(57)【要約】  光ファイバ走査装置１０は、筒状の筐体１１と、筐体１１の中心軸Ｏに沿って配置された、永久磁石３１が設けられ自由端から光を出射する光ファイバ３０と、筐体１１に配設された、永久磁石３１に磁界を印加し光ファイバ３０の自由端を駆動するように構成されているコイル２１Ｓと、を具備する光ファイバ走査装置１０であって、コイル２１Ｓが発生する磁界を誘導する軟磁性材料からなる磁界誘導部である外側ヨーク６１を、コイル２１Ｓの外側に具備する。
2017013788.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た、永久磁石が設けられ自由端から光を出射する光ファイバと、
前記筐体に配設された、前記永久磁石に磁界を印加し前記光ファイバの前記自由端を駆動するように構成されているコイルと、を具備する光ファイバ走査装置であって、
前記コイルが発生する前記磁界を誘導する軟磁性材料からなる磁界誘導部を、前記コイルの前記中心軸側である内側、前記内側と反対側の外側、または、前記内側および外側に具備することを特徴とする光ファイバ走査装置。
【請求項２】
前記磁界誘導部は、前記コイルの外側に配置されている外側ヨークであ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請求項２に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項４】
前記外側ヨークは、前記コイルの片面を覆っ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】
前記筐体の少なくとも一部が、前記軟磁性材料からなる前記外側ヨークを構成していることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項６】
前記磁界誘導部は、前記コイルの内側に配置されている内側磁界誘導部を更に含むことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項７】
前記内側磁界誘導部は、前記コイルの中心部に配置されているコアであ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８】
前記コアは、前記中心軸に向かって凸形状で先端が半球状であることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項９】
前記内側磁界誘導部は、前記コイルの周囲に環状に配置されている内側ヨークを更に含むことを特徴とする請求項６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】
前記内側磁界誘導部は、平面視矩形の前記コイルの周囲のうち、前記筐体の前記中心軸に直交する２辺に沿って配置されている２つの内側ヨークを含むことを特徴とする請求項６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１１】
前記コイルが、第１の平面スパイラルコイルと第２の平面スパイラルコイルとが重畳された多層コイルであり、前記第１の平面スパイラルコイルと前記第２の平面スパイラルコイルとを電気的に接続している前記中心部に配置されている接続体の少なくとも一部が前記コアであることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１２】
前記筐体が、前記コイルが配設されている基体により構成されていることを特徴とする請求項３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、挿入部の先端部に有することを特徴とする光走査型内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場発生ユニットが配設されている筐体と、自由端から光を出射する、永久磁石が配設されている光ファイバと、を具備する光ファイバ走査装置、および前記光ファイバ走査装置を挿入部の先端部に具備する光走査型内視鏡に関する。
【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、光走査型撮像装置では、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】
例えば、光走査型撮像装置では、光ファイバ走査装置が、光源からの光を導光する片持ち状態の光ファイバの自由端を２次元走査することで、光スポットのスキャン照射が行われる。【０００５】
光ファイバ走査装置の光ファイバ走査は、例えば、磁石を配設した光ファイバに、磁場発生ユニットからの磁力を印加することにより行われる。【０００６】
日本国特開２０１４−８１４８４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。この従来の光ファイバ走査装置では、円筒内に、直交配置／対向配置された４個の平面スパイラルコイルからなる磁場発生ユニットの中心軸に沿って、永久磁石が配設された光ファイバが配置されている。【０００７】
しかし、光ファイバを、より大きく走査するためには、より大きな電流が必要となり消費電力が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】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】
【０００９】
本発明の実施形態は、効率的なスキャン照射を行う光ファイバ走査装置、および前記光ファイバ走査装置を具備する光走査型内視鏡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】
【００１０】
実施形態の光ファイバ走査装置は、筒状の筐体と、前記筐体の中心軸に沿って配置された、永久磁石が設けられ自由端から光を出射する光ファイバと、前記筐体に配設された、前記永久磁石に磁界を印加し前記光ファイバの前記自由端を駆動するように構成されているコイルと、を具備する光ファイバ走査装置であって、前記コイルが発生する前記磁界を誘導する軟磁性材料からなる磁界誘導部を、前記コイルの前記中心軸側である内側、前記内側と反対側の外側、または、前記内側および外側に具備する。【００１１】
また、別の実施形態の光走査型内視鏡は、筒状の筐体と、前記筐体の中心軸に沿って配置された、永久磁石が設けられ自由端から光を出射する光ファイバと、前記筐体に配設された、前記永久磁石に磁界を印加し前記光ファイバの前記自由端を駆動するように構成されているコイルと、を具備し、前記コイルが発生する前記磁界を誘導する軟磁性材料からなる磁界誘導部を、前記コイルの前記中心軸側である内側、前記内側と反対側の外側、または、前記内側および外側に具備する光ファイバ走査装置を、挿入部の先端部に有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、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、および前記光ファイバ走査装置を具備する光走査型内視鏡を提供できる。
【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要部の分解図である。
【図４Ａ】第１実施形態の光ファイバ走査装置のコイルチップの上面図である。
【図４Ｂ】第１実施形態の光ファイバ走査装置のコイルチップの断面図である。
【図５Ａ】第１実施形態の光ファイバ走査装置の動作説明のための模式図である。
【図５Ｂ】第１実施形態の光ファイバ走査装置の動作説明のための模式図である。
【図６Ａ】従来の光ファイバ走査装置の磁界を示す模式図である。
【図６Ｂ】第１実施形態の光ファイバ走査装置の磁界を示す模式図である。
【図７】第１実施形態の変形例１の光ファイバ走査装置の断面図である。
【図８】第１実施形態の変形例２の光ファイバ走査装置の断面図である。
【図９】第１実施形態の変形例３の光ファイバ走査装置の断面図である。
【図１０】第２実施形態の変形例３の光ファイバ走査装置の断面図である。
【図１１Ａ】第２実施形態の光ファイバ走査装置のコイルチップの上面図である。
【図１１Ｂ】第２実施形態の光ファイバ走査装置のコイルチップの断面図である。
【図１２】第２実施形態の変形例１の光ファイバ走査装置のコイルチップの断面図である。
【図１３】第２実施形態の変形例２の光ファイバ走査装置のコイルチップの上面図である。
【図１４】第２実施形態の変形例３の光ファイバ走査装置のコイルチップの上面図である。
【図１５】第２実施形態の変形例４の光ファイバ走査装置のコイルチップの上面図である。
【図１６】第２実施形態の変形例４の光ファイバ走査装置のコイルチップの断面図である。
【図１７】第３実施形態の光ファイバ走査装置のコイルチップの断面図である。
【図１８】第４実施形態の光ファイバ走査装置のコイルチップの断面図である。
【図１９】第５実施形態の光走査型内視鏡の外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１から図４Ｂを用いて、第１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】
光ファイバ走査装置１０は、筐体１１と、光ファイバ３０と、磁場発生ユニット２１Ｕと、照明光学系３２と、を具備する。筒状の筐体１１には、中空部１１Ｈがある。光ファイバ３０は、筐体１１の中空部１１Ｈの長軸方向（Ｚ方向）の中心軸Ｏに沿って片持ち状態で配置されている。磁場発生ユニット２１Ｕは、コイルチップ２１Ａ〜２１Ｄと、コイルチップ２１Ａ〜２１Ｄの外側（outside)に配置されている外側ヨーク６１Ａ〜６１Ｄと、を含む。なお、外側は筐体１１の中心軸Ｏ側である内側(inside)と反対側である。
【００１６】
光ファイバ３０は、光源ユニット（不図示）からの光を導光し、自由端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３２を介して、被写体をスポット照射する。
【００１７】
光ファイバ３０には永久磁石３１が固定されている。例えば、ＳｍＣｏ合金からなる永久磁石３１は筒型で長手方向に着磁されている。光ファイバ３０は、保持部材３３の貫通孔３３Ｈを挿通しており、保持部材３３に接合されている。保持部材３３との接合部が固定されている片持ち状態の光ファイバ３０の自由端は、固定端を基点に上下左右にＸＹ平面内を移動可能である。
【００１８】
筐体１１、すなわち、第１の筐体１１Ａおよび第２の筐体１１Ｂは、アルミニウム等の非磁性金属または樹脂からなる。
【００１９】
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１１Ｈがある。筐体１１は、第１の筐体１１Ａと、第１の筐体１１Ａと接合されている第２の筐体１１Ｂと、を具備する。接合は、接着剤を用いてもよいが空隙が生じるため、ネジ等を用いて他部材を介さずに直接、締結することが好ましい。
【００２０】
筐体１１は、磁場発生ユニット２１Ｕを正確に配設するための位置決め部材の機能を有する。筐体１１の壁の厚さは、ある程度の強度があれば薄くても問題はない。図２等では筐体１１の壁の厚さを厚く図示しているが、厚さは、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。前記範囲内であれば、位置決め部材としての機能を担保して小型化（細径化）が容易である。
【００２１】
第１の筐体１１Ａの内側には、第１面１１ＳＡと、第１面１１ＳＡと直交する第２面１１ＳＢとがある。第２の筐体１１Ｂの内側には、第３面１１ＳＣと、第３面１１ＳＣと直交する第４面１１ＳＤとがある。そして、第１の筐体１１Ａと第２の筐体１１Ｂとが接合されると、第１面１１ＳＡ〜第４面１１ＳＤが、筐体１１の中空部１１Ｈの内面を構成する。
【００２２】
第２面１１ＳＢと第３面１１ＳＣとが直交するように、かつ、第１面１１ＳＡと第４面１１ＳＤとが直交するように接合されたことにより形成される中空部１１Ｈの断面の角部はいずれも９０度である。また、第１の筐体１１Ａの形状と第２の筐体１１Ｂの形状とは接合されたときに、形成される中空部１１Ｈの断面の４辺の長さが等しくなるように設定されている。
【００２３】
筐体１１の中空部１１Ｈには、外側ヨーク６１Ａ〜６１Ｄを含む磁場発生ユニット２１Ｕが配設されている。すなわち、第１の筐体１１Ａの第１面１１ＳＡには、外側ヨーク６１Ａとコイルチップ２１Ａとが配設されており、第２面１１ＳＢには、外側ヨーク６１Ｂとコイルチップ２１Ｂとが配設されている。第２の筐体１１Ｂの第３面１１ＳＣには、外側ヨーク６１Ｃとコイルチップ２１Ｃとが配設されており、第４面１１ＳＤには、外側ヨーク６１Ｄとコイルチップ２１Ｄとが配設されている。なお、以下、複数の構成要素のそれぞれをいうときは符号の末尾のアルファベット１文字を省略することがある。例えば、コイルチップ２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれをコイルチップ２１という。
【００２４】
コイルチップ２１の外側に配置されている外側ヨーク６１は、コイルチップ２１Ａ〜２１Ｄが発生する磁界を誘導するパーマロイ（ＮｉＦｅ合金）からなる磁界誘導部である。外側ヨーク６１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、磁場発生ユニット２１Ｕの駆動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。
【００２５】
外側ヨーク６１は、平面コイル２１Ｓの片面を完全に覆っており、厚さは１μｍ以上であれば、磁界を誘導する効果が顕著となる。外側ヨーク６１の厚さの上限は、コイルチップ２１が発生する磁界強度等に応じて決定されるが、例えば１０μｍ〜１０００μｍである。ここで、図３等では、外側ヨーク６１は、平面コイル２１Ｓを完全に覆っているが、部分的に覆っていてもよい。
【００２６】
なお、光ファイバ走査装置１０では、略直方体の外側ヨーク６１は筐体１１の凹部に嵌合しているが、筐体１１の内面に接着されていてもよい。
【００２７】
図４Ａ等に示すように、コイルチップ２１は、シリコンからなる基体２２に、酸化シリコン等の絶縁層（不図示）を介して、スパイラル（渦巻き）形状の駆動コイルである平面コイル２１Ｓが配設されている。
【００２８】
平面コイル２１Ｓは、両端の接合パッド２１Ｐの上部のコンタクトホール部以外は、ポリイミドまたはエポキシ等の樹脂からなる絶縁層２３で覆われている。例示した平面コイル２１Ｓは、パターニングされた銅または金等の低抵抗金属からなる導体層（平面コイル）と導体層を覆う絶縁層とを有する。なお、コイルチップ２１ではコイル中央にも接合パッドが配置されているが、接合パッドをコイル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。
【００２９】
コイルチップ２１は、ＭＥＭＳ半導体プロセスにより、シリコンウエハに多数の平面コイルを配設した後、個片化することで作製できる。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、精度の高い平面コイル２１Ｓを有するコイルチップ２１を容易に大量に作製できる。
【００３０】
なお、光ファイバ走査装置１０では、第１の筐体１１Ａと第２の筐体１１Ｂとは略同じ形状である。また、コイルチップ２１Ａ〜２１Ｄは同じ構成である。このため、光ファイバ走査装置１０は第１の筐体１１Ａと第２の筐体１１Ｂとが同じ工程で製造でき、コイルチップ２１Ａ〜２１Ｄが同じ工程で製造できる、さらに、コイルチップ２１Ａ、２１Ｂが配設された第１の筐体１１Ａと、コイルチップ２１Ｃ、２１Ｄが配設された第２の筐体１１Ｂと、が同じ工程で製造できる。このため、光ファイバ走査装置１０は製造が容易である。
【００３１】
図４Ｂに示すように、２つの接合パッド２１Ｐは、コイルチップ２１の内面側に配設されたフレキシブル配線板２９の電極２９Ｐと、例えば、半田により接合されている。なお、図４Ｂ以外の図面では、フレキシブル配線板２９の図示は省略している。フレキシブル配線板２９は、図示しない配線により駆動電流を供給する電源ユニット（不図示）と接続されている。
【００３２】
平面コイル２１Ｓは、接合パッド２１Ｐに駆動電流が印加されるとコイルチップ２１の主面に直交する方向の磁場を発生する。磁場の強度は、駆動電流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流の方向が反転すると、発生する磁場の方向は反転する。
【００３３】
光ファイバ走査装置１０では、第１の筐体１１Ａの直交する第１面１１ＳＡと第２面１１ＳＢには、それぞれ平面コイル２１Ｓ１、２１Ｓ２が配設されており、第２の筐体１１Ｂの直交する第３面１１ＳＣと第４面１１ＳＤには、それぞれ平面コイル２１Ｓ３、２１Ｓ４が配設されている。すなわち、平面コイル２１Ｓ１と平面コイル２１Ｓ３とは対向する位置に配置されており、平面コイル２１Ｓ２と平面コイル２１Ｓ４とは対向する位置に配置されている。
【００３４】
このため、平面コイル２１Ｓ１、２１Ｓ３は、Ｙ軸方向の磁場を発生し、平面コイル２１Ｓ２、２１Ｓ４は、Ｘ軸方向の磁場を発生する。光ファイバ３０（永久磁石３１）は、４つの平面コイル２１Ｓ１から２１Ｓ４から等距離、すなわち筐体１１の中空部１１Ｈの中心に配置されている。
【００３５】
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。
【００３６】
図５Ａに示すように、平面コイル２１Ｓ１に駆動電流が供給されると、例えば、内面側がＮ極の磁場が発生する。同時に、平面コイル２１Ｓ３に駆動電流が供給されると、例えば、内面側がＳ極の磁場が発生する。すなわち、対向配置されている平面コイル２１Ｓ１と平面コイル２１Ｓ３とは、内面側に異なる磁極の磁場を発生する。
【００３７】
このため、磁場内に配置されている永久磁石３１の後端側（Ｎ極）は、Ｙ軸上方向に引き上げられる。このため、光ファイバ３０の自由端もＹ軸上方向に移動する。
【００３８】
一方、図５Ｂに示すように、平面コイル２１Ｓ１に図５Ａの場合と逆方向の駆動電流が供給されると、内面側がＳ極の磁場が発生する。同様に、平面コイル２１Ｓ３に図５Ａの場合と逆方向の駆動電流が供給されると内面側がＮ極の磁場が発生する。すると、磁場内に配置されている永久磁石３１の後端側（Ｎ極）は、Ｙ軸下方向に引き下げられる。このため、光ファイバ３０の自由端もＹ軸下方向に移動する。
【００３９】
平面コイル２１Ｓ１、２１Ｓ３に供給する駆動電流の方向を制御することにより、光ファイバ３０の自由端は、Ｙ軸方向に走査される。同様に、平面コイル２１Ｓ２、２１Ｓ４に供給する駆動電流の方向を制御することにより、光ファイバ３０の自由端は、Ｘ軸方向に走査される。
【００４０】
なお、永久磁石３１の先端側に磁場が印加されるように、永久磁石３１、光ファイバ、または磁場発生ユニット２１Ｕを配置してもよい。また、例えば、２つの平面コイル２１Ｓ１および平面コイル２１Ｓ２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つの平面コイル２１Ｓだけで走査可能である。
【００４１】
４つの平面コイル２１Ｓ１〜２１Ｓ４に供給する駆動電流の方向を制御することにより、光ファイバ３０の自由端は、ＸＹ平面内を２次元走査される。走査幅は駆動電流値により制御される。その結果、光ファイバ３０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。
【００４２】
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。
【００４３】
そして、光ファイバ走査装置１０は、磁場発生ユニット２１Ｕが、厚さが例えば１０μｍ以上５００μｍ以下と非常に薄いコイルチップ２１Ａ〜２１Ｄからなるため、細径である。さらに、コイルチップ２１Ａ〜２１Ｄは、筐体１１の断面が正方形の中空部１１Ｈの内面にそれぞれ配設されているため、正確に配置されている。
【００４４】
このため、光ファイバ走査装置１０は、細径で、高精度のスキャン照射を行える。
【００４５】
さらに、光ファイバ走査装置１０は、平面コイル２１Ｓが発生する磁界を誘導する軟磁性材料からなる外側ヨーク６１からなる磁界誘導部を具備する。
【００４６】
図６Ａに示すように、従来の光ファイバ走査装置では、平面コイル２１Ｓが発生する磁界Ｍは大きく広がって磁場発生ユニットの外部に磁界が漏洩していた。
【００４７】
これに対して、図６Ｂに示す光ファイバ走査装置１０では、平面コイル２１Ｓが発生する磁界Ｍは外側ヨーク６１に誘導される。このため、平面コイル２１Ｓが発生する磁界Ｍが、磁場発生ユニット２１Ｕの外部に漏洩しにくく、かつ、永久磁石３１の近傍に磁界Ｍを集中できる。このため、光ファイバ走査装置１０は効率的なスキャン照射を行える。つまり、光ファイバ走査装置の外部に漏洩していた磁界を外側ヨーク６１により内部に取り込んでいるため、永久磁石３１の近傍に磁界を集中でき、磁界発生ユニット２１Ｕからの磁界を効率よく利用できる。
【００４８】
＜第１実施形態の変形例＞
次に第１実施形態の変形例１〜３の光ファイバ走査装置１０Ａ〜１０Ｃについて説明する。光ファイバ走査装置１０Ａ〜１０Ｃは光ファイバ走査装置１０と類似しているので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。なお、以下の図では、光ファイバおよび磁場発生ユニット等を図示しないことがある。
【００４９】
光ファイバ走査装置１０Ａ〜１０Ｃは、光ファイバ走査装置１０の効果を有し、さらに特徴ある効果を有する。
【００５０】
＜第１実施形態の変形例１＞
図７に示すように変形例１の光ファイバ走査装置１０Ａでは、外側ヨーク６１Ａ〜６１Ｄは、筐体１１の内面に接着された軟磁性箔からなる。また、筐体１１は、４つの筐体１１Ａ１〜１１Ａ４とからなる。
【００５１】
外側ヨーク６１Ａ〜６１Ｄは、外側ヨーク６１と同じように、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、パーマロイまたはアモルファス合金等の軟磁性材料からなるが、その厚さは例えば１μｍ〜５０μｍと比較的薄い。このため、筐体１１に凹部を形成する必要がない。
【００５２】
多数のコイルチップ２１を配設したシリコンウエハの裏面に軟磁性箔を接着してから個片化することで、外側ヨーク６１Ａが接着されたコイルチップ２１を容易に大量に作製できる。または、シリコンウエハの裏面に軟磁性膜をスパッタ法、蒸着法、またはめっき法等で成膜しておいてもよい。
【００５３】
光ファイバ走査装置１０Ａは、光ファイバ走査装置１０よりも製造が容易である。
【００５４】
＜第１実施形態の変形例２＞
図８に示すように変形例２の光ファイバ走査装置１０Ｂでは、軟磁性材料からなる筐体１１Ｂが外側ヨーク６１Ｂの機能を有している。
【００５５】
筐体１１Ｂは外側ヨーク６１と同じように、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軟磁性材料からなる。
【００５６】
光ファイバ走査装置１０Ｂは、筐体に外側ヨークを接着する必要がないため、光ファイバ走査装置１０よりも製造が容易で細径である。なお、より細径化するために、筐体１１Ｂの内面の凹部にコイルチップ２１を嵌合してもよい。
【００５７】
＜第１実施形態の変形例３＞
図９に示すように変形例３の光ファイバ走査装置１０Ｃでは、筐体１１Ｃは円筒形である。すなわち、筐体は、直方体である必要はなく、外面の角部が曲面加工されていたり、面取り加工されていたりする略直方体でもよい。円筒形の筐体１１Ｃの内面に配設されているコイルチップ２１Ａ〜２１Ｄの基体２２Ｃは可撓性を有する例えばポリイミドからなる。
【００５８】
光ファイバ走査装置１０Ｃの外側ヨーク６１Ｃ１は、筐体１１Ｃの内面に配設された軟磁性材料からなる薄帯または薄膜である。なお、光ファイバ走査装置１０Ｂのように、筐体１１Ｃを軟磁性材料により構成し外側ヨークとしての機能を付与してもよい。
【００５９】
光ファイバ走査装置１０Ｃは、光ファイバ走査装置１０よりも製造が容易で細径である。
【００６０】
＜第２実施形態＞
次に第２実施形態の光ファイバ走査装置１０Ｄについて説明する。光ファイバ走査装置１０Ｄは光ファイバ走査装置１０等と類似しているので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。
【００６１】
図１０〜図１１Ｂに示すように、光ファイバ走査装置１０Ｄでは、コイルチップ２１が発生する磁界を誘導する軟磁性材料からなる磁界誘導部として、外側ヨーク６１Ｄ１に加えて、コイルチップ２１Ａ〜２１Ｄの内側(inside)に配置されている内側磁界誘導部であるコア６２Ａ〜６２Ｄを含む。
【００６２】
コア６２は、コイルチップ２１の平面スパイラルコイル２１Ｓの中心部に配置されている。コア６２は外側ヨーク６１と同じように、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軟磁性材料からなる。
【００６３】
コア６２の厚さは、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。コア６２は所定形状の薄帯をコイルチップ２１の中心部に接着してもよいし、多数のコイルチップ２１を配設したシリコンウエハに軟磁性膜を成膜しパターニングしてもよい。
【００６４】
コア６２を有する光ファイバ走査装置１０Ｄは、光ファイバ走査装置１０等の効果を有し、さらに平面コイル２１Ｓが発生する磁界Ｍを、永久磁石３１の近傍に集中できる。このため、光ファイバ走査装置１０Ｄは光ファイバ走査装置１０等よりも、さらに効率的なスキャン照射を行える。
【００６５】
＜第２実施形態の変形例＞
次に第２実施形態の変形例１〜４の光ファイバ走査装置１０Ｅ〜１０Ｈについて説明する。光ファイバ走査装置１０Ｇ〜１０Ｈは光ファイバ走査装置１０Ｄと類似しているので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。
【００６６】
光ファイバ走査装置１０Ｅ〜１０Ｈは、光ファイバ走査装置１０Ｄの効果を有し、さらに特徴ある効果を有する。
【００６７】
＜第２実施形態の変形例１＞
図１２に示すように、変形例１の光ファイバ走査装置１０Ｅでは、コア６２Ｅが中心軸Ｏに向かって凸形状で先端が半球状である。言い替えれば、コア６２Ｅはコイルチップ２１Ｅ（外側ヨーク６１Ｄ）から遠ざかるに従い断面積が減少している。
【００６８】
直方体のコアでは、磁界Ｍが角部（エッジ部）に集中するため、磁性体が局部的に飽和状態となり十分に磁界を誘導できないおそれがある。これに対して凸形状で先端が半球状であるコア６２Ｅを有する光ファイバ走査装置１０Ｅは、コア６２Ｅが局部的に飽和しにくいため、効率的なスキャン照射を行える。
【００６９】
＜第２実施形態の変形例２＞
図１３に示すように、変形例２の光ファイバ走査装置１０Ｆでは、内側磁界誘導部は、コア６２に加えて、コイルチップ２１Ｆの平面コイル２１Ｓの周囲に環状に配置されている額縁状の内側ヨーク６３を更に含む。
【００７０】
光ファイバ走査装置１０Ｆは、内側ヨーク６３に磁界が誘導されるため、平面コイル２１Ｓが発生する磁界Ｍが、磁場発生ユニット２１Ｕの外部に漏洩しにくく、かつ、永久磁石３１の近傍に磁界Ｍを集中できる。
【００７１】
＜第２実施形態の変形例３＞
図１４に示すように、変形例３の光ファイバ走査装置１０Ｇでは、コイルチップ２１Ｇの平面視矩形の平面コイル２１Ｓの周囲のうち、筐体１１の中心軸Ｏに直交する２辺に沿って配置されている２つの内側ヨーク６３Ｇ１、６３Ｇ２を含む。
【００７２】
図３に示したように、筐体１１の内部の狭い中空部１１Ｈに配設するため、コイルチップ２１には、筐体１１の中心軸Ｏに平行方向（Ｚ軸方向）に延設された内側ヨークを配設するスペースが確保できない場合がある。
【００７３】
しかし、光ファイバ走査装置１０Ｇのコイルチップ２１Ｇは配設するスペースが確保しやすい中心軸Ｏに直交する方向（Ｘ軸方向）に延設されたる２つの内側ヨーク６３Ｇ１、６３Ｇ２を含む。
【００７４】
光ファイバ走査装置１０Ｇは、光ファイバ走査装置１０Ｆと同じように平面コイル２１Ｓが発生する磁界Ｍが、磁場発生ユニット２１Ｕの外部に漏洩しにくく、かつ、永久磁石３１の近傍に磁界Ｍを集中できる。
【００７５】
＜第２実施形態の変形例４＞
図１５および図１６に示すように、変形例４の光ファイバ走査装置１０Ｈでは、コイルチップ２１Ｈの平面コイル２１Ｓの中心部に配置されているコア６２Ｈが、平面コイル２１Ｓの接合パッド２１Ｐの上に配設されている。すなわち、コア６２Ｈは、ニッケル、またはパーマロイ等の導電軟磁性材料からなり、駆動電流が流れる。
【００７６】
図１６に示すように、接合パッド２１Ｐは、フレキシブル配線板２９の電極２９Ｐと半田２８により接合されている。例えば、パーマロイめっき膜からなる膜厚３μｍのコア６２Ｈは、銅または金等からなる電極２９Ｐの半田バリア層としての機能を有する。半田バリア層としての機能を有するためにコア６２Ｈは、少なくともニッケルを５０重量％以上含むことが好ましい。
【００７７】
また、フレキシブル配線板２９に、コイルチップ２１Ｇのように軟磁性箔等により内側ヨークを形成することも可能である。
【００７８】
光ファイバ走査装置１０Ｈは、コア６２Ｈが半田バリア層としての機能を有するため、半田バリア層を配設する必要がないため、製造が容易である。
【００７９】
＜第３実施形態＞
次に第３実施形態の光ファイバ走査装置１０Ｉについて説明する。光ファイバ走査装置１０Ｉは光ファイバ走査装置１０等と類似しているので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。
【００８０】
図１７に示すように光ファイバ走査装置１０Ｉのコイルチップ２１Ｉのコイル２１ＳＩは、第１の平面スパイラルコイル２１ＳＡと第２の平面スパイラルコイル２１ＳＢとが重畳された多層コイルである。そして第１の平面スパイラルコイル２１ＳＡと第２の平面スパイラルコイル２１ＳＢとを電気的に接続している中心部に配置されている接続体の少なくとも一部が導電軟磁性材料からなるコア６２Ｉである。
【００８１】
光ファイバ走査装置１０Ｉは、光ファイバ走査装置１０Ｈ等の効果を有し、さらに、コイル２１ＳＩが多層コイルであるため、より小さな電流で駆動可能である。なお、本変形例の光ファイバ走査装置は、３層以上のコイルが積層された多層コイルを有していてもよい。
【００８２】
＜第４実施形態＞
次に第４実施形態の光ファイバ走査装置１０Ｊについて説明する。光ファイバ走査装置１０Ｊは光ファイバ走査装置１０等と類似しているので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。
【００８３】
図１８に示すように、光ファイバ走査装置１０Ｊでは、筐体が、コイル２１Ａ〜２１Ｄが配設されている共通の基体２２Ｊにより構成されている。基体２２Ｊは可撓性を有する例えばポリイミドからなり、折り曲げられて中空部１１Ｈのある筐体１１Ｊを構成している。
【００８４】
また、それぞれのコイル２１Ａ〜２１Ｄの中心部には、凸形状のコア６２Ｅ（６２Ｅ１〜６２Ｅ４）が配設されている。
【００８５】
光ファイバ走査装置１０Ｊは、光ファイバ走査装置１０Ｈ等の効果を有し、さらに基体２２Ｊが筐体を構成しているため、細径である。
【００８６】
なお、シリコンからなる非可撓性の基体２２を含むコイルチップ２１Ａ〜２１Ｄであっても、それらが絶縁層２３により連設されていれば、絶縁層２３を介して折り曲げることにより筐体を構成できる。
【００８７】
＜第５実施形態＞
次に第５実施形態の光走査型内視鏡（内視鏡）２、２Ａ〜２Ｊについて説明する。
【００８８】
図１９に示すように光走査型内視鏡２、２Ａ〜２Ｊは、すでに説明した光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｊを挿入部９１の先端部９４に具備する。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。
【００８９】
内視鏡２を含む光走査型内視鏡システム（以下「内視鏡システム」という）１は、内視鏡２と、光源装置およびビデオプロセッサの機能を備えた本体装置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、本体装置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。
【００９０】
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。
【００９１】
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が回動自在に配設されている。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。
【００９２】
操作部９２から延設されたユニバーサルケーブル９３が本体装置３とコネクタ９０を介して接続される。本体装置３は、内視鏡画像を表示するモニタ４と接続されている。
【００９３】
内視鏡２は、筒状の筐体と、前記筐体の中心軸に沿って配置された、永久磁石が設けられ自由端から光を出射する光ファイバと、前記筐体に配設された、前記永久磁石に磁界を印加し前記光ファイバの前記自由端を駆動するように構成されているコイルと、を具備する光ファイバ走査装置であって、前記コイルが発生する前記磁界を誘導する軟磁性材料からなる磁界誘導部を、前記筐体の前記中心軸側である内側、前記内側と反対側の外側、または、前記内側および外側に具備する光ファイバ走査装置を挿入部の先端部に具備する。
【００９４】
内視鏡２、２Ａ〜２Ｊは、磁界が漏洩しにくい効率的なスキャン照射を行う光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｊを具備する。
【００９５】
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】
【００９６】
１、１Ａ〜１Ｊ・・・内視鏡システム
２、２Ａ〜２Ｊ・・・光走査型内視鏡
１０、１０Ａ〜１０Ｊ・・・光ファイバ走査装置
１１・・・筐体
２１・・・コイルチップ
２１Ｐ・・・接合パッド
２１Ｓ・・・平面コイル
２１Ｕ・・・磁場発生ユニット
２２・・・基体
２３・・・絶縁層
２８・・・半田
２９・・・フレキシブル配線板
２９Ｐ・・・電極
３０・・・光ファイバ
３１・・・永久磁石
３２・・・照明光学系
３３・・・保持部材
５０・・・光ファイバ
６１・・・外側ヨーク
６２・・・コア
６３・・・内側ヨーク
９１・・・挿入部
９４・・・先端部
【図１】
2017013788.tif 000003
【図２】
2017013788.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
2017013788.tif 000018
【図１３】
2017013788.tif 000019
【図１４】
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【図１５】
2017013788.tif 000021
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月14日(2017.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
実施形態の光ファイバ走査装置は、筒状の筐体と、前記筐体の中心軸であるＺ軸に沿って配置された、永久磁石が設けられ自由端から光を出射するように構成されている光ファイバと、前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向の磁界を前記永久磁石に印加し、前記自由端を前記Ｘ軸方向に走査するように構成されている少なくとも１つのスパイラルコイルを有するＸ軸コイルと、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向の磁界を前記永久磁石に印加し、前記自由端を前記Ｙ軸方向に走査するように構成されている少なくとも１つのスパイラルコイルを有するＹ軸コイルと、それぞれの前記スパイラルコイルの前記中心軸側である内側の中心部に配置され磁界を前記筐体の前記中心軸に対して垂直な方向に誘導するように構成されているコアを含む内側磁界誘導部と、それぞれの前記スパイラルコイルの前記内側と反対側の外側に配置された外側磁界誘導部と、を有する磁界誘導部と、を具備する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
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、挿入部の先端部に有し、前記光ファイバ走査装置は、筒状の筐体と、前記筐体の中心軸であるＺ軸に沿って配置された、永久磁石が設けられ自由端から光を出射するように構成されている光ファイバと、前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向の磁界を前記永久磁石に印加し、前記自由端を前記Ｘ軸方向に走査するように構成されている少なくとも１つのスパイラルコイルを有するＸ軸コイルと、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向の磁界を前記永久磁石に印加し、前記自由端を前記Ｙ軸方向に走査するように構成されている少なくとも１つのスパイラルコイルを有するＹ軸コイルと、それぞれの前記スパイラルコイルの前記中心軸側である内側の中心部に配置され磁界を前記筐体の前記中心軸に対して垂直な方向に誘導するように構成されているコアを含む内側磁界誘導部と、それぞれの前記スパイラルコイルの前記内側と反対側の外側に配置された外側磁界誘導部と、を有する磁界誘導部と、を具備する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の筐体と、
前記筐体の中心軸であるＺ軸に沿って配置された、永久磁石が設けられ自由端から光を出射するように構成されている光ファイバと、
前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向の磁界を前記永久磁石に印加し、前記自由端を前記Ｘ軸方向に走査するように構成されている少なくとも１つのスパイラルコイルを有するＸ軸コイルと、
前記Ｚ軸および前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向の磁界を前記永久磁石に印加し、前記自由端を前記Ｙ軸方向に走査するように構成されている少なくとも１つのスパイラルコイルを有するＹ軸コイルと、
それぞれの前記スパイラルコイルの前記中心軸側である内側の中心部に配置され磁界を前記筐体の前記中心軸に対して垂直な方向に誘導するように構成されているコアを含む内側磁界誘導部と、それぞれの前記スパイラルコイルの前記内側と反対側の外側に配置された外側磁界誘導部と、を有する磁界誘導部と、を具備することを特徴とする光ファイバ走査装置。
【請求項２】
前記外側磁界誘導部は、それぞれの前記スパイラルコイルの片面を覆っ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】
前記筐体の少なくとも一部が、軟磁性材料からなり、前記外側磁界誘導部を構成し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Ｘ軸コイルおよび前記Ｙ軸コイルは、それぞれが、前記中心軸を挟んで対向配置された２つのスパイラルコイルを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項５】
前記コアは、前記中心軸に向かって凸形状で先端が半球状であ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】
前記内側磁界誘導部は、前記スパイラルコイルの周囲に環状に配置されている内側ヨークを更に含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項７】
前記内側磁界誘導部は、平面視矩形の前記スパイラルコイルの周囲のうち、前記筐体の前記中心軸に直交する２辺に沿って配置されている２つの内側ヨークを含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項８】
前記スパイラルコイルが、第１の平面スパイラルコイルと第２の平面スパイラルコイルとが重畳された多層コイルであり、前記第１の平面スパイラルコイルと前記第２の平面スパイラルコイルとを電気的に接続している前記中心部に配置されている接続体の少なくとも一部が前記コアであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項９】
前記筐体が、前記スパイラルコイルが配設されている基体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】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の前記光ファイバ走査装置を、挿入部の先端部に有することを特徴とする光走査型内視鏡。
【国際調査報告】
2017013788.tif 000026
2017013788.tif 000027
2017013788.tif 000028
2017013788.tif 000029