射光（戻り光）を検出し、本体３でデータ処理を行い、生成した被検体像をモニタ４に表示する。
【０１０７】
内視鏡２は、生体内に挿通される細長な挿入部９１と、操作部９２と、電気ケーブル等が挿通されたユニバーサルケーブル９３と、を有する。内視鏡２の挿入部９１は硬性先端部９４と、湾曲部９５と、可撓管部９６と、を含む。なお、実施形態の内視鏡２は、いわゆる軟性内視鏡だが、挿入部９１が硬質な、いわゆる硬性内視鏡であっても後述する効果を有する。
【０１０８】
操作部９２には、湾曲部９５を湾曲操作するための湾曲操作ノブ９７が配設されている。挿入部９１と操作部９２の連結部は、ユーザーが把持する把持部９８となっている。
【０１０９】
操作部９２から延設されたユニバーサルケーブル９３が本体３とコネクタ９０を介して接続される。本体３は、内視鏡画像を表示するモニタ４と接続されている。
【０１１０】
次に、図１９に内視鏡システム１の構成を示す。
【０１１１】
内視鏡２の挿入部９１の内部には、挿入部９１の内周に沿って基端側から先端側へ挿通され、被検体からの反射光を導光する検出ファイバ２７が設けられている。検出ファイバ２７の先端には検出光学系２７Ａが配設されている。内視鏡２のコネクタ９０が本体３に接続されると、検出ファイバ２７は分波器８６に接続される。
【０１１２】
本体３は、駆動制御ユニット５９と、メモリ７２と、総合制御部７３と、光源ユニット７４と、検出ユニット７６とを有する。光源ユニット７４は、３つの光源８１ａ、８１ｂ、８１ｃと、合波器８２と、を有する。
【０１１３】
駆動制御ユニット５９は、図６を用いて説明したように、検出コイル２０が出力する誘導起電力信号が入力される補正部５３と、駆動電力信号を駆動コイル３０に出力する電源５１と、補正部５３が出力する補正信号にもとづき電源５１を制御する制御部５２と、を有する。
【０１１４】
メモリ７２には、本体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。
【０１１５】
総合制御部７３は、メモリ７２から制御プログラムを読み出し、光源ユニット７４、駆動制御ユニット５９の制御を行う。また総合制御部７３は、検出ユニット７６が検出した被写体からの反射光の光強度信号をデータ処理し画像をモニタ４に表示する制御を行う。
【０１１６】
光源ユニット７４の光源８１ａ、８１ｂ、８１ｃは、総合制御部７３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８２に出射する。合波器８２は、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長帯域の光を合波し、光ファイバ１３に出射する。
【０１１７】
駆動制御ユニット５９は、総合制御部７３の制御に基づいて、光ファイバ走査装置１０の光ファイバ１３の先端を所望の走査方式で走査させるための駆動電力信号を駆動コイル３０に出力する。すなわち、駆動制御ユニット５９は、光ファイバ１３の先端を挿入部９１の挿入軸（Ｚ軸）に対して左右方向（Ｘ軸方向）および上下方向（Ｙ軸方向）に駆動するように、光ファイバ走査装置１０の組コイル４０へ所定の駆動電力信号を出力する。
【０１１８】
検出ファイバ２７は、被検体の表面で反射された反射光を受光し、受光した反射光を分波器８６に導光する。分波器８６は、例えば、ダイクロイックミラーなどであり、所定の波長帯域毎に反射光を分波する。具体的には、分波器８６は、検出ファイバ２７により導光された反射光を、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長帯域の反射光に分波し、それぞれ検出器８７ａ、８７ｂ、８７ｃに出力する。
【０１１９】
検出器８７ａ、８７ｂおよび８７ｃは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの波長帯域の反射光の光強度を検出するＰＤ素子等である。検出器８７ａ、８７ｂおよび８７ｃで検出された光強度の信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器８８ａ、８８ｂ、８８ｃに出力される。Ａ／Ｄ変換器８８ａ〜８８ｃは、それぞれ検出器８７ａ〜８７ｃ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、総合制御部７３に出力する。
【０１２０】
総合制御部７３は、Ａ／Ｄ変換器８８ａ〜８８ｃ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。
【０１２１】
なお、照射光として単色光を用いてもよいし、レーザー光を用いてもよい。
【０１２２】
光走査型内視鏡２は、挿入部９１の硬性先端部９４に、効率的なスキャン照射を行う細径の光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｋのいずれか具備するため、硬性先端部９４が細径で低侵襲である。また、光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｋは、高精度のスキャン照射を行うため、光走査型内視鏡２は、良好な画像が得られる。また光走査型内視鏡２は、光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｋが効率良く駆動できるため、低消費電力である。
【０１２３】
本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、組み合わせ、および応用が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１２４】
１・・・内視鏡システム
１Ｘ・・・光ファイバ走査システム
２・・・内視鏡
３・・・本体
４・・・モニタ
１０、１０Ａ〜１０Ｋ・・・光ファイバ走査装置
１１・・・筐体
１２・・・磁石
１３・・・光ファイバ
１４・・・照明光学系
１５・・・保持部材
２０・・・検出コイル
２１・・・コイル基板
２２・・・巻線部
２３・・・配線板
２７・・・検出ファイバ
３０・・・駆動コイル
３１・・・コイル基板
３２・・・巻線部
３３・・・配線板
４０・・・組コイル
５１・・・電源
５２・・・制御部
５３・・・補正部
５９・・・駆動制御ユニット
６０・・・ヨーク
９１・・・挿入部
９４・・・硬性先端部
【図１】
2017130351.tif 000003
【図２】
2017130351.tif 000004
【図３】
2017130351.tif 000005
【図４Ａ】
2017130351.tif 000006
【図４Ｂ】
2017130351.tif 000007
【図５】
2017130351.tif 000008
【図６】
2017130351.tif 000009
【図７Ａ】
2017130351.tif 000010
【図７Ｂ】
2017130351.tif 000011
【図８Ａ】
2017130351.tif 000012
【図８Ｂ】
2017130351.tif 000013
【図９Ａ】
2017130351.tif 000014
【図９Ｂ】
2017130351.tif 000015
【図１０Ａ】
2017130351.tif 000016
【図１０Ｂ】
2017130351.tif 000017
【図１１Ａ】
2017130351.tif 000018
【図１１Ｂ】
2017130351.tif 000019
【図１１Ｃ】
2017130351.tif 000020
【図１２Ａ】
2017130351.tif 000021
【図１２Ｂ】
2017130351.tif 000022
【図１３】
2017130351.tif 000023
【図１４】
2017130351.tif 000024
【図１５】
2017130351.tif 000025
【図１６】
2017130351.tif 000026
【図１７】
2017130351.tif 000027
【図１８】
2017130351.tif 000028
【図１９】
2017130351.tif 000029
【国際調査報告】
2017130351.tif 000030
2017130351.tif 000031
2017130351.tif 000032