(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度のスキャン照射を行う細径の光ファイバ走査装置を提供する。【解決手段】光ファイバ走査装置１０は、磁場発生ユニット２０Ｕの中空部１１Ｈに、永久磁石２９が配設されており、先端部から照明光を出射する光ファイバ２８が配置されている光ファイバ走査装置１０であって、磁場発生ユニット２０Ｕが、平面コイル２１と平面コイル２１の引き出し配線層２４ＰＬと、外部接続電極パッド２４ＰＢと、が配設されたフレキシブル基板を、それぞれが含む４つのコイルユニット２０Ａ〜２０Ｄを有し、正四角柱状に配置された４つのコイルユニット２０Ａ〜２０Ｄの内部が中空部１１Ｈを構成している。【選択図】図３
2015211761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長軸方向の断面が正方形で先端が開口となっている中空部のある枠体と、
前記枠体の前記中空部に配設されている、磁場発生ユニット、および、永久磁石が配設されており先端部から照明光を出射する光ファイバと、を具備し、
前記磁場発生ユニットが、長軸方向に列設されている２つの平面コイルと、前記２つの平面コイルの引き出し配線層と、前記引き出し配線層の後端から延設されている外部接続電極パッドと、が配設されたフレキシブル基板を、それぞれが含む４つのコイルユニットを有し、
前記４つのコイルユニットが、前記中空部の内面に配設されており、
前記光ファイバから出射された照明光の反射光を検出する検出ユニットの入射部が前記枠体の先端部に配置されていることを特徴とする光ファイバ走査装置。
【請求項２】
磁場発生ユニットの中空部に、永久磁石が配設されており、先端部から照明光を出射する光ファイバが配置されている光ファイバ走査装置であって、
前記磁場発生ユニットが、平面コイルと、前記平面コイルの引き出し配線層と、前記引き出し配線層の後端から延設されている外部接続電極パッドと、が配設されたフレキシブル基板を、それぞれが含む４つのコイルユニットを有し、
正四角柱状に配置された前記４つのコイルユニットの内部が前記中空部を構成していることを特徴とする光ファイバ走査装置。
【請求項３】
長軸方向の断面が正方形で先端が開口となっている中空部のある枠体を有し、
前記４つのコイルユニットが、前記枠体の前記中空部の内面に配設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】
前記コイルユニットが、前記引き出し配線層および前記外部接続電極パッドが、一体の導電体層として前記フレキシブル基板に配設されている配線板に、基体と前記基体に配設された平面コイルを有するコイルチップが、フリップチップ実装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】
前記基体が、シリコンからな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】
前記コイルユニットが、前記平面コイル、前記引き出し配線層および前記電極パッドが、一体の導電体層として前記フレキシブル基板に配設されている配線板であ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７】
前記配線板の前記平面コイルの直上に、基体と前記基体に配設された第２の平面コイルを有するコイルチップが、フリップチップ実装され、前記平面コイルと前記第２の平面コイルとが接続され多層コイルを構成し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８】
前記コイルユニットが、長軸方向に列設されている２つの平面コイルを含む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９】
前記コイルユニットが、前記引き出し配線層および前記外部接続電極パッドが、一体の導電体層として前記フレキシブル基板に配設されている配線板に、それぞれが基体と前記基体に配設された平面コイルを有する２つのコイルチップがフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１０】
前記コイルユニットが、前記引き出し配線層および前記外部接続電極パッドが、一体の導電体層として前記フレキシブル基板に配設されている配線板に、基体と前記基体に長軸方向に列設された２つの平面コイルを有するコイルチップが、フリップチップ実装されていることを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１１】
前記コイルユニットが、長軸方向に列設されている２つの平面コイル、前記引き出し配線層および前記電極パッドが、一体の導電体層として前記フレキシブル基板に配設されている配線板であることを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１２】
前記配線板の２つの前記平面コイルのそれぞれの直上に、基体と前記基体に配設された第２の平面コイルを有するコイルチップが、フリップチップ実装され、それぞれの前記平面コイルとそれぞれの前記第２の平面コイルとが接続され多層コイルを構成していることを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１３】
前記コイルユニットの前記２つの平面コイルが、同じ方向の磁場を発生することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１４】
前記コイルユニットの前記２つの平面コイルが、逆方向の磁場を発生することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１５】
前記光ファイバから出射された照明光の反射光を検出する検出ユニットの入射部が前記枠体の先端部に配置されていることを特徴とする請求項３から請求項１４のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１６】
前記入射部が、前記反射光を導光する光ファイバの先端部であることを特徴とする請求項１５に記載の光ファイバ走査装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の光ファイバ走査装置を、挿入部の先端部に具備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枠体と、永久磁石が配設されており先端部から光を出射する光ファイバと、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光ファイバの先端部を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印加を制御することにより行われる。しかし、光ファイバが、磁場発生ユニットに正確に配置されていないと、走査軌跡がゆがんだり、走査振幅が低下したりして、高精度のスキャン照射ができず、良好な画像を得ることができない。
【０００６】
さらに、内視鏡では、低侵襲化のため、先端部の細径化が強く要求されている。先端部に光ファイバ走査装置が配設されている光走査型内視鏡の細径化のためには、光ファイバ走査型撮像装置の細径化が重要課題である。
【０００７】
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個の電磁石（磁場発生部）からなる磁場発生ユニットの中心に、永久磁石が配設された光ファイバが配置されている。
【０００８】
この光ファイバ走査装置では、電磁石のコイルは、軟磁性体からなる磁気コアの外周に銅線を楕円状に巻回した巻線コイルである。
【０００９】
しかし、いわゆるバルクの巻線型電磁石を精度良く作製すること、４個の電磁石を精度良く配置すること、および、４個の電磁石の中心（磁場発生ユニットの中心）に光ファイバを精度良く配置することは容易ではない。また、銅線を楕円状に巻回した巻線コイルを有する電磁石は小さくすること、特に厚さを薄くすること、は容易ではなく、光ファイバ走査装置の細径化は容易ではない。
【００１０】
また、それぞれのコイルに、駆動電力を伝送する配線を接続する工程は煩雑であった。
【００１１】
さらに、磁場発生ユニットを効率良く駆動できる低消費電力の光ファイバ走査装置が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−１１６９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の実施形態は、高精度のスキャン照射を行う細径の効率的な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】
【００１４】
実施形態の光ファイバ走査装置は、長軸方向の断面が正方形で先端が開口となっている中空部のある枠体と、前記枠体の前記中空部に配設されている、磁場発生ユニット、および、永久磁石が配設されており先端部から照明光を出射する光ファイバと、を具備し、前記磁場発生ユニットが、長軸方向に列設されている２つの平面コイルと、前記２つの平面コイルの引き出し配線層と、前記引き出し配線層の後端から延設されている外部接続電極パッドと、が配設されたフレキシブル基板を、それぞれが含む４つのコイルユニットを有し、前記４つのコイルユニットが、前記中空部の内面に配設されており、前記光ファイバから出射された照明光の反射光を検出する検出ユニットの入射部が前記枠体の先端部に配置されている。
【００１５】
また、別の実施形態の光ファイバ走査装置は、磁場発生ユニットの中空部に、永久磁石が配設されており、先端部から照明光を出射する光ファイバが配置されている光ファイバ走査装置であって、前記磁場発生ユニットが、平面コイルと、前記平面コイルの引き出し配線層と、前記引き出し配線層の後端から延設されている外部接続電極パッドと、が配設されたフレキシブル基板を、それぞれが含む４つのコイルユニットを有し、正四角柱状に配置された前記４つのコイルユニットの内部が前記中空部を構成している。
【００１６】
さらに、別の実施形態の光走査型内視鏡は、磁場発生ユニットの中空部に、永久磁石が配設されており、先端部から照明光を出射する光ファイバが配置されている光ファイバ走査装置であって、前記磁場発生ユニットが、平面コイルと、前記平面コイルの引き出し配線層と、前記引き出し配線層の後端から延設されている外部接続電極パッドと、が配設されたフレキシブル基板を、それぞれが含む４つのコイルユニットを有し、正四角柱状に配置された前記４つのコイルユニットの内部が前記中空部を構成している光ファイバ走査装置を、挿入部の先端部に具備する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施形態によれば、高精度のスキャン照射を行う細径の効率的な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】
【００１８】
【図１】第１実施形態の光ファイバ走査装置の中心線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４】第１実施形態の光ファイバ走査装置の平面コイルの上面図である。
【図５Ａ】第１実施形態の光ファイバ走査装置の駆動方法を説明するための断面模式図である。
【図５Ｂ】第１実施形態の光ファイバ走査装置の駆動方法を説明するための断面模式図である。
【図６Ａ】第１実施形態の光ファイバ走査装置の走査方法を説明するための図である。
【図６Ｂ】第１実施形態の光ファイバ走査装置の走査方法を説明するための図である。
【図７】第１実施形態の変形例１の光ファイバ走査装置の磁場発生ユニットの斜視図である。
【図８】第１実施形態の変形例２の光ファイバ走査装置の磁場発生ユニットの斜視図である。
【図９】第１実施形態の変形例２の光ファイバ走査装置の２つの平面コイルの接続図である。
【図１０】第２実施形態の光ファイバ走査装置の磁場発生ユニットの斜視図である。
【図１１】第２実施形態の光ファイバ走査装置の断面図である。
【図１２Ａ】第２実施形態の光ファイバ走査装置の２つの平面コイルの接続図である。
【図１２Ｂ】第２実施形態の光ファイバ走査装置の２つの平面コイルの接続図である。
【図１３Ａ】第２実施形態の光ファイバ走査装置の駆動方法を説明するための断面模式図である。
【図１３Ｂ】第２実施形態の光ファイバ走査装置の駆動方法を説明するための断面模式図である。
【図１４】第２実施形態の変形例１の光ファイバ走査装置の磁場発生ユニットの斜視図である。
【図１５】第２実施形態の変形例２の光ファイバ走査装置の磁場発生ユニットの斜視図である。
【図１６】第２実施形態の変形例３の光ファイバ走査装置の磁場発生ユニットの斜視図である。
【図１７】第２実施形態の変形例３の光ファイバ走査装置の４つの平面コイルの接続図である。
【図１８】第３実施形態の光ファイバ走査装置の長軸直交方向の断面図である。
【図１９】第３実施形態の光ファイバ走査装置の図１８のＸＶＩＩＩＩ−ＸＶＩＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図２０】第４実施形態の内視鏡を含む内視鏡システムの斜視図である。
【図２１】第４実施形態の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】
【００１９】
＜第１実施形態＞
図１から図３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。
【００２０】
光ファイバ走査装置１０は、枠体１１と、枠体１１の中空部１１Ｈの長軸（Ｚ軸）方向の中心線Ｏに沿って配置された光ファイバ２８と、４つのコイルユニット２０Ａ〜２０Ｄを有する磁場発生ユニット２０Ｕと、照明光学系３２と、を具備する。
【００２１】
光ファイバ２８は、光源ユニット１７４（図２１参照）からの光を導光し、先端部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。なお、照明光学系３２は必須の構成要素ではない。
【００２２】
光ファイバ２８の先端部の後部には永久磁石２９が接着剤等により接合されている。例えば、ＳｍＣｏ合金からなる永久磁石２９は筒型で長手方向に着磁されている。光ファイバ２８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（基端部）が固定されている光ファイバ２８の先端部は、基端部を基点に上下左右にＸＹ平面内を移動可能である。
【００２３】
枠体１１には、中心線Ｏに直交する断面が正方形の中空部１１Ｈがある。枠体１１は正確に加工するために、金属からなることが好ましく、切削加工性および耐候性に優れているステンレスまたはアルミニウム合金からなることが特に好ましい。また、漏洩磁束低減等の観点からは、枠体１１は、例えばパーマロイ等の透磁率の高い軟磁性材料からなることも特に好ましい。
【００２４】
枠体１１の中空部１１Ｈの第１面１１ＳＡには、例えば、接着剤等によりコイルユニット２０Ａが接合されており、第２面１１ＳＢには、コイルユニット２０Ｂが接合されている。同様に、第３面１１ＳＣには、コイルユニット２０Ｃが接合されており、第４面１１ＳＤには、コイルユニット２０Ｄが接合されている。コイルユニット２０Ａ〜２０Ｄは同じ構成である。なお、以下、コイルユニット２０Ａ〜２０Ｄのそれぞれをコイルユニット２０という。
【００２５】
図３および図４等に示すように、コイルユニット２０は、平面コイル２１Ｓを有するコイルチップ２１が、フリップチップ実装されている配線板２４からなる。
【００２６】
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。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。
【００２７】
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／引き出し配線層を有していてもよいし、絶縁層を介して複数のコイルが積層された多層コイルであってもよい。
【００２８】
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。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することができる。
【００２９】
配線板２４は、コイル接続電極パッド２４ＰＡと、外部接続電極パッド２４ＰＢと、コイル接続電極パッド２４ＰＡと外部接続電極パッド２４ＰＢとを接続する引き出し配線層２４ＰＬとがフレキシブル基板２４Ｆに、配設されたフレキシブル配線板である。
【００３０】
ポリイミド等の絶縁性樹脂からなるフレキシブル基板２４Ｆに、引き出し配線層２４ＰＬ等を配設するには従来のプリント配線板作製法を用いる。例えば、銅箔が接合されたポリイミド基板にエッチングマスクを形成後に銅箔をエッチングすることにより配線板２４は作製される。すなわち、コイル接続電極パッド２４ＰＡと外部接続電極パッド２４ＰＢと引き出し配線層２４ＰＬとは、一体の銅層からなる。
【００３１】
コイル接続電極パッド２４ＰＡと外部接続電極パッド２４ＰＢとには、銅層の上にニッケル／金等からなる接続パッドが配設されていてもよい。また、配線板２４のコイル接続電極パッド２４ＰＡおよび外部接続電極パッド２４ＰＢを除く領域は絶縁層により覆われていてもよい。また、配線板２４が、多層配線板の場合には、コイル接続電極パッド２４ＰＡと外部接続電極パッド２４ＰＢとは別の主面に配設されていてもよい。
【００３２】
配線板２４のコイル接続電極パッド２４ＰＡに、コイルチップ２１の接合パッド２１Ｐが接合されている。配線板２４の外部接続電極パッド２４ＰＢには、駆動電流を供給する駆動制御ユニット１７５（図２１参照）と接続されている配線７５Ｌが接合されている。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】
すでに説明したように、枠体１１の中空部１１Ｈには、それぞれが平面コイル２１Ｓを含む４個のコイルユニット２０を有する磁場発生ユニット２０Ｕが配設されている。すなわち、枠体１１の第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、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、Ｘ軸方向の磁場を発生し、平面コイル２１Ｓ２、２１Ｓ４は、Ｙ軸方向の磁場を発生する。
【００３５】
なお、光ファイバ走査装置１０では、コイルチップ２１が配設されている面が枠体１１と接合されているが、反対面が枠体１１と接合されていてもよい。
【００３６】
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。
【００３７】
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。すると、磁場内に配置されている永久磁石２９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２８の先端も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２９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２８の先端部もＹ軸下方向に移動する。
【００３９】
このため、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２８の先端部は、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２８の先端部は、Ｘ軸方向に走査される。
【００４０】
なお、永久磁石２９の先端側に磁場が印加されるように、永久磁石２９、光ファイバ、または磁場発生ユニット２０Ｕを配置してもよい。また、例えば、平面コイル２１Ｓ１および平面コイル２１Ｓ２だけを駆動しても、走査は可能である。
【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２８の先端部は、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２８の先端部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、図６Ａに示すスパイラル走査方式、または、図６Ｂに示すラスター走査方式が、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２０Ｕが、平面コイルを有するため、厚さが例えば１０μｍ以上２００μｍ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、コイルユニット２０Ａ〜２０Ｄは、枠体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、正確に対向配置／直交配置されている。
【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うことができる。さらに、それぞれのコイルユニット２０の平面コイル２１Ｓ（コイルチップ２１）が、外部接続電極パッド２４ＰＢを有する配線板２４にフリップチップ実装されているため、駆動電力を伝送する配線を接続するのが容易である。
【００４５】
なお、枠体１１を用いないで、コイルユニット２０Ａ〜２０Ｄを正四角柱状に配置したのちに、外周部を樹脂等でモールドしてコイルユニット２０Ａ〜２０Ｄを固定してもよい。すなわち、枠体１１は光ファイバ走査装置１０の必須の構成要素ではない。
【００４６】
＜第１実施形態の変形例＞
次に第１実施形態の変形例の光ファイバ走査装置１０Ａ、１０Ｂについて説明する。光ファイバ走査装置１０Ａ、１０Ｂ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の説明は省略する。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。
【００４７】
光ファイバ走査装置１０Ａ、１０Ｂ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。
【００４８】
＜第１実施形態の変形例１＞
図７に示すように、光ファイバ走査装置１０Ａでは磁場発生ユニット２０ＵＡの４つのコイルユニット３０（３０Ａ〜３０Ｄ）は、スパイラル形状の平面コイル３４Ｓ、引き出し配線層３４ＰＬおよび電極パッド３４ＰＢが一体の同一材料である銅層によりフレキシブル基板３４Ｆに配設されている配線板３４である。すなわち、配線板３４が平面コイル３４Ｓを含む。コイルユニット３０Ａ〜３０Ｄは同じ構成である。
【００４９】
平面コイル３４Ｓが配設された配線板３４は、配線板２４と略同じ方法、すなわち、汎用のプリント配線板製造方法で作製できる。このため、比較的寸法精度の高い平面コイル３４Ｓを引き出し配線層３１ＰＬおよび電極パッド３４ＰＢと同時に作製できる。
【００５０】
磁場発生ユニット２０ＵＡは、コイルユニット３０Ａ〜３０Ｄが正四角柱状に配置されている。なお、図７では、平面コイル３４Ｓ等が配設されている面が正四角柱の内面であるが、平面コイル３４Ｓ等が配設されている面が正四角柱の外面でもよい。また、配線板３４が両面配線板の場合には、例えば平面コイル３４Ｓが配設されている面と、電極パッド３４ＰＢが配設されている面とが異なっていてもよい。
【００５１】
なお、光ファイバ走査装置１０のように、コイルユニット３０Ａ〜３０Ｄが、枠体の断面が正方形の中空部の内面に接合されていてもよい。
【００５２】
光ファイバ走査装置１０Ａは、配線板３４が平面コイル３４Ｓを含むため、光ファイバ走査装置１０よりも製造が容易で安価である。
【００５３】
＜第１実施形態の変形例２＞
図８に示すように、光ファイバ走査装置１０Ｂでは、磁場発生ユニット２０ＵＢの４つのコイルユニット４０（４０Ａ〜４０Ｄ）は、平面コイル４４Ｓが引き出し配線層４４ＰＬおよび電極パッド４４ＰＢと一体の導電体層としてフレキシブル基板４４Ｆに配設されている配線板４４を有する。すなわち、光ファイバ走査装置１０Ａと同じように、配線板４４が平面コイル４４Ｓを含む。
【００５４】
そして、光ファイバ走査装置１０Ｂでは、さらに、配線板４４の平面コイル４４Ｓの直上に、第２の平面コイル４１Ｓを有するコイルチップ４１が、フリップチップ実装されている。すなわち、配線板４４の平面コイル４４Ｓの上に、スパイラルコイルの中心が一致するように、コイルチップ４１の第２の平面コイル４１Ｓが配設、接続されていることで、２つの平面コイルからなる多層コイルが構成されている。コイルユニット４０Ａ〜４０Ｄは同じ構成である。
【００５５】
コイルチップ４１は、すでに説明したシリコンを基体とするコイルチップ２１と略同じ構成である。
【００５６】
図９に示すように、配線板４４の平面コイル４４Ｓと、コイルチップ４１の第２の平面コイル４１Ｓとは、同じ方向に巻回しており、電流が印加されると同じ方向の磁場を発生する多層コイルを構成している。
【００５７】
スパイラルコイルが発生する磁場強度は、コイルのターン数（巻数）に比例して増加する。このため、所定の占有面積内に配置される平面コイルを低電力で効率的に駆動するには、多層コイルが好ましい。しかし、多層コイル作製には、コイル間に絶縁層を配設するだけでなく、上層のコイルの寸法精度を担保するには、下層のコイルによる凹凸のある絶縁層の平坦化等の複雑な工程が必要である。
【００５８】
光ファイバ走査装置１０Ｂでは、配線板４４にコイルチップ４１をフリップチップ実装するだけで多層コイルを構成することができる。多層コイルを有する光ファイバ走査装置１０Ｂは、光ファイバ走査装置１０よりも低電力で、より効率良く駆動可能である。
【００５９】
＜第２実施形態＞
次に第２実施形態の光ファイバ走査装置１０Ｃについて説明する。光ファイバ走査装置１０Ｃ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の説明は省略する。
【００６０】
光ファイバ走査装置１０Ｃでは、磁場発生ユニット２０ＵＣの４つのコイルユニット５０（５０Ａ〜５０Ｄ）は、長軸方向に列設されている２つの平面コイル５１Ｓ１、５１Ｓ２を含む。コイルユニット５０Ａ〜５０Ｄは同じ構成である。
【００６１】
すなわち、図１０および図１１に示すように、コイルユニット５０の配線板５４に、平面コイル５１Ｓ１を有するコイルチップ５１Ａ１と、平面コイル５１Ｓ２を有するコイルチップ５１Ａ２とが、フリップチップ実装されている。コイルチップ５１Ａ１、５１Ａ２は、コイルチップ２１と略同じ構成である。
【００６２】
光ファイバ２８に配設された永久磁石２９Ｃは、２つの平面コイル５１Ｓ１、５１Ｓ２のスパイラルの中心間の距離と略同じ長さである。なお、長さの長い永久磁石２９Ｃに替えて、２つの永久磁石を光ファイバ２８に配設してもよい。
【００６３】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように直列接続された２つの平面コイル５１Ｓ１、５１Ｓ２は、接続状態の相違により、同じ方向の磁場を発生したり（図１２Ａ）、逆方向の磁場を発生したりする（図１２Ａ）。
【００６４】
次に、光ファイバ走査装置１０Ｃの駆動方法について簡単に説明する。光ファイバ走査装置１０Ｃでは、第１駆動方法または第２駆動方法を用いることができる。
【００６５】
図１３Ａに示すように、第１駆動方法ではコイルユニット５０の２つの平面コイル５１Ｓ１、５１Ｓ２は、同じ方向の磁場を発生する。
【００６６】
コイルユニット５０Ａの平面コイル５１Ｓ１Ａ、５１Ｓ２Ａは、例えば、共に内面側がＮ極の磁場を発生し、コイルユニット５０Ｃの平面コイル５１Ｓ１Ｃ、５１Ｓ２Ｃは、例えば、共に内面側がＳ極の磁場を発生する。
【００６７】
永久磁石２９Ｃの先端側（Ｎ極）は、平面コイル５１Ｓ１Ａ、５１Ｓ１Ｃにより、上方向（＋Ｙ方向）に引き上げられる。一方、永久磁石２９Ｃの後端側（Ｓ極）は、平面コイル５１Ｓ２Ａ、５１Ｓ２Ｃにより下方向（ーＹ方向）の力を受ける。この平面コイル５１Ｓからの磁力による永久磁石２９Ｃの振動により、光ファイバ２８はその長手方向に節と腹のある高次モードの共振振動し、高次モードの共振振動により高い共振周波数が得られ、高速で走査可能となる。
【００６８】
一方、図１３Ｂに示すように、第２駆動方法ではコイルユニット５０Ａの２つの平面コイル５１Ｓ１Ａ、５１Ｓ２Ａは、逆方向の磁場を発生する。また、コイルユニット５０Ｃの２つの平面コイル５１Ｓ１Ｃ、５１Ｓ２Ｃも、逆方向の磁場を発生する。
【００６９】
永久磁石２９Ｃの先端側（Ｎ極）は、平面コイル５１Ｓ１Ａ、５１Ｓ１Ｃにより、上方向（＋Ｙ方向）に引き上げられる。永久磁石２９Ｃの後端側（Ｓ極）も、平面コイル５１Ｓ２Ａ、５１Ｓ２Ｃにより、上方向（＋Ｙ方向）に引き上げられる。このため、光ファイバ２８は、それぞれのコイルが発生する磁場が弱くても所定の振幅の走査が可能である。
【００７０】
なお、長さの短い２つの永久磁石を配設した場合には、上記とは異なる駆動方法も可能である。
【００７１】
光ファイバ走査装置１０Ｃは、光ファイバ走査装置１０よりも、より効率的に光ファイバ２８を走査できるため、低消費電力である。
【００７２】
＜第２実施形態の変形例＞
次に第２実施形態の変形例の光ファイバ走査装置１０Ｄ〜１０Ｆについて説明する。光ファイバ走査装置１０Ｄ〜１０Ｆは光ファイバ走査装置１０Ｃと類似しているので同じ機能の構成要素の説明は省略する。
【００７３】
光ファイバ走査装置１０Ｄ〜１０Ｆは、光ファイバ走査装置１０Ｃと同じように、それぞれのコイルユニットが長軸方向に列設された２つの平面コイルを有する。このため、光ファイバ走査装置１０Ｄ〜１０Ｆは、光ファイバ走査装置１０Ｃの効果を有し、さらに特徴ある効果を有する。
【００７４】
＜第２実施形態の変形例１＞
図１４に示すように光ファイバ走査装置１０Ｄでは、磁場発生ユニット２０ＵＤのコイルユニット６０（６０Ａ〜６０Ｄ）は、配線板６４に、それぞれが基体６２と基体６２の長軸方向に列設された２つの平面コイル６１Ｓ１、６１Ｓ２を有するコイルチップ６１が、フリップチップ実装されている。配線板６４は、コイル接続電極パッド６４ＰＡ、引き出し配線層６４ＰＬおよび外部接続電極パッド６４ＰＢが、一体の導電体層としてフレキシブル基板６４Ｆに配設されている。
【００７５】
光ファイバ走査装置１０Ｄは、コイルユニット６０にフリップチップ実装するコイルチップ６１が１つであるため、製造が容易である。
【００７６】
＜第２実施形態の変形例２＞
図１５に示すように、第２実施形態の変形例２の光ファイバ走査装置１０Ｅでは、磁場発生ユニット２０ＵＥのコイルユニット７０（７０Ａ〜７０Ｄ）は、２つの平面コイル７４Ｓ１、７４Ｓ２が長軸方向に列設されている配線板７４である。
【００７７】
すなわち、配線板７４は、２つの平面コイル７４Ｓ１、７４Ｓ２、引き出し配線層７４ＰＬおよび外部接続電極パッド７４ＰＢが、一体の導電体層としてフレキシブル基板７４Ｆに配設されている。
【００７８】
配線板７４が２つの平面コイル７４Ｓ１、７４Ｓ２を含むため、光ファイバ走査装置１０Ｃ、１０Ｄよりも製造が容易で安価である。
【００７９】
＜第２実施形態の変形例３＞
図１６に示すように、第２実施形態の変形例３の光ファイバ走査装置１０Ｆでは、磁場発生ユニット２０ＵＦのコイルユニット８０（８０Ａ〜８０Ｄ）は、２つの平面コイル８１Ｓ１、８１Ｓ２を含む配線板８４に、さらにコイルチップ８１Ａ１、８１Ａ２がフリップチップ実装されている。
【００８０】
コイルチップ８１Ａ１には第２の平面コイル８１Ｓ１が配設されており、コイルチップ８１Ａ２には第２の平面コイル８１Ｓ２が配設されている。コイルユニット７０Ａ〜７０Ｄは同じ構成である。
【００８１】
光ファイバ走査装置１０Ｆでは、配線板８４の２つの平面コイル８４Ｓ１、８４Ｓ２のそれぞれの直上に、基体８２と基体８２に配設された第２の平面コイル８１Ｓ１、８１Ｓ２を有するコイルチップ８１Ａ１、８１Ａ２が、フリップチップ実装され、それぞれの平面コイル８４Ｓ１、８４Ｓ２とそれぞれの第２の平面コイル８１Ｓ１、８１Ｓ２とが接続され多層コイルを構成している。
【００８２】
図１７に、コイルユニット８０の２つの多層コイルを構成している４つの平面コイル８４Ｓ１、８４Ｓ２、８１Ｓ１、８１Ｓ２の接続例を示す。図１７に示した例では、２つの多層コイルは、同じ方向の磁場を発生する。しかし、接続状態によっては、逆方向の磁場を発生することは、既に説明した通りである。
【００８３】
光ファイバ走査装置１０Ｅは、光ファイバ走査装置１０Ｃよりも、さらに低電力で光ファイバ２８を走査できる。
【００８４】
なお、光ファイバ走査装置１０Ｄと同じように、２つの平面コイルが１つの基体に配設されたコイルチップを配線板６４にフリップチップ実装された光ファイバ走査装置が、光ファイバ走査装置１０Ｄ、１０Ｆと同じ効果を有することは言うまでも無い。
【００８５】
＜第３実施形態＞
図１８および図１９に示すように、第３実施形態の光ファイバ走査装置１０Ｘは、すでに説明した光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｆと類似しているが、光ファイバ２８から被写体に照射された光の反射光を検出する検出ユニット１７６（図２１参照）の２つの入射部１６が、枠体１１に配置されている。
【００８６】
なお、図１８は光ファイバ走査装置１０Ｘの長軸直交方向の断面図であり、図１９は、図１８のＸＶＩＩＩＩ−ＸＶＩＩＩＩ線に沿った断面図である。
【００８７】
図１８に示すように、入射部１６は反射光を導光する光ファイバ（以下、「検出ファイバ」とも言う）２７の先端部である。複数のレンズからなる検出光学系４６を介して光ファイバ２７の先端部から入射した反射光は本体装置３（図２０、図２１参照）まで導光される。なお、光ファイバ２７は、複数の光ファイバからなるファイババンドルであることが好ましい。また、入射部１６は１つでもよいし、３以上でもよい。
【００８８】
ここで、光ファイバ２７は、検出ユニット１７６の一部と見なす。また、反射光を検出するフォトダイオード（ＰＤ）素子等を、入射部１６として枠体１１に直接配置してもよい。
【００８９】
光ファイバ走査装置１０Ｘは、検出ユニット１７６の入射部１６が枠体１１に配置されているため、入射部１６が別部材に配設されている光ファイバ走査装置よりも、全体として構造が簡単で細径である。
【００９０】
＜第４実施形態＞
図２０に示す第４実施形態の光走査型内視鏡（以下「内視鏡」という）２は、すでに説明した光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｘのいずれかを挿入部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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
次に、図２１に内視鏡システム１の構成を示す。
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の先端である入射部１６には検出光学系４６が配設されている。内視鏡２のコネクタ９０が本体装置３に接続されると、検出ファイバ２７は分波器１８６に接続される。
【００９６】
本体装置３は、電源１７１と、メモリ１７２と、コントローラ１７３と、光源ユニット１７４と、駆動制御ユニット１７５と、検出ユニット１７６とを有する。光源ユニット１７４は、３つの光源１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃと、合波器１８２と、を有する。
【００９７】
駆動制御ユニット１７５には、ドライバユニット１７７が設けられており、ドライバユニット１７７によって光ファイバ走査装置１０等が駆動される。
【００９８】
電源１７１は、コントローラ１７３等へ電力を供給する。メモリ１７２には、本体装置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。
【００９９】
コントローラ１７３は、メモリ１７２から制御プログラムを読み出し、光源ユニット１７４、駆動制御ユニット１７５の制御を行う。またコントローラ１７３は、検出ユニット１７６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。
【０１００】
光源ユニット１７４の光源１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃは、コントローラ１７３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１８２に出射する。合波器１８２は、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長帯域の光を合波し、光ファイバ２８に出射する。
【０１０１】
駆動制御ユニット１７５のドライバユニット１７７は、コントローラ１７３の制御に基づいて、光ファイバ走査装置１０の光ファイバ２８の先端を所望の走査方式で走査させるための駆動信号を磁場発生ユニット２０Ｕに出力する。すなわち、ドライバユニット１７７は、光ファイバ２８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へ所定の駆動信号を出力する。
【０１０２】
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１８６に導光する。分波器１８６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１８６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１８７ａ、１８７ｂ、１８７ｃに出力する。
【０１０３】
検出器１８７ａ、１８７ｂおよび１８７ｃ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１８７ａ、１８７ｂおよび１８７ｃで検出された光強度の信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器１８８ａ、１８８ｂ、１８８ｃに出力される。Ａ／Ｄ変換器１８８ａ〜８８ｃは、それぞれ検出器１８７ａ〜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、コントローラ１７３に出力する。
【０１０４】
コントローラ１７３は、Ａ／Ｄ変換器１８８ａ〜１８８ｃ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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
光走査型内視鏡２は、挿入部９１の先端部９４に、細径の光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｆのいずれか具備するため、先端部が細径で低侵襲である。また、光ファイバ走査装置１０、１０Ａ〜１０Ｆ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、良好な画像を得ることができる。また光走査型内視鏡２は、磁場発生ユニットを効率良く駆動できるため、低消費電力である。
【０１０７】
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】
【０１０８】
１・・・内視鏡システム
２・・・光走査型内視鏡
１０、１０Ａ〜１０Ｆ、１０Ｘ・・・光ファイバ走査装置
１１・・・枠体
１６・・・入射部
２０・・・コイルユニット
２０ＰＢ・・・外部接続電極パッド
２０ＰＬ・・・配線層
２０Ｕ、２０ＵＡ〜２０ＵＦ・・・磁場発生ユニット
２１・・・コイルチップ
２１Ｐ・・・接合パッド
２１Ｓ・・・平面コイル
２２・・・基体
２３・・・絶縁層
２４・・・配線板
２４Ｆ・・・フレキシブル基板
２４ＰＡ・・・コイル接続電極パッド
２４ＰＢ・・・外部接続電極パッド
２４ＰＬ・・・配線層
２７・・・光ファイバ
２８・・・光ファイバ
２９・・・永久磁石
３０・・・コイルユニット
３１ＰＬ・・・配線層
３２・・・照明光学系
３３・・・保持部材
３３Ｈ・・・貫通孔
３４・・・配線板
３４Ｆ・・・フレキシブル基板
３４ＰＢ・・・電極パッド
３４ＰＬ・・・配線層
３４Ｓ・・・平面コイル
４０・・・コイルユニット
４１・・・コイルチップ
４１Ｓ・・・平面コイル
４４・・・配線板
４４Ｆ・・・フレキシブル基板
４４ＰＢ・・・電極パッド
４４ＰＬ・・・配線層
４４Ｓ・・・平面コイル
４６・・・検出光学系
５０・・・コイルユニット
５１Ａ１、５１Ａ２・・・コイルチップ
５１Ｓ１、５１Ｓ２・・・平面コイル
５４・・・配線板
６０・・・コイルユニット
６１・・・コイルチップ
６１Ｓ１・・・平面コイル
６２・・・基体
６４・・・配線板
６４Ｆ・・・フレキシブル基板
６４ＰＡ・・・コイル接続電極パッド
６４ＰＢ・・・外部接続電極パッド
６４ＰＬ・・・配線層
７０・・・コイルユニット
７１Ｓ１、７４Ｓ２・・・平面コイル
７４・・・配線板
７４Ｆ・・・フレキシブル基板
７４ＰＢ・・・外部接続電極パッド
７４ＰＬ・・・配線層
８０・・・コイルユニット
８１Ａ１、８１Ａ２・・・コイルチップ
８１Ｓ１、８１Ｓ２・・・平面コイル
８２・・・基体
８４・・・配線板
８４Ｓ１、８４Ｓ２・・・平面コイル
９１・・・挿入部
９４・・・先端部
１７４・・・光源ユニット
【図１】
2015211761.tif 000003
【図２】
2015211761.tif 000004
【図３】
2015211761.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
2015211761.tif 000007
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2015211761.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015211761.tif 000014
【図１１】
2015211761.tif 000015
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
2015211761.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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【図２０】
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【図２１】
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