(57)【要約】【課題】所望の走査特性が得られる光走査装置を提供する。【解決手段】光ファイバ100と、光ファイバ100を通すチューブ部材110と、光ファイバ100に振動を与えるアクチュエータ120a〜120dと、光ファイバ100に振動の節を形成する保持部材130と、を備え、保持部材130は少なくとも一部がチューブ部材110に固定され、光ファイバ100は保持部材130に摩擦力で保持される。【選択図】図１
2015102577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、
該光ファイバを通すチューブ部材と、
前記光ファイバに振動を与えるアクチュエータと、
前記光ファイバに振動の節を形成する保持部材と、を備え、
前記保持部材は、少なくとも一部が前記チューブ部材に固定され、
前記光ファイバは、前記保持部材に摩擦力で保持される、
光走査装置。
【請求項２】
前記保持部材は、前記光ファイバを径方向に押圧して保持する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記保持部材は、外部エネルギーによって相が変化しない、
ことを特徴とする請求項1又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記保持部材は、チューブ状の熱変形部材からなる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記保持部材は、少なくとも一方が永久磁石からなる第１の磁性部材及び第２の磁性部材を有し、
前記第１の磁性部材は前記チューブ部材に固定され、
前記第２の磁性部材は前記第１の磁性部材に磁気的に保持され、
前記光ファイバは、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材との間に挟持されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記保持部材は、前記チューブ部材に固定された第１の磁性部材を有し、
前記光ファイバは、一部の外周に形成された第２の磁性部材を有し、
前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材の少なくとも一方は永久磁石からなり、
前記光ファイバは、前記第２の磁性部材を介して前記第１の磁性部材に磁気的に保持されている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記保持部材は、少なくとも一部が前記光ファイバの径方向に変位可能なチャック部材からなる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いる光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバを振動させながら被観察物に向けて光を照射して被観察物を走査する光走査装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。図９は、特許文献１に開示されている光走査装置の構成を示す断面図である。この光走査装置１０は、圧電素子を備えるアクチュエータ２４により光ファイバ１６の射出端部１６Ｃを振動させるものである。光ファイバ１６は、アクチュエータ２４の先端面側において接合部３６により固定されている。アクチュエータ２４は、光ファイバ１６の射出端部１６Ｃ側とは反対側の端部において、保持部材３２を介してハウジング２６内に保持されている。また、ハウジング２６の先端部には、光ファイバ１６から射出される照明光Ｌを集光させるレンズユニット２８が設けられている。
【０００３】
図９に示した光走査装置１０においては、接合部３６が低融点ガラスや金スズ合金等の無機材料で形成されている。そのため、接合部３６の熱膨張係数は、ガラス製の光ファイバ１６やアクチュエータ２４の熱膨張係数の値に近い値となる。したがって、長期間に亘って光走査装置１０の周囲の温度変化が繰り返されても、良好な振動を持続することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９７０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者による実験検討によると、図９に示した構成においては、以下に説明するような改良すべき点があることが判明した。すなわち、接合部３６を構成する無機材料は固体化するまでは粘性を有している。そのため、特に、光ファイバ１６とアクチュエータ２４との近接部に無機材料を塗布すると、無機材料が光ファイバ１６の先端に向かって流れ出して固体化すことになる。また、光ファイバ１６の振動による応力を緩和する応力緩和部を形成するために、光ファイバ１６と接合部３６との境界部分に粘性の低い有機系接着剤を塗布する場合は、有機系接着剤が光ファイバ１６の先端に向かって流れ出す量がさらに多くなる。
【０００６】
一方、光ファイバ１６は固定部分を節として振動し、その共振周波数は光ファイバ１６の固定部分からの突き出し長に依存する。そのため、上述したように無機材料や有機系接着剤が光ファイバ１６の先端に向かって流れ出して固体化すると、光ファイバ１６の固定部分からの突き出し長が所定の長さよりも短くなって、共振周波数が所望の周波数よりも高くなる。しかも、流れ出す量は各装置でばらつきがあり、その量をそれぞれ制御することは困難である。その結果、装置毎に光ファイバ１６の共振周波数が異なって、所望の走査特性が得られない場合がある。
【０００７】
したがって、かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、所望の走査特性が得られる光走査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明に係る光走査装置は、
光ファイバと、
該光ファイバを通すチューブ部材と、
前記光ファイバに振動を与えるアクチュエータと、
前記光ファイバに振動の節を形成する保持部材と、を備え、
前記保持部材は、少なくとも一部が前記チューブ部材に固定され、
前記光ファイバは、前記保持部材に摩擦力で保持される、ものである。
【０００９】
前記保持部材は、前記光ファイバを径方向に押圧して保持されてもよい。
【００１０】
前記保持部材は、外部エネルギーによって相が変化しないものであってもよい。
【００１１】
前記保持部材は、チューブ状の熱変形部材からなってもよい。
【００１２】
前記保持部材は、少なくとも一方が永久磁石からなる第１の磁性部材及び第２の磁性部材を有し、
前記第１の磁性部材は前記チューブ部材に固定され、
前記第２の磁性部材は前記第１の磁性部材に磁気的に保持され、
前記光ファイバは、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材との間に挟持されてもよい。
【００１３】
前記保持部材は、前記チューブ部材に固定された第１の磁性部材を有し、
前記光ファイバは、一部の外周に形成された第２の磁性部材を有し、
前記第１の磁性部材及び前記第２の磁性部材の少なくとも一方は永久磁石からなり、
前記光ファイバは、前記第２の磁性部材を介して前記第１の磁性部材に磁気的に保持されてもよい。
【００１４】
前記保持部材は、少なくとも一部が前記光ファイバの径方向に変位可能なチャック部材からなってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、所望の走査特性が得られる光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施の形態に係る光走査装置の要部の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第２実施の形態に係る光走査装置の要部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２の変形例を説明するための図である。
【図４】第３実施の形態に係る光走査装置の要部の概略構成を示す斜視図である。
【図５】図４の変形例を示す図である。
【図６】図４及び図５の変形例を示す図である。
【図７】第４実施の形態に係る光走査装置の要部の概略構成を示す斜視図である。
【図８】図７のコレットの他の例を示す図である。
【図９】従来の光走査装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１８】
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る光走査装置の要部の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る光走査装置は、光ファイバ１００と、光ファイバ１００を通すチューブ部材である４角柱状のフェルール１１０と、光ファイバ１００に振動を与えるアクチュエータである４枚の圧電素子１２０ａ〜１２０ｄと、光ファイバ１００に振動の節を形成する保持部材である熱変形部材１３０と、を備える。
【００１９】
光ファイバ１００は、フェルール１１０の中心部を貫通し、熱変形部材１３０を介してフェルール１１０に固定されている。熱変形部材１３０は、例えば、チューブ状の形状記憶合金（例えば、Ｎｉ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金等）や熱収縮チューブ等からなる。なお、熱変形部材１３０が形状記憶合金からなる場合、熱変形部材１３０は低温側（マイナス温度）では内径が大きく、室温では内径が小さくなるように設計される。熱変形部材１３０は、例えば、光ファイバ１００の射出端部１０１が貫通した状態でヒートガンや半田ごて等を用いて熱変形される。これにより、光ファイバ１００は、熱変形部材１３０の収縮により径方向に押圧されて締付けられて、摩擦力により熱変形部材１３０に保持される。その後、熱変形部材１３０は、光ファイバ１００の射出端部１０１側とは反対側の端部がフェルール１１０の端部に接着されて、光ファイバ１００が熱変形部材１３０を介してフェルール１１０に固定される。
【００２０】
フェルール１１０は、光ファイバ１００及び圧電素子１２０ａ〜１２０ｄが装着された状態で、図９と同様に、光ファイバ１００の射出端部１０１側とは反対側の端部が図示しないハウジング内に保持される。そして、フェルール１１０を介して対向する圧電素子１２０ａ；１２０ｃ及び１２０ｂ；１２０ｄが駆動されると、光ファイバ１００の射出端部１０１は、熱変形部材１３０による保持部分（締付け部分）を節として、二次元方向に振動する。
【００２１】
本実施の形態によると、光ファイバ１００は、無機材料や有機系接着剤を用いることなく、熱変形部材１３０により径方向に締付けられて、摩擦力で保持されるので、熱変形部材１３０からの射出端部１０１の突き出し量を容易に制御することができる。したがって、射出端部１０１の突き出し量を一定にできるので、装置間での光ファイバ１００の共振周波数のばらつきを最小限にでき、所望の走査特性を得ることができる。
【００２２】
（第２実施の形態）
図２は、本発明の第２実施の形態に係る光走査装置の要部の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る光走査装置は、第１実施の形態の光走査装置において、保持部材を、第１の磁性部材である永久磁石１３１ａと、第２の磁性部材である永久磁石１３１ｂとを有して構成したものである。永久磁石１３１ａ及び１３１ｂは、異極同士を対向させることで、光ファイバ１００を永久磁石１３１ａと１３１ｂとの間に磁力によって挟持する。これにより、光ファイバ１００は、摩擦力により永久磁石１３１ａと１３１ｂとの間に保持される。その後、永久磁石１３１ａ及び１３１ｂは、光ファイバ１００の射出端部１０１側とは反対側の端部がフェルール１１０の端部に接着されて、光ファイバ１００が永久磁石１３１ａ及び１３１ｂを介してフェルール１１０に固定される。その他の構成は第１実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００２３】
本実施の形態によると、光ファイバ１００は、無機材料や有機系接着剤を用いることなく、外部エネルギーによって相が変化しない永久磁石１３１ａ及び１３１ｂによる磁力によって径方向に締付けられて、永久磁石１３１ａ及び１３１ｂの間に摩擦力で保持される。したがって、永久磁石１３１ａ及び１３１ｂからの光ファイバ１００の射出端部１０１の突き出し量を容易に一定に制御できるので、装置間での光ファイバ１００の共振周波数のばらつきを最小限にでき、所望の走査特性を得ることができる。
【００２４】
なお、永久磁石１３１ａ及び１３１ｂによる光ファイバ１００の保持態様としては、図３（ａ）に示すように、永久磁石１３１ａ及び１３１ｂの間で、永久磁石１３１ａ及び１３１ｂに接しない光ファイバ１００の両側に、光ファイバ１００の延在方向に沿って、例えば弾性部材からなるスペーサ１３２ａ、１３２ｂを配置してもよい。また、図３（ｂ）に示すように、一方の永久磁石１３１ａに、光ファイバ１００の延在方向に沿ってＶ溝１３３を形成し、このＶ溝１３３に光ファイバ１００を配置して永久磁石１３１ａと１３１ｂとの間に保持するようにしてもよい。また、図３（ａ）及び（ｂ）の構成を組み合わせてもよい。さらに、第１の磁性部材及び第２の磁性部材のうちの一方は、永久磁石ではなく、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の磁性体としてもよい。
【００２５】
（第３実施の形態）
図４は、本発明の第３実施の形態に係る光走査装置の要部の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る光走査装置は、第２実施の形態の光走査装置において、永久磁石１３１ｂに代えて第２の磁性部材として、図４に部分拡大図をも示すように光ファイバ１００の一部の外周に磁性部材１３４を設ける。そして、光ファイバ１００を、永久磁石１３１ａの磁力によって磁性部材１３４を介して永久磁石１３１ａに保持する。磁性部材１３４は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の磁性材料を光ファイバ１００の外周面に、蒸着、スパッタリング、無電解メッキ等して形成される。
【００２６】
永久磁石１３１ａは、フェルール１１０の端部に形成された段差部１１１に接着等により固定される。図４では、永久磁石１３１ａを、磁極の方向が光ファイバ１００の延在する方向と直交するように、段差部１１１に固定している。光ファイバ１００は、例えば永久磁石１３１ａがフェルール１１０に固定された後に、永久磁石１３１ａの一方の磁極上に磁性部材１３４が磁気的に吸着される。これにより光ファイバ１００は、磁性部材１３４を介して摩擦力により永久磁石１３１ａに保持される。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００２７】
本実施の形態によると、光ファイバ１００は、磁性部材１３４が永久磁石１３１ａに磁気的に吸着されることで永久磁石１３１ａに保持されるので、永久磁石１３１ａからの射出端部１０１の突き出し量を容易に一定に制御することができる。したがって、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２８】
なお、永久磁石１３１ａは、図５に示すように、磁極の方向が光ファイバ１００の延在する方向と平行となるようにフェルール１１０内に固定して、光ファイバ１１０の磁性部材１３４を磁極間に跨って保持してもよい。また、磁性部材１３４は、着磁して永久磁石としてもよい。なお、この場合、永久磁石１３１ａは、フェルール１１０から一部突出してもよい。また、図４及び図５において、磁性部材１３４を保持する永久磁石１３１ａの部分に、図６（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示すようにＶ溝１３３を形成してもよい。
【００２９】
（第４実施の形態）
図７は、本発明の第４実施の形態に係る光走査装置の要部の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る光走査装置は、光ファイバ１００に振動の節を形成する保持部材がチャック部材１３５からなるものである。チャック部材１３５は、コレット１３５ａと締付け部材１３５ｂとを有し、コレット１３５ａの基部がフェルール１１０の端部に固定されている。光ファイバ１００は、射出端部１０１がフェルール１１０及びコレット１３５ａを貫通し、締付け部材１３５ｂによるコレット１３５ａの径方向の変位によりコレット１３５ａに締付けられて摩擦力により保持される。その他の構成は、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３０】
本実施の形態によると、光ファイバ１００は、コレット１３５ａの締付けにより保持されるので、コレット１３５ａからの射出端部１０１の突き出し量を容易に一定に制御することができる。したがって、上記実施の形態と同様の効果が得られる。なお、本実施の形態において、コレット１３５ａの形状は、図７に拡大して示す形状に限らず、図８（ａ）〜（ｃ）に示す各種の形状のものが使用可能である。
【００３１】
本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、光ファイバ１００を振動させるアクチュエータは、圧電素子１２０ａ〜１２０ｄを有する圧電アクチュエータに限らず、コイルと永久磁石とを有する公知の電磁式アクチュエータであってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１００  光ファイバ
１０１  射出端部
１１０  フェルール
１２０ａ〜１２０ｄ  圧電素子
１３０  熱変形部材
１３１ａ、１３１ｂ  永久磁石
１３２ａ、１３２ｂ  スペーサ
１３３  Ｖ溝
１３４  磁性部材
１３５  チャック部材
１３５ａ  コレット
１３５ｂ  締付け部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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