(57)【要約】【課題】機械的特性に変化が生じた場合にも、光ファイバの振動状態を一定に保って所望の走査軌跡を得る。【解決手段】光を導光して先端２ａから射出可能な細長い光ファイバ２と、該光ファイバ２の外周面に設けられ、交番電圧の印加によって光ファイバ２の長手方向に伸縮振動することにより光ファイバ２の先端部分２ｂに長手方向に交差する方向の屈曲振動を発生させる駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃと、光ファイバ２の先端部分２ｂの外周面に設けられた検出用圧電素子５Ａ，５Ｂと、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃに交番電圧を印加するとともに、検出用圧電素子５Ａ，５Ｂが発生する電圧に基づいて交番電圧を制御する制御部６とを備える光ファイバスキャナを提供する。【選択図】図１
2015198697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を導光して先端から射出可能な細長い光ファイバと、
該光ファイバの外周面に設けられ、交番電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮振動することにより前記光ファイバの先端部分に前記長手方向に交差する方向の屈曲振動を発生させる駆動用圧電素子と、
前記光ファイバの前記先端部分の外周面に設けられた検出用圧電素子と、
前記駆動用圧電素子に前記交番電圧を印加するとともに、前記検出用圧電素子が発生する電圧に基づいて前記交番電圧を制御する制御部とを備える光ファイバスキャナ。
【請求項２】
前記検出用圧電素子は、前記光ファイバの外周面の、前記先端部分が屈曲振動する方向に対向する２つの位置のうち少なくとも一方に設けられている請求項１に記載の光ファイバスキャナ。
【請求項３】
一対の前記検出用圧電素子が、前記２つの位置の両方に設けられている請求項２に記載の光ファイバスキャナ。
【請求項４】
前記光ファイバの外周面と前記駆動用圧電素子との間に設けられた筒状の弾性体からなる振動伝達部を備える請求項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。
【請求項５】
前記光ファイバの前記先端部分の外周面と前記駆動用圧電素子および検出用圧電素子との間に設けられ、前記駆動用圧電素子および検出用圧電素子と電気的に接続される筒状の導電部を備える請求項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。
【請求項６】
前記検出用圧電素子が、前記先端部分の略全長にわたって設けられている請求項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。
【請求項７】
請求項１から請求項６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の基端側に配置され、前記光ファイバに照明光を供給する光源と、
前記光ファイバスキャナの先端側に配置され、前記光ファイバの先端から射出される照明光を被写体に集光する照明レンズと、
前記光ファイバスキャナおよび前記照明レンズを収容する細長い外筒とを備える照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置と、
該照明装置によって照明光が被写体に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を備える観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなり、光ファイバを片持ち梁状に保持する筒状のアクチュエータを用いた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。）。アクチュエータに交番電圧が印加されると、アクチュエータが光ファイバの長手方向に伸縮振動することによって光ファイバに屈曲振動が励起される。これにより、自由端である光ファイバの先端を振動させ、該先端から射出される光を走査することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５０４５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の光ファイバスキャナは、温度変化等の外的要因や部品の経年劣化等の内的要因によって光ファイバの機械的特性に変化が生じたときに、光ファイバの振動状態が変化し、光を所望の軌跡に沿って走査することができなくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、機械的特性に変化が生じた場合にも、光ファイバの振動状態を一定に保って所望の走査軌跡を得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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
本発明は、光を導光して先端から射出可能な細長い光ファイバと、該光ファイバの外周面に設けられ、交番電圧の印加によって前記光ファイバの長手方向に伸縮振動することにより前記光ファイバの先端部分に前記長手方向に交差する方向の屈曲振動を発生させる駆動用圧電素子と、前記光ファイバの前記先端部分の外周面に設けられた検出用圧電素子と、前記駆動用圧電素子に前記交番電圧を印加するとともに、前記検出用圧電素子が発生する電圧に基づいて前記交番電圧を制御する制御部とを備える光ファイバスキャナを提供する。
【０００７】
本発明によれば、圧電素子に交番電圧が印加されると、圧電素子の伸縮振動によって光ファイバの先端部分に屈曲振動が励起され、光ファイバの先端がその横方向に振動する。これにより、光ファイバの先端から射出される照明光を走査することができる。
この場合に、光ファイバの先端部分の屈曲振動に伴って検出用圧電素子に変形が生じ、該検出用圧電素子が、光ファイバの先端部分の屈曲振動に対応して振動する電圧を発生する。
【０００８】
制御部は、検出用圧電素子が発生する電圧の振動状態が所定の状態となるように、すなわち光ファイバの先端部分の振動状態が所定の状態となるように、駆動用圧電素子に印加する交番電圧を制御する。これにより、光ファイバや圧電素子等の部品の機械的特性に変化が生じた場合にも、光ファイバの先端部分の振動状態を一定に保ち、光を所望の軌跡に沿って走査することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記検出用圧電素子は、前記光ファイバの外周面の、前記先端部分が屈曲振動する方向に対向する２つの位置のうち少なくとも一方に設けられていてもよい。
このようにすることで、検出用圧電素子が発生する電圧の振動は、光ファイバの先端部分の屈曲振動により一致したものとなり、光ファイバの振動状態をより高い感度で検出することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、一対の前記検出用圧電素子が、前記２つの位置の両方に設けられていてもよい。
このようにすることで、一対の検出用圧電素子が発生する電圧間の差動電圧に基づいて、光ファイバの振動状態をさらに高い感度で検出することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記光ファイバの外周面と前記駆動用圧電素子との間に設けられた筒状の弾性体からなる振動伝達部を備えていてもよい。
このようにすることで、圧電素子の伸縮振動を振動伝達部によって光ファイバに効率良く伝達することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記光ファイバの前記先端部分の外周面と前記駆動用圧電素子および検出用圧電素子との間に設けられ、前記駆動用圧電素子および検出用圧電素子と電気的に接続される筒状の導電部を備えていてもよい。
このようにすることで、導電部が、駆動用圧電素子および検出用圧電素子の共通のＧＮＤ電極として機能するので、ＧＮＤリード線を１本に減らすことができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記検出用圧電素子が、前記先端部分の略全長にわたって設けられていてもよい。
このようにすることで、光ファイバの先端部分の屈曲振動に伴って検出用圧電素子が発生する電圧が大きくなるので、光ファイバの先端部分の振動状態をさらに高い感度で検出することができる。
【００１４】
また、本発明は、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の基端側に配置され前記光ファイバに照明光を供給する光源と、前記光ファイバスキャナの先端側に配置され前記光ファイバの先端から射出される照明光を被写体に集光する照明レンズと、前記光ファイバスキャナおよび前記照明レンズを収容する細長い外筒とを備える照明装置を提供する。
また、本発明は、上記に記載の照明装置と、該照明装置によって照明光が被写体に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を備える観察装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、機械的特性に変化が生じた場合にも、光ファイバの振動状態を一定に保って所望の走査軌跡を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る観察装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光ファイバスキャナの構成を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図３】図２の光ファイバスキャナの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図４】図２の光ファイバスキャナのもう１つの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図５】図２の光ファイバスキャナのもう１つの変形例を示す側面図である。
【図６】図２の光ファイバスキャナのもう１つの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光ファイバスキャナの構成を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図８】図７の光ファイバスキャナの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図９】図７の光ファイバスキャナのもう１つの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る光ファイバスキャナの構成を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図１１】図１０の光ファイバスキャナの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図１２】図１０の光ファイバスキャナのもう１つの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る光ファイバスキャナの構成を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図１４】図１３の光ファイバスキャナの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【図１５】図１３の光ファイバスキャナのもう１つの変形例を示す（ａ）側面図および（ｂ）先端側から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る光ファイバスキャナ１、照明装置２０および観察装置１００について、図１から図６を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１００は、内視鏡のようなプローブ型の観察装置であり、図１に示されるように、被写体Ｘの表面に照明光Ｌを照射する照明装置２０と、被写体Ｘからの照明光Ｌの戻り光Ｌ’を検出するための検出用光ファイバ３１および光検出器（光検出部）３２とを備えている。
【００１８】
照明装置２０は、光ファイバ２の先端２ａを振動させることによって該先端２ａから射出される照明光Ｌを走査する光ファイバスキャナ１と、該光ファイバスキャナ１の先端側に配置された照明レンズ２１と、光ファイバスキャナ１および照明レンズ２１を収容する細長い円筒状の外筒２２と、光ファイバ２の基端に照明光Ｌを供給する光源２３とを備えている。
【００１９】
照明レンズ２１は、その後側焦点位置が光ファイバ２の先端２ａと略一致するように配置され、光ファイバ２の先端２ａから射出された照明光Ｌを被写体Ｘに集光させる。
光源２３は、外筒２２の基端側に配置され、光ファイバ２の基端が接続されている。
【００２０】
検出用光ファイバ３１は、外筒２２内において、光ファイバスキャナ１の外側に周方向に配列して複数設けられ、その先端面が外筒２２の先端面に配置されている。
光検出器３２は、外筒２２の基端側に配置されており、検用出光ファイバの基端に接続されている。
【００２１】
本実施形態に係る光ファイバスキャナ１は、図２（ａ），（ｂ）に示されるように、ガラス材料からなる細長い丸棒状の光ファイバ２と、該光ファイバ２の外周面に向けられた弾性部材３と、該弾性部材３の外周面に設けられた板状の４枚の駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄと、光ファイバ２に設けられた２枚の検出用圧電素子５Ａ，５Ｂと、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに印加する交番電圧を制御する制御部６と、外筒２２に対して光ファイバスキャナ１を固定するための固定部材７とを備えている。なお、本実施形態の説明において、光ファイバ２の径方向をＸ方向およびＹ方向とし、光ファイバ２の長手方向をＺ方向とする直交座標系Ｘ，Ｙ，Ｚを用いる。
【００２２】
弾性部材（振動伝達部）３は、ニッケルや銅等の導電性の金属材料からなる四角柱状の部材である。弾性部材３は、先端面から基端面までその長手方向の中心軸に沿って形成され、光ファイバ２の外周面に嵌合する貫通孔を有している。光ファイバ２は、その先端部分を突出させて貫通孔内に挿入されている。以下、光ファイバ２の、弾性部材３から先端側に突出している部分を光走査部２ｂという。
【００２３】
駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックス材料から形成された板状の部材である。駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄのおもて面と裏面にはそれぞれ、おもて面が＋極、裏面が−極となるように電極処理が施されており、矢印Ｐで示されるように、＋極から−極に向かう方向に分極している。駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、分極方向Ｐである厚さ方向を光ファイバ２の径方向に向け、弾性部材３の４つの側面に１枚ずつ接着剤１２によって貼り付けられている。また、４枚の駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、絶縁用の接着剤１２を使用したり弾性部材３をジルコニアなどの絶縁材料から形成したりする等して、弾性部材３とは電気的に絶縁されている。
【００２４】
ここで、Ｘ方向に互いに対向する２枚の駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂは、分極方向Ｐが同一となるように弾性部材３に貼り付けられている。駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂの弾性部材３側の電極面にはＧＮＤリード線９が、弾性部材３とは反対側の電極面にはＡ相の駆動用リード線８Ａが、それぞれ半田や導電性接着剤等によって電気的に接続されている。駆動用リード線８Ａを介して制御部６から駆動用圧電素子４Ａ，４ＢにＡ相の交番電圧が印加されると、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂは、分極方向Ｐに直交するＺ方向に伸縮振動する。このときに、２枚の駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂのうち、一方がＺ方向に縮み、他方がＺ方向に伸びることによって、弾性部材３にＸ方向の屈曲振動が発生する。この弾性部材３のＸ方向の屈曲振動が光ファイバ２に伝達されることにより、光ファイバ２の光走査部２ｂがＸ方向に屈曲振動し、光ファイバ２の先端２ａがＸ方向に直線的に振動する。
【００２５】
同様に、Ｙ方向に互いに対向する２枚の駆動用圧電素子４Ｃ，４Ｄは、分極方向Ｐが同一となるように弾性部材３に貼り付けられている。駆動用圧電素子４Ｃ，４Ｄの弾性部材３側の電極面にはＧＮＤリード線９が、弾性部材３とは反対側の電極面にはＢ相の駆動用リード線８Ｂが、それぞれ半田や導電性接着剤等によって電気的に接続されている。駆動用リード線８Ｂを介して制御部６から駆動用圧電素子４Ｃ，４ＤにＢ相の交番電圧が印加されると、駆動用圧電素子４Ｃ，４Ｄは、分極方向Ｐに直交するＺ方向に伸縮振動する。このときに、２枚の駆動用圧電素子４Ｃ，４Ｄのうち、一方がＺ方向に縮み、他方がＺ方向に伸びることによって、弾性部材３にＹ方向の屈曲振動が発生する。この弾性部材３のＹ方向の屈曲振動が光ファイバ２に伝達されることにより、光ファイバ２の光走査部２ｂがＹ方向に屈曲振動し、光ファイバ２の先端２ａがＹ方向に直線的に振動する。
【００２６】
検出用圧電素子５Ａ，５Ｂは、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄと同様に、ＰＺＴ等の圧電セラミックス材料から形成された板状の部材であり、厚さ方向に分極している。一方の検出用圧電素子５Ａは、光走査部２ｂの外周面のうち、光走査部２ｂの中心軸を挟んでＸ方向に対向する２つの位置の一方に設けられ、導電性接着剤によって光走査部２ｂの外周面に接着されている。他方の検出用圧電素子５Ｂは、光走査部２ｂの外周面のうち、光走査部２ｂの中心軸を挟んでＹ方向に対向する２つの位置の一方に設けられ、導電性接着剤によって光走査部２ｂの外周面に接着されている。
【００２７】
また、検出用圧電素子５Ａ，５Ｂの光走査部２ｂ側の電極面にはＧＮＤリード線９が、光走査部２ｂとは反対側の電極面には検出用リード線１０が、それぞれ半田や導電性接着剤等によって電気的に接続されている。
なお、検出用圧電素子５Ａ，５Ｂは、エアロゾルデポジション法（ＡＤ法）等を用いて光走査部２ｂの外周面に形成された、圧電セラミック材料の膜から構成されていてもよい。
【００２８】
各リード線８Ａ，８Ｂ，９，１０は、圧電素子４，５の隙間や、固定部材７にＺ方向に形成された通し穴（図示略）を通って、光ファイバ２の外周面の略沿って配線され、固定部材７の基端側において１つに束ねられている。なお、図１においては、図が複雑になることを防ぐために、リード線８Ａ，８Ｂ，９，１０のうち、駆動用圧電素子４Ａに接続されたリード線８Ａ，９のみを図示している。
【００２９】
制御部６は、ＧＮＤ端子を有し、全ての圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，５Ａ，５ＢのＧＮＤリード線９が共通のＧＮＤ端子に接続されている。これにより、駆動用リード線８Ａ，８Ｂおよび検出用リード線１０は、電気的に＋極性になっている。
【００３０】
また、制御部６には、駆動用リード線８Ａ，８Ｂおよび検出用リード線１０が接続されている。制御部６は、駆動用リード線８Ａ，８Ｂを介して駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに所定の設定の交番電圧を印加する。また、制御部６は、所定の設定の交番電圧を印加後に、検出用リード線１０を介して検出した検出用圧電素子５Ａ，５Ｂの電圧に基づいて交番電圧を制御する。
【００３１】
具体的には、光走査部２ｂの屈曲振動に伴って検出用圧電素子５Ａ，５Ｂに変形が生じると、検出用圧電素子５Ａ，５Ｂは、周期的に振動する電圧を圧電効果によって発生し、発生された電圧（以下、検出電圧という。）が検出用リード線１０を介して制御部６によって検出される。
【００３２】
制御部６は、直前に駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂに印加したＡ相の交番電圧と、検出用圧電素子５Ａの検出電圧との位相を比較し、これらの位相差が所定の目標値となるように、Ａ相の交番電圧の位相を調整する。また、制御部６は、検出用圧電素子５Ａの振幅が所定の目標値となるように、Ａ相の交番電圧の振幅を調整する。
【００３３】
同様に、制御部６は、直前に駆動用圧電素子４Ｃ，４Ｄに印加したＢ相の交番電圧と、検出用圧電素子５Ｂの検出電圧との位相を比較し、これらの位相差が所定の目標値となるように、Ｂ相の交番電圧の位相を調整する。また、制御部６は、検出用圧電素子５Ｂの振幅が所定の目標値となるように、Ｂ相の交番電圧の振幅を調整する。
【００３４】
固定部材７は、ステンレス等の金属材料から形成された円筒状の部材である。固定部材７の内周面は、弾性部材３の基端側において光ファイバ２の外周面に接着固定され、固定部材７の外周面は、外筒２２の内周面にエポキシ系の接着剤によって固定されている。
【００３５】
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２０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Ｘを観察するには、照明レンズ２１を被写体Ｘに対向配置した状態で光源２３から光ファイバ２に照明光Ｌを供給し、光ファイバ２の先端２ａを振動させることによって被写体Ｘ上で照明光Ｌを走査する。
【００３６】
具体的には、光走査部２ｂの屈曲共振振動周波数と対応する周波数を有するＡ相の交番電圧を、駆動用リード線８Ａを介して駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂに印加する。これにより、光走査部２ｂにＸ方向の屈曲振動が励起され、光ファイバ２の先端２ａから射出される照明光ＬがＸ方向に直線的に走査される。同様に、光走査部２ｂの屈曲共振振動周波数と対応する周波数を有するＢ相の交番電圧を、駆動用リード線８Ｂを介して駆動用圧電素子４Ｃ，４Ｄに印加する。これにより、光走査部２ｂにＹ方向の屈曲振動が励起され、光ファイバ２の先端２ａから射出される照明光ＬがＹ方向に直線的に走査される。
【００３７】
ここで、Ａ相の交番電圧の位相とＢ相の交番電圧の位相とを互いにπ／２ずらすことにより、光ファイバ２の先端２ａは円状の軌跡に沿って振動する。さらに、この状態でＡ相の交番電圧とＢ相の交番電圧との振幅を正弦波状に変化させることによって、光ファイバ２の先端２ａがスパイラル状の軌跡に沿って振動する。
【００３８】
光ファイバ２の先端２ａから射出された照明光Ｌは、照明レンズ２１によって集束されて被写体Ｘに照射され、被写体Ｘ上においてスパイラル状の軌跡に沿って２次元的に走査される。被写体Ｘからの照明光Ｌの戻り光Ｌ’は、複数本の検出用光ファイバ３１によって受光され、その強度が光検出器３２によって検出される。観察装置１００は、照明光Ｌの走査周期と同期して光検出器３２によって戻り光Ｌ’を検出し、検出された戻り光Ｌ’の強度を照明光Ｌの走査位置と対応付けることにより、被写体Ｘの画像を生成する。
【００３９】
この場合に、温度変化や経年劣化等が要因で光走査部２ｂの機械的特性に変化が生じ、これによって光走査部２ｂの振動状態に変化が生じた場合に、光走査部２ｂの振動状態の変化が、検出用圧電素子５Ａ，５Ｂが発生する検出電圧の振動状態の変化として制御部６によって直ちに検出される。そして、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに供給されている交番電圧に対する検出電圧の位相の遅れと、検出電圧の振幅とがそれぞれ目標値となるように、交番電圧の位相および振幅が制御部６によってフィードバック制御される。このように、光走査部２ｂの実際の振動状態を検出し、検出結果に基づいて光走査部２ｂの振動状態が目標とする状態に一致するように交番電圧を制御することによって、光走査部２ｂの振動状態を一定に保ち、照明光Ｌを所望の走査軌跡に沿って走査し続けることができるという利点がある。
【００４０】
なお、本実施形態においては、交番電圧の調整を開始してから所定の時間が経過した後にも、光走査部２ｂの振動状態が目標とする状態にならない場合には、制御部６が、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄへの交番電圧の印加および光源２３からの照明光Ｌの出力を停止してもよい。
【００４１】
光ファイバ２が損傷した場合にも、光ファイバ２の振動状態に変化が生じる。例えば、光ファイバ２が折れたときには、光ファイバ２の振幅が小さくなり、検出用圧電素子５Ａ，５Ｂによって検出される電圧の振幅が小さくなる。このような場合には交番電圧の調整によって光ファイバ２の振動状態を目標とする状態に回復することは難しい。したがって、制御部６によって交番電圧を調整した後も光走査部２ｂの正常ではない振動状態が検出され続ける場合には、光ファイバ２の故障を検出することができる。
【００４２】
また、本実施形態においては、角柱状の弾性部材３の外周面に駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを接着することとしたが、光ファイバスキャナ１の具体的な構成はこれに限定されるものではない。
例えば、図３（ａ），（ｂ）に示されるように、弾性部材３が円筒状であってもよい。あるいは、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、弾性部材３を省略し、光ファイバ２の外周面に直接、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを接触してもよい。
【００４３】
また、本実施形態においては、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４ＤのＧＮＤリード線９の接続位置を適宜変更してもよい。例えば、ＧＮＤリード線９は、図５に示されるように、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの先端側の側面に接続されていてもよい。
【００４４】
また、本実施形態においては、Ｘ方向の振動検出用の検出用圧電素子５Ａと、Ｙ方向の振動検出用の検出用圧電素子５Ｂとを、１枚ずつ設けることとしたが、図６（ａ），（ｂ）に示されるように、２枚ずつ設けてもよい。この場合、２枚の検出用圧電素子５Ａは、光走査部２ｂの外周面の、Ｘ方向に対向する２つの位置に設けられ、２枚の検出用圧電素子５Ｂは、光走査部２ｂの外周面の、Ｙ方向に対向する２つの位置に設けられる。
【００４５】
このようにすることで、光走査部２ｂのＸ方向の振動状態は、２枚の検出用圧電素子５Ａが発生する電圧間の差動電圧として検出され、光走査部２ｂのＹ方向の振動状態は、２枚の検出用圧電素子５Ｂが発生する電圧間の差動電圧として検出される。これにより、各方向の光走査部２ｂの振動状態をさらに高い感度で検出することができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る光ファイバスキャナ１０１、照明装置および観察装置について、図７から図９を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る照明装置および観察装置は、図１の照明装置２０および観察装置１００において光ファイバスキャナ１を光ファイバスキャナ１０１に変更したものである。
【００４７】
本実施形態に係る光ファイバスキャナ１０１は、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、光走査部２ｂと検出用圧電素子５Ａ，５Ｂとの間に導電部１１を備えている点において、第１の実施形態と主に異なっている。したがって、本実施形態においては、導電部１１について主に説明し、第１の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
導電部１１は、光走査部２ｂの基端部分の外周面に設けられた筒状の部材であり、導電性の金属材料からなる。導電部１１は、例えば、光走査部２ｂの外周面に、電解または無電解メッキ等の導電性皮膜処理を施すか、または、導電性接着剤を塗布することによって形成される。検出用圧電素子５Ａ，５Ｂは、導電性接着剤によって導電部１１の外周面に固定されている。導電部１１の基端側の一部は、光ファイバ２と弾性部材３との間に挿入されており、導電部１１と弾性部材３とは導電性接着剤によって固定されている。これにより、弾性部材３が、４枚の駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄと２枚の検出用圧電素子５Ａ，５Ｂとの共通のＧＮＤとして機能するようになっており、弾性部材３には単一のＧＮＤリード線９が接続されている。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ１０１、照明装置および観察装置の作用は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４９】
このように、本実施形態によれば、光ファイバ２の外周面と圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，５Ａ，５Ｂとの間に配置される導電部１１を設け、該導電部１１を、全ての圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，５Ａ，５Ｂと電気的に接続することによって、全ての圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，５Ａ，５Ｂに対して１本のみのＧＮＤリード線９で済ますことができるという利点がある。本実施形態のその他の効果については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５０】
なお、本実施形態においても、図８（ａ），（ｂ）に示されるように、円筒状の弾性部材３を採用してもよく、図９（ａ），（ｂ）に示されるように、弾性部材３を省略して光ファイバ２の外周面に直接、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを接着してもよい。
【００５１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る光ファイバスキャナ１０２、照明装置および観察装置について、図１０から図１２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る照明装置および観察装置は、図１の照明装置２０および観察装置１００において光ファイバスキャナ１を光ファイバスキャナ１０２に変更したものである。
【００５２】
本実施形態に係る光ファイバスキャナ１０２は、図１０（ａ），（ｂ）に示されるように、上述した導電部１１を備え、さらに２枚の検出用圧電素子５Ａ，５Ｂを備えている点において、第１および第２の実施形態と主に異なっている。したがって、本実施形態においては、検出用圧電素子５Ａ，５Ｂについて主に説明し、第１および第２の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
本実施形態に係る光ファイバスキャナ１０２は、Ｘ方向の振動検出用に２枚の検出用圧電素子５Ａを備え、Ｙ方向の振動検出用に２枚の検出用圧電素子５Ｂを備えている。２枚の検出用圧電素子５Ａは、光走査部２ｂの外周面に、Ｘ方向に対向するように設けられている。２枚の検出用圧電素子５Ａ，５Ｂは、光走査部２ｂの外周面に、Ｙ方向に対向するように設けられている。
【００５４】
このように構成された光ファイバスキャナ１０２によれば、光走査部２ｂのＸ方向の振動状態は、２枚の検出用圧電素子５Ａが発生する電圧間の差動電圧として検出され、光走査部２ｂのＹ方向の振動状態は、２枚の検出用圧電素子５Ｂが発生する電圧間の差動電圧として検出される。これにより、各方向の光走査部２ｂの振動状態をさらに高い感度で検出することができるので、制御部６は、各相の交番電圧をさらに適切に調整することができるという利点がある。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ１０２、照明装置および観察装置のその他の作用および効果は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５５】
なお、本実施形態においても、図１１（ａ），（ｂ）に示されるように、円筒状の弾性部材３を採用してもよく、図１２（ａ），（ｂ）に示されるように、弾性部材３を省略して光ファイバ２の外周面に直接、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを接着してもよい。
【００５６】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る光ファイバスキャナ１０３、照明装置および観察装置について、図１３から図１５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る照明装置および観察装置は、図１の照明装置２０および観察装置１００において光ファイバスキャナ１を光ファイバスキャナ１０２に変更したものである。
【００５７】
本実施形態に係る光ファイバスキャナ１０３は、図１３（ａ），（ｂ）に示されるように、第３の実施形態の光ファイバスキャナ１０２を変形したものであって、導電部１１および検出用圧電素子５Ａ，５Ｂが、光走査部２ｂの略全長にわたって設けられている点において、第３の実施形態と異なっている。したがって、本実施形態においては、導電部１１および検出用圧電素子５Ａ，５Ｂについて主に説明し、第１から第３の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
このように構成された光ファイバスキャナ１０３によれば、検出用圧電素子５Ａ，５Ｂの光走査部２ｂとの接触面積が大きくなるので、光走査部２ｂの屈曲振動に伴って個々の検出用圧電素子５Ａ，５Ｂに生じる変形量が大きくなり、個々の検出用圧電素子５Ａ，５Ｂが発生する電圧の振幅も大きくなる。これにより、光走査部２ｂの振動状態をさらに高感度で検出することができるという利点がある。
本実施形態に係る光ファイバスキャナ１０３、照明装置および観察装置のその他の作用および効果は、第１から第３の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
なお、本実施形態においても、図１４（ａ），（ｂ）に示されるように、円筒状の弾性部材３を採用してもよく、図１５（ａ），（ｂ）に示されるように、弾性部材３を省略して光ファイバ２の外周面に直接、駆動用圧電素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを接着してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１，１０１，１０２，１０３  光ファイバスキャナ
２  光ファイバ
２ａ  先端
２ｂ  光走査部（先端部分）
３  弾性部材（振動伝達部）
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ  駆動用圧電素子
５Ａ，５Ｂ  検出用圧電素子
６  制御部
７  固定部材
８Ａ，８Ｂ  駆動用リード線
９  ＧＮＤリード線
１０  検出用リード線
１１  導電部
１２  接着剤
２０  照明装置
２１  照明レンズ
２２  外筒
２３  光源
３１  検出用光ファイバ
３２  光検出器
１００  観察装置
Ｌ  照明光
Ｌ’  戻り光
Ｘ  被写体
【図１】
2015198697.tif 000003
【図２】
2015198697.tif 000004
【図３】
2015198697.tif 000005
【図４】
2015198697.tif 000006
【図５】
2015198697.tif 000007
【図６】
2015198697.tif 000008
【図７】
2015198697.tif 000009
【図８】
2015198697.tif 000010
【図９】
2015198697.tif 000011
【図１０】
2015198697.tif 000012
【図１１】
2015198697.tif 000013
【図１２】
2015198697.tif 000014
【図１３】
2015198697.tif 000015
【図１４】
2015198697.tif 000016
【図１５】
2015198697.tif 000017