(57)【要約】  光ファイバ１１の射出端部１１ｂを走査部７０により振動させて、光ファイバ１１の射出端面１１ｃから物体１００に光を照射して物体１００を走査する。走査部７０は、射出端部１１ｂを介して第１の方向に対向配置された少なくとも一対の第１方向コイル７２ａ，７２ｃと、射出端部１１ｂに貫通させて装着された永久磁石７３を備える。永久磁石７３は、射出端部１１ｂの軸方向に着磁される。走査部７０は、第１方向コイル７２ａ，７２ｃへの給電により、永久磁石７３の内部に振動の節を形成して射出端部１１ｂを第１の方向に２次以上の高次共振モードで振動させる。第１方向の非振動状態時での永久磁石７３と第１方向コイル７２ａ，７２ｃとの相対距離は、他の方向よりも小さい。
2015037231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの射出端部を走査部により振動させながら、前記光ファイバの射出端面から射出される光を物体に照射して該物体を走査する光走査装置であって、
前記走査部は、
前記射出端部を介して第１の方向に対向配置され、前記射出端部を第１の方向に振動させる少なくとも一対の第１方向コイルと、
前記射出端部に該射出端部を貫通させて装着された永久磁石と、を備え、
前記永久磁石は、前記射出端部が貫通する貫通孔の軸方向に着磁されており、
前記走査部は、前記第１方向コイルに給電される電流により、前記永久磁石の内部に振動の節が位置するように前記射出端部を前記第１の方向に２次以上の高次共振モードの周波数近傍で駆動振動させ、
前記第１の方向においては、非振動状態時における前記永久磁石と前記第１方向コイルとの相対距離が、他の方向よりも小さい、
光走査装置。
【請求項２】
前記永久磁石は、前記貫通孔の軸方向からみて非対称に構成されている、
請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記永久磁石は、前記貫通孔の軸方向と直交する断面において、前記貫通孔を通る前記第１の方向の長さが、前記貫通孔を通る前記第１の方向と直交する方向の長さよりも長い、
請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記永久磁石は、前記貫通孔の軸方向に対して傾いて装着されている、
請求項２又は３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記射出端部を介して前記第１の方向と交差する方向に対向配置され、前記射出端部を前記第１の方向と交差する第２の方向に振動させる少なくとも一対の第２方向コイルを更に備え、
前記走査部は、前記第２方向コイルに給電される電流により、前記第１の方向における周波数よりも低い周波数で前記射出端部を前記第２の方向に駆動振動させる、
請求項１乃至４のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第１方向コイル及び第２方向コイルは、少なくとも前記永久磁石の前記射出端面側とは反対側の磁極側においてそれぞれ対向配置されており、
前記射出端部の非振動状態において、前記第２方向コイルが前記第１方向コイルよりも前記永久磁石に近づいて配置されている、
請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第２の方向は、前記第１の方向と直交し、
前記走査部は、前記光ファイバから照射される光により前記物体をラスタ走査する、
請求項５又は６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記一対のコイルは、各コイルの巻き中心軸が前記永久磁石の着磁方向の少なくとも一方の端面近傍において、前記磁石の分極方向と交差するように設けられている、
請求項１乃至７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
前記一対のコイルは、各コイルの巻き中心軸が前記永久磁石の着磁方向に略直交するように設けられている、
請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記射出端部を収容する筒部材を備え、
前記一対のコイルは、前記筒部材の側面に対向して設けられ、
前記筒部材は、前記一対のコイルが設けられている部分が、他の部分よりも開口が小さい、
請求項８又は９に記載の光走査装置。
【請求項１１】
各前記コイルは、当該コイルの巻き中心軸に沿って挿入された強磁性体からなる芯棒を備える、
請求項１乃至１０のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記走査部は、内視鏡の挿入先端部に装着されている、
請求項１乃至１１のいずれかに記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１３年９月１１日に日本国に特許出願された特願２０１３−１８８４３６の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、揺動可能な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】
【０００３】
従来、光ファイバの射出端部を振動させながら、光ファイバか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）。かかる光走査装置は、光ファイバの射出端部に取り付けられた永久磁石と、永久磁石の周囲のハウジングの内壁に配置された４つのコイルとを有する走査部を備える。４つのコイルは、対向する一方の２つのコイルが光ファイバの射出端部をＸ軸方向に駆動するＸコイルを構成し、他方の２つのコイルが光ファイバの射出端部をＸ軸方向と直交するＹ軸方向に駆動するＹコイルを構成する。【０００４】
Ｘコイルには、光ファイバの射出端部及び永久磁石を含む被振動部の共振周波数に相当する周波数の電流が給電される。Ｙコイルには、共振周波数よりも低周波数の電流が給電される。これにより、走査部は、被振動部を電磁力によってＸ軸方向に共振的に振動させながら、Ｙ軸方向にはＸ軸方向よりも低周波数で振動させて、被観察物をラスタ走査する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
ところで、上述した光ファイバを用いる光走査装置は、一つの特徴として走査部を小型にできる利点がある。したがって、例えば内視鏡に適用した場合は、内視鏡の挿入先端部に固体撮像素子が配置される電子内視鏡と比較して、挿入先端部の細径化が可能となる。【０００７】
その一方で、光走査装置は、走査部が小型であることから、光ファイバの振動振幅が小さく、結果として被観察物の走査範囲が狭くなる。この問題を解消し、走査部を大型化することなく、光ファイバの最大振動振幅を大きくするには、ＸコイルやＹコイルの駆動コイルに給電する駆動電流を大きくしたり、永久磁石を大きくしたりして、光ファイバを振動させる電磁力を大きくすることが考えられる。【０００８】
しかしながら、駆動コイルへの給電電流を大きくすると、発熱が著しくなって、被検者等に悪影響を及ぼしたり、駆動コイルが溶断したりすることが想定される。また、永久磁石を単に大きくすると、永久磁石が光ファイバとともに変位した際に駆動コイルやハウジングと干渉することが想定される。【０００９】
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、走査部の大型化を招くことなく、光ファイバの最大振動振幅を効率よく大きくでき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】
【００１０】
上記目的を達成する本発明に係る光走査装置は、光ファイバの射出端部を走査部により振動させながら、前記光ファイバの射出端面から射出される光を物体に照射して該物体を走査する光走査装置であって、
前記走査部は、
前記射出端部を介して第１の方向に対向配置され、前記射出端部を第１の方向に振動させる少なくとも一対の第１方向コイルと、
前記射出端部に該射出端部を貫通させて装着された永久磁石と、を備え、
前記永久磁石は、前記射出端部が貫通する貫通孔の軸方向に着磁されており、
前記走査部は、前記第１方向コイルに給電される電流により、前記永久磁石の内部に振動の節が位置するように前記射出端部を前記第１の方向に２次以上の高次共振モードの周波数近傍で駆動振動させ、
前記第１の方向においては、非振動状態時における前記永久磁石と前記第１方向コイルとの相対距離が、他の方向よりも小さい、
ものである。
このようにすることで、前記永久磁石の内部に振動の節が位置することにより、前記第１の方向においては、振動時における前記永久磁石の変位を小さくすることができる。そして、前記永久磁石と前記第１方向コイルとを、互いに近接した位置に配置することが可能となり、前記永久磁石に対して前記第１方向コイルが発生する磁場を効果的に作用させることができる。【００１１】
前記永久磁石は、前記貫通孔の軸方向からみて非対称に構成されるとよい。【００１２】
前記永久磁石は、前記貫通孔の軸方向と直交する断面において、前記貫通孔を通る前記第１の方向の長さが、前記貫通孔を通る前記第１の方向と直交する方向の長さよりも長くするとよい。
このようにすることで、前記第１の方向においては、前記永久磁石を前記第１方向コイルに対して、より近接した位置に配置することができる。
また、前記第１の方向の共振周波数と、前記第１の方向と直交する方向の共振周波数とが近い場合、前記共振周波数近傍で前記第１の方向にのみ駆動振動させたとしても、前記直交方向にも振動が発生し、意図せず軌跡が楕円となってしまうことがある。しかし、前述のような構成とすることで、楕円軌跡とならずに、直線軌跡などの所望の軌跡を得ることが可能となる。【００１３】
前記永久磁石は、前記貫通孔の軸方向に対して傾いて装着されるとよい。【００１４】
前記射出端部を介して前記第１の方向と交差する方向に対向配置され、前記射出端部を前記第１の方向と交差する第２の方向に振動させる少なくとも一対の第２方向コイルを更に備え、
前記走査部は、前記第２方向コイルに給電される電流により、前記第１の方向における駆動周波数よりも低い駆動周波数で前記射出端部を前記第２の方向に振動させるとよい。【００１５】
前記第１方向コイル及び第２方向コイルは、少なくとも前記永久磁石の前記射出端面側とは反対側の磁極側においてそれぞれ対向配置されており、
前記射出端部の非振動状態において、前記第２方向コイルが前記第１方向コイルよりも前記永久磁石に近づいて配置されるとよい。
このようにすることで、前記第１の方向においては前記永久磁石を前記第１方向コイルに向けて近付け、更に前記第２の方向においては前記第２方向コイルを前記永久磁石に近付けることで、前記永久磁石は非対称形状のまま、前記第１方向コイル及び前記第２方向コイルの磁場を効果的に前記永久磁石に掛けることができる。【００１６】
前記第２の方向は、前記第１の方向と直交し、
前記走査部は、前記光ファイバから照射される光により前記物体をラスタ走査するとよい。【００１７】
前記一対のコイルは、各コイルの巻き中心軸が前記永久磁石の着磁方向の少なくとも一方の端面近傍において、前記磁石の分極方向と交差するように設けられていると良い。
この場合、前記一対のコイルは、各コイルの巻き中心軸が前記永久磁石の着磁方向に対する端面近傍に位置するように配置されているので、前記コイルが発生する磁場の方向は、前記永久磁石の着磁方向に交差し、該着磁方向に交差する方向の磁場が、前記永久磁石の端面に存在する磁極に作用する。この磁力の方向は、前記光ファイバの振動を励起するために必要な前記永久磁石の振動方向と一致するので、効率的に前記光ファイバを振動させることができる。【００１８】
前記一対のコイルは、各コイルの巻き中心軸が前記永久磁石の着磁方向に略直交するように設けられていると良い。
このようにすることで、前記永久磁石に対して前記一対のコイルが発生する磁場を更に効果的に作用させることができる。【００１９】
前記射出端部を収容する筒部材を備え、
前記一対のコイルは、前記筒部材の側面に対向して設けられ、
前記筒部材は、前記一対のコイルが設けられている部分が、他の部分よりも開口が小さいと良い。
このようにすることで、前記コイルを簡便な構成で保持できるとともに、前記コイルを前記永久磁石に対して、より近接した位置に配置することができる。【００２０】
各前記コイルは、当該コイルの巻き中心軸に沿って挿入された強磁性体からなる芯棒を備えると良い。
このようにすることで、前記コイルに供給する電流を低減しつつより大きな磁場を発生させることができる。【００２１】
前記走査部は、内視鏡の挿入先端部に装着されているとよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、走査部の大型化を招くことなく、光ファイバの最大振動振幅を効率よく大きくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施の形態に係る光走査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の光源部の概略構成を示す図である。
【図３】図１の検出部の概略構成を示す図である。
【図４】図１の光走査型内視鏡本体を概略的に示す概観図である。
【図５】図４の挿入部の先端部を拡大して示す断面図である。
【図６】図５の走査部を拡大して示す図である。
【図７】図６の永久磁石を拡大して示す斜視図である。
【図８】被振動部のＸ方向における３次共振モードによる振動態様を説明する図である。
【図９】永久磁石の変形例を拡大して示す斜視図である。
【図１０】第２実施の形態を説明する永久磁石の図である。
【図１１】第３実施の形態を説明する走査部の構成を示す図である。
【図１２】第４実施の形態を説明する走査部の構成を示す図である。
【図１３】第５実施の形態を説明する永久磁石の２つの例を示す斜視図である。
【図１４】第５実施の形態を説明する走査部の構成を示す図である。
【図１５】図１４のソレノイド電磁コイルの巻き中心軸と永久磁石の着磁方向との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態に係る光走査装置の概略構成を示すブロック図である。図１の光走査装置は、光走査型内視鏡装置１０を構成するもので、光走査型内視鏡本体２０と、光源部３０と、検出部４０と、駆動電流生成部５０と、制御部６０と、表示部６１と、入力部６２とを有している。光源部３０と光走査型内視鏡本体２０との間は、例えば１本のシングルモードファイバからなる照明用の光ファイバ１１により光学的に接続される。検出部４０と光走査型内視鏡本体２０との間は、例えば複数本のマルチモードファイバからなる検出用の光ファイババンドル１２により光学的に接続される。なお、光源部３０、検出部４０、駆動電流生成部５０及び制御部６０は、同一の筐体内に収納されていても良く、また、別々の筐体に収納されていても良い。
【００２６】
光源部３０は、例えば赤、緑及び青の三原色のＣＷ（連続発振）レーザ光を射出する３つのレーザ光源からの光を合波して白色光として出射する。レーザ光源としては、例えばＤＰＳＳレーザ（半導体励起固体レーザ）やレーザダイオードを使用することができる。もちろん、光源部３０の構成はこれに限られず、１つのレーザ光源を用いるものであっても、他の複数の光源を用いるものであっても良い。
【００２７】
光走査型内視鏡本体２０は、光ファイバ１１の射出端部を走査部７０により振動させながら、光源部３０から光ファイバ１１を経て射出される光を被観察物（物体）１００に照射して被観察物１００を２次元走査（本実施の形態ではラスタ走査）する。また、光走査型内視鏡本体２０は、被観察物１００の２次元走査により得られる信号光を集光して、光ファイババンドル１２を経て検出部４０に伝送する。ここで、駆動電流生成部５０は、制御部６０からの制御に基づいて走査部７０に対して配線ケーブル１３を介して所要の振動電流を給電する。
【００２８】
検出部４０は、光ファイババンドル１２により伝送された信号光をスペクトル成分に分離し、分離した信号光を電気信号に光電変換する。制御部６０は、光源部３０、検出部４０及び駆動電流生成部５０を同期制御するとともに、検出部４０により出力された電気信号を処理して、表示部６１に画像を表示する。また、制御部６０は、入力部６２からの入力操作による入力信号に基づいて、走査速度や表示画像の明るさ等、種々の設定を行う。
【００２９】
図２は、図１の光走査型内視鏡１０の光源部３０の概略構成を示す図である。光源部３０は、赤、緑及び青の三原色のＣＷ（連続発振）レーザ光を射出するレーザ光源３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂと、ダイクロイックミラー３２ａ，３２ｂと、ＡＯＭ（音響光学モジュレータ）３３と、レンズ３４とを備える。赤色のレーザ光源３１Ｒは、例えば、ＬＤ（半導体レーザ）を使用することができる。緑色のレーザ光源３１Ｇは、例えば、ＤＰＳＳレーザ（半導体励起固体レーザ）を使用することができる。青色のレーザ光源３１Ｂは、例えば、ＬＤを使用することができる。
【００３０】
レーザ光源３１Ｒから射出された赤色のレーザ光は、ダイクロイックミラー３２ａ及びダイクロイックミラー３２ｂを順次透過する。レーザ光源３１Ｇから射出された緑色のレーザ光は、ダイクロイックミラー３２ａで反射されて赤色のレーザ光と同軸に合波されてダイクロイックミラー３２ｂを透過する。レーザ光源３１Ｂから射出された青色のレーザ光は、ダイクロイックミラー３２ｂで反射されて、赤色のレーザ光及び緑色のレーザ光と同軸に合波される。これにより、ダイクロイックミラー３２ｂから赤、緑、青の３原色のレーザ光が合波された白色のレーザ光が射出される。
【００３１】
ダイクロイックミラー３２ｂから射出された白色のレーザ光は、ＡＯＭ３３により強度変調されて、レンズ３４を経て光ファイバ１１の入射端に入射される。ＡＯＭ３３は、図１の制御部６０の制御のもとに光ファイバ１１に入射させる白色のレーザ光の強度を変調する。なお、レーザ光源３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ及びダイクロイックミラー３２ａ，３２ｂは、図２の配置に限らず、例えば、緑色及び青色のレーザ光を合波した後、赤色のレーザ光を合波するようにしても良い。また、ＡＯＭ３３を用いずに、直接ＬＤの電流を変調してレーザ光を強度変調しても良い。
【００３２】
図３は、図１の光走査型内視鏡１０の検出部４０の概略構成を示す図である。検出部４０は、赤、緑及び青の各色に対応する光を検出するためのフォトダイオードを用いた受光器４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ、ダイクロイックミラー４２ａ，４２ｂ及びレンズ４３を備える。検出部４０には、光ファイババンドル１２が接続されている。
【００３３】
光ファイババンドル１２の射出端から射出される信号光は、レンズ４３により略平行な光束に変換された後、ダイクロイックミラー４２ａで青色の波長帯域の光が反射されて分離され、赤色及び緑色の波長帯域の光はダイクロイックミラー４２ａを透過する。ダイクロイックミラー４２ａで分離された青色の波長帯域の光は、受光器４１Ｂにより受光されて光電変換される。また、ダイクロイックミラー４２ａを透過した赤色及び緑色の波長帯域の光は、ダイクロイックミラー４２ｂで緑色の波長帯域の光が反射され、赤色の波長帯域の光は透過されてそれぞれ分離される。ダイクロイックミラー４２ｂで分離された緑色及び赤色の信号光は、それぞれ受光器４１Ｇ及び受光器４１Ｒにより受光されて光電変換される。
【００３４】
受光器４１Ｒ，４１Ｇ及び４１Ｂの光電変換出力は、図１の制御部６０に入力される。なお、受光器４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ及びダイクロイックミラー４２ａ，４２ｂは、図３の配置に限らず、例えば、信号光から赤色の光を分離した後、さらに緑色と青色の信号光を分離するような配置としても良い。
【００３５】
図４は、光走査型内視鏡本体２０を概略的に示す概観図である。光走査型内視鏡本体２０は、操作部２２及び可撓性の挿入部２３を備える。光源部３０に接続される光ファイバ１１、検出部４０に接続される光ファイババンドル１２、及び、駆動電流生成部５０からの配線ケーブル１３は、挿入部２３の内部を通して先端部２４まで導かれている。先端部２４は、操作部２２により向きが操作される。
【００３６】
図５は、図４の挿入部２３の先端部２４を拡大して示す断面図である。図６は、図５の走査部７０を拡大して示す図である。先端部２４は、走査部７０、投影用レンズ２５を備えるとともに、挿入部２３を通る光ファイバ１１、光ファイババンドル１２、及び様々な処置具を挿通するための鉗子穴２７が延在している。光ファイババンドル１２の先端には、検出用レンズを備えていても良い。
【００３７】
光ファイバ１１は、先端部２４において、一部が固定部１１ａとして先端部２４の内部に固定された取付環２６に固定され、この固定部１１ａからレーザ光を被観察物１００に向けて射出する射出端面１１ｃまでの射出端部１１ｂが揺動可能に支持されている。一方、光ファイババンドル１２は、それぞれの光ファイバが挿入部２３の外周部を通るように配置されて、先端部２４の先端まで延在している。
【００３８】
走査部７０は、角型チューブ７１の４つの側面に螺旋状に扁平に巻回された偏向磁場発生用の電磁コイル７２ａ〜７２ｈと、射出端部１１ｂの一部に射出端部１１ｂを貫通させて装着された永久磁石７３とを有する。角型チューブ７１は、筒部材として射出端部１１ｂの周囲を囲むように、一端部が取付環２６に固定される。永久磁石７３は、光ファイバ１１の軸方向に着磁されている。電磁コイル７２ａ〜７２ｈは、永久磁石７３のそれぞれの磁極を介して対向するように角型チューブ７１に設けられる。
【００３９】
ここで、電磁コイル７２ａ〜７２ｄは、射出端部１１ｂをＸ方向（第１の方向）に振動させる２対のＸ方向コイルを構成するもので、電磁コイル７２ａ，７２ｃが永久磁石７３の一方の磁極を介してＸ方向に対向配置された一対のコイルを構成し、電磁コイル７２ｂ，７２ｄが永久磁石７３の他方の磁極を介してＸ方向に対向配置された一対のコイルを構成している。また、電磁コイル７２ｅ〜７２ｈは、射出端部１１ｂをＸ方向と直交するＹ方向（第２の方向）に振動させる２対のＹ方向コイルを構成するもので、電磁コイル７２ｅ，７２ｇが永久磁石７３の一方の磁極を介してＹ方向に対向配置された一対のコイルを構成し、電磁コイル７２ｆ，７２ｈが永久磁石７３の他方の磁極を介してＹ方向に対向配置された一対のコイルを構成している。なお、電磁コイル７２ｇ，７２ｈは図示していない。ここで、電磁コイル７４ａ〜７４ｈの各々は、各コイルの巻き中心軸が、射出端部１１ｂの非振動状態での永久磁石７３の着磁方向、すなわちＸ方向及びＹ方向と直交するＺ方向と交差するように、好ましくは略直交するように設けられる。
【００４０】
電磁コイル７２ａ〜７２ｈは、配線ケーブル１３を介して駆動制御部５０に接続されて、駆動制御部５０から所要の電流が給電される。これにより、射出端部１１ｂは、Ｘ方向及びＹ方向に振動して、被観察物１００をレーザ光によりラスタ走査する。
【００４１】
投影用レンズ２５は、先端部２４の端面側に配置される。投影用レンズ２５は、光ファイバ１１の射出端面１１ｃから射出されたレーザ光が、被観察物１００上に略集光するように構成されている。また、検出用レンズが配置される場合は、被観察物１００上に集光されたレーザ光が、被観察物１００により反射、散乱、屈折等をした光（被観察物１００と相互作用した光）又は蛍光等を検出光として取り込み、検出用レンズの後方に配置された光ファイババンドル１２に集光させるように配置される。
【００４２】
本実施の形態において、永久磁石７３は、図７に拡大斜視図を示すように、射出端部１１ｂの貫通孔７３ａの軸方向をＺ方向と平行にして軸方向から見たときに非対称な楕円柱状に構成される。図７においては、永久磁石７３のＸ方向の長さがＹ方向の長さよりも長くなっている。したがって、射出端部１１ｂの非振動状態では、永久磁石７３とＸ方向に対を成す電磁コイル７２ａ、７２ｃ；７２ｂ、７２ｄとの相対距離が、他の方向であるＹ方向に対を成す電磁コイル７２ｅ、７２ｇ；７２ｆ、７２ｈとの相対距離よりも小さくなっている。
【００４３】
そして、図８に示すように、Ｘ方向に対を成す電磁コイル７２ａ、７２ｃ；７２ｂ、７２ｄには、永久磁石７３の着磁方向の両端に、例えばある瞬間に＋Ｘ方向と−Ｘ方向に互いに逆向きの力（図８に矢印で示す）が作用するように給電される。これにより、射出端部１１ｂは、Ｘ方向においては、固定部１１ａへの固定部分の領域Ｐ１付近、永久磁石７３の内部の領域Ｐ２付近、及び、永久磁石７３から射出端面１１ｃまでの間で永久磁石７３の近傍の領域Ｐ３付近に、それぞれ振動の節を有する３次共振モードの共振周波数近傍で駆動振動される。また、Ｙ方向に対を成す電磁コイル７２ｅ、７２ｇ；７２ｆ、７２ｈには、これらのコイルと相対距離の大きい永久磁石７３の着磁方向の両端に、例えばある瞬間に＋Ｙ方向に同じ向きの力が作用するように給電される。これにより、射出端部１１ｂは、Ｙ方向においては、領域Ｐ１付近に振動の節を有する１次振動モードの共振周波数近傍で駆動振動される。なお、図８において、電磁コイル７２ａ、７２ｃ；７２ｂ、７２ｄによる磁場は、破線で示されている。
【００４４】
このように、Ｘ方向の振動において、永久磁石７３の内部に振動の節を位置させれば、振動時における永久磁石７３の変位を小さくすることができる。したがって、電磁コイル７２ａ、７２ｃ；７２ｂ、７２ｄを永久磁石７３に近接して配置することができるので、永久磁石７３に対して電磁コイル７２ａ、７２ｃ；７２ｂ、７２ｄが発生する磁場を効果的に作用させることができる。これにより、射出端部１１ｂを３次共振モードの共振周波数近傍で効率よく振動させることができる。また、永久磁石７３は、貫通孔７３ａの軸方向と直交する断面において、貫通孔７３ａを通るＸ方向の長さが、貫通孔７３ａを通るＹ方向の長さよりも長いので、永久磁石７３をＸ方向において電磁コイル７２ａ、７２ｃ；７２ｂ、７２ｄに近づけることができる。これにより、電磁コイル７２ａ、７２ｃ；７２ｂ、７２ｄによる磁場を永久磁石７３に効果的に作用させることができる。
【００４５】
また、Ｘ方向の共振周波数とＹ方向の共振周波数とが近い場合、Ｘ方向にのみ共振周波数近傍で駆動振動させると、Ｙ方向にも振動が発生して、振動の軌跡が意図しない楕円となることがあるが、上記の構成とすることで、楕円軌跡とならずに、直線軌跡などの所望の振動軌跡を得ることが可能となる。また、各コイルは、コイルの巻き中心軸が射出端部１１ｂの非振動状態での永久磁石７３の着磁方向であるＺ方向と直交するように、永久磁石７３の端面近傍に配置されている。したがって、各コイルが発生する磁場の方向が、永久磁石７３の着磁方向に交差し、その着磁方向に交差する方向の磁場が、永久磁石７３の端面に存在する磁極に効果的に作用する。これにより、永久磁石７３に作用する磁力の方向が、射出端部１１ｂの振動を励起するために必要な永久磁石７３の振動方向と一致するので、射出端部１１ｂを効率的に振動させることができる。また、射出端部１１ｂを収容する角型チューブ７１を設けることで、電磁コイル７２ａ〜７２ｈを角型チューブ７１の４つの側面に簡単に保持することが可能となる。なお、角型チューブ７１の形状は丸型などであっても良い。
【００４６】
ここで、Ｘ方向における３次共振モードは、射出端部１１ｂ及び永久磁石７３を含む被振動部のＸ方向の共振周波数ｆｘを中心とする±数％、好ましくは±１％の範囲とすることができる。同様に、Ｙ方向における１次共振モードは、被振動部のＹ方向の共振周波数ｆｙを中心とする±数％、好ましくは±１％の範囲とすることができる。これにより、本実施の形態によると、走査部７０の大型化を招くことなく、光ファイバ１１の射出端面１１ｃを、効率よく、Ｘ方向に大きな振幅で高速振動させ、Ｙ方向に大きな振幅で低速振動させて、被観察物１００を広範囲でラスタ走査することが可能となる。なお、永久磁石７３は、図９に拡大斜視図を示すように、Ｚ方向からみて、Ｘ方向の長さがＹ方向の長さよりも長い長方形を有する非対称な直方体に構成されてもよい。
【００４７】
（第２実施の形態）
第２実施の形態に係る光走査装置は、第１実施の形態に係る光走査装置において、走査部７０を構成する永久磁石７３が、図１０に示すようにＸ方向に傾けて射出端部１１ｂに装着されている。かかる構成によると、永久磁石７３の形状のみに非対称性を付ける場合よりも、被振動部のＸ方向及びＹ方向における共振周波数に大きな差を付けることができるので、第１実施の形態の効果に加えて、より容易に被振動部を、Ｘ方向には３次共振モードで、Ｙ方向には１次共振モードで振動駆動することが可能となる。
【００４８】
なお、永久磁石７３は、円柱又は長手方向と直交する断面が正方形の直方体として、射出端部１１ｂにＸ方向に傾けて装着することにより、Ｚ方向からみて非対称に構成されてもよい。
【００４９】
（第３実施の形態）
第３実施の形態に係る光走査装置は、第１実施の形態又は第２実施の形態に係る光走査装置と走査部７０の構成が異なる。すなわち、走査部７０は、図１１に示すように、永久磁石７３の射出端面１１ｃ側とは反対側の磁極側で、Ｙ方向に対向配置される電磁コイル７２ｆ，７２ｈが、Ｙ方向に対向配置される電磁コイル７２ｅ，７２ｇよりも、射出端部１１ｂの非振動状態において、永久磁石７３に近づいて配置されて構成される。つまり、角型チューブ７１は、電磁コイル７２ｆ，７２ｈが配置される部分の開口が、電磁コイル７２ｅ，７２ｇが配置される部分の開口よりも小さくなっている。かかる構成によると、第１実施の形態の効果に加えて、電磁コイル７２ｆ，７２ｈと永久磁石７３との距離を近くした分、両者間の電磁的作用を増強することができる。
【００５０】
したがって、電磁コイル７２ｆ，７２ｈに給電する電流を、第１実施の形態や第２実施の形態の場合と同じとした場合は、Ｙ方向の１次共振モードにおける振動振幅をより大きくできる。また、Ｙ方向の１次共振モードにおける振動振幅として、第１実施の形態や第２実施の形態の場合と同じ振幅を得る場合は、電磁コイル７２ｆ，７２ｈに給電する電流を小さくできる。
【００５１】
（第４実施の形態）
第４実施の形態に係る光走査装置は、第３実施の形態の場合と同様に、第１実施の形態又は第２実施の形態に係る光走査装置と走査部７０の構成が異なる。すなわち、走査部７０は、図１２に示すように、永久磁石７３の射出端面１１ｃ側とは反対側の磁極側で、Ｙ方向に対向配置される電磁コイル７２ｆ，７２ｈに代えて、角型チューブ７１にソレノイド電磁コイル７４ｆ，７４ｈが配置されて構成される。ソレノイド電磁コイル７４ｆ，７４ｈは、それぞれ芯棒７５ｆ、７５ｈの外周にコイルが巻回されて構成される。芯棒７５ｆ、７５ｈは、ステンレス等の常磁性体や、鉄、パーマロイ等の強磁性体で構成され、Ｘ方向に対向配置される電磁コイル７２ｂ，７２ｄよりも、射出端部１１ｂの非振動状態において、永久磁石７３に近づいて配置されている。
【００５２】
したがって、本実施の形態においても、第３実施の形態の場合と同様に、ソレノイド電磁コイル７４ｆ，７４ｈと永久磁石７３との距離が近い分、両者間の電磁的作用を増強することができるので、射出端部１１ｂをＹ方向に効率よく１次共振モードで振動させることが可能となる。また、芯棒７５ｆ、７５ｈに強磁性体を用いることで、更に電磁的作用を増強することができるので、ソレノイド電磁コイル７４ｆ，７４ｈに供給する電流を低減しつつより大きな磁場を発生させることができる。なお、ソレノイド電磁コイル７４ｆ，７４ｈは空芯コイルであってもよい。
【００５３】
（第５実施の形態）
上述した各実施の形態では、図７、図９、図１０に示したように、永久磁石７３を貫通孔７３ａの軸方向からみて非対称な形状とすることで、永久磁石７３と第１方向コイルとの相対距離を、永久磁石７３と第２方向コイルとの相対距離よりも小さくしている。本実施の形態では、第１実施の形態において、永久磁石７３を、例えば図１３（ａ）又は（ｂ）に示すように、貫通孔７３ａの軸方向から見たときに、Ｘ方向及びＹ方向の長さが等しい対称な円柱状又は四角柱状とする。なお、永久磁石７３は、図１３（ａ）、（ｂ）に示す構成に限らず、貫通孔７３ａの軸方向から見たときに、Ｘ方向及びＹ方向の長さが等しければ任意の形状とすることができる。
【００５４】
また、角型チューブ７１には、Ｘ方向に対向配置される二対の電磁コイル７２ａ，７２ｃ及び７２ｂ、７２ｄに代えて、図１４に示すように、二対のソレノイド電磁コイル７４ａ，７４ｃ及び７４ｂ、７４ｄが配置される。ソレノイド電磁コイル７４ａ〜７４ｄは、図１２に示したソレノイド電磁コイル７４ｆ、７４ｈと同様に、それぞれ芯棒７５ａ〜７４ｄの外周にコイルが巻回されて構成される。芯棒７５ａ〜７５ｄは、ステンレス等の常磁性体や、鉄、パーマロイ等の強磁性体で構成され、Ｙ方向に対向配置される電磁コイル７２ｅ〜７２ｈよりも、射出端部１１ｂの非振動状態において、永久磁石７３に近づいて配置されている。なお、ソレノイド電磁コイル７４ａ〜７４ｄは空芯コイルであってもよい。
【００５５】
ここで、ソレノイド電磁コイル７４ａ〜７４ｄの各々は、上記実施の形態と同様に、図１５に示すように、各コイルの巻き中心軸Ｏａ〜Ｏｄが、射出端部１１ｂの非振動状態での永久磁石７３の着磁方向ＯｍすなわちＺ方向と交差するように、好ましくは図示のように略直交するように設けられる。なお、図示しないが、Ｙ方向に対向配置される電磁コイル７２ｅ〜７２ｈについても同様に設けられる。
【００５６】
図１４に示すように、Ｘ方向に対を成すソレノイド電磁コイル７４ａ、７４ｃ；７２４ｂ、７４ｄには、永久磁石７３の着磁方向の両端に、例えばある瞬間に＋Ｘ方向と−Ｘ方向に互いに逆向きの力（図１４に矢印で示す）が作用するように給電される。また、Ｙ方向に対を成す電磁コイル７２ｅ、７２ｇ；７２ｆ、７２ｈには、永久磁石７３の着磁方向の両端に、例えばある瞬間に＋Ｙ方向に同じ向きの力が作用するように給電される。ここで、上述した実施の形態と同様に、射出端部１１ｂの非振動状態において、永久磁石７３とＸ方向に対を成すソレノイド電磁コイル７４ａ、７４ｃ；７２４ｂ、７４ｄとの相対距離は、他の方向であるＹ方向に対を成す電磁コイル７２ｅ、７２ｇ；７２ｆ、７２ｈとの相対距離よりも小さくなっている。なお、図１４において、ソレノイド電磁コイル７４ａ、７４ｃ；７２４ｂ、７４ｄによる磁場は、破線で示されている。
【００５７】
したがって、図８と同様に、射出端部１１ｂは、Ｘ方向においては、固定部１１ａへの固定部分の領域Ｐ１付近、永久磁石７３の内部の領域Ｐ２付近、及び、永久磁石７３から射出端面１１ｃまでの間で永久磁石７３の近傍の領域Ｐ３付近に、それぞれ振動の節を有する３次共振モードの共振周波数近傍で効率よく駆動振動される。また、Ｙ方向においては、射出端部１１ｂは、領域Ｐ１付近に振動の節を有する１次振動モードの共振周波数近傍で効率よく駆動振動される。また、ソレノイド電磁コイル７４ａ〜７４ｄが強磁性体よりなる芯棒７５ａ〜７５ｄを有すれば、ソレノイド電磁コイル７４ａ〜７４ｄに供給する電流を低減しつつより大きな磁場を発生させることができ、射出端部１１ｂをより効率的にＸ方向に駆動振動させることが可能となる。
【００５８】
なお、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、第５実施の形態のソレノイド電磁コイル７４ａ〜７４ｄを有する構成と、第３実施の形態の電磁コイル７２ｆ、７２ｈを永久磁石７３に近づける構成、あるいは第４実施の形態の電磁コイル７２ｆ、７２ｈに代えてソレノイド電磁コイル７４ｆ，７４ｈを設ける構成とを組み合わせてもよい。また、光ファイバ１１の射出端部１１ｂのＸ方向における共振モードは、３次共振モードに限らず、永久磁石７３の内部に振動の節が位置すれば、２次共振モードであってもよいし、４次以上の共振モードであってもよい。また、Ｙ方向における共振モードは、１次共振モードの共振周波数近傍に限らず、Ｘ方向における駆動周波数よりも低い駆動周波数であればよい。また、走査部７０は、射出端部１１ｂを直交するＸ方向及びＹ方向に振動させて、被観察物１００をラスタ走査するようにしたが、他のリサージュ走査を行うよう構成してもよいし、永久磁石７３の内部に振動の節が位置する高次共振モードによる１次元走査のみを行うように構成してもよい。また、本発明は光走査型内視鏡装置に限らず、種々の光走査装置にも有効に適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  光走査型内視鏡装置
１１  光ファイバ
１１ａ  固定部
１１ｂ  射出端部
１１ｃ  射出端面
１２  光ファイババンドル
２０  光走査型内視鏡本体
３０  光源部
４０  検出部
５０  駆動電流生成部
６０  制御部
７０  走査部
７１  角型チューブ
７２ａ〜７２ｈ  電磁コイル
７３  永久磁石
７３ａ  貫通孔
７４ａ〜７４ｄ、７４ｆ，７４ｈ  ソレノイド電磁コイル
７５ａ〜７５ｄ、７５ｆ，７５ｈ  芯棒
１００  被観察物
【図１】
2015037231.tif 000003
【図２】
2015037231.tif 000004
【図３】
2015037231.tif 000005
【図４】
2015037231.tif 000006
【図５】
2015037231.tif 000007
【図６】
2015037231.tif 000008
【図７】
2015037231.tif 000009
【図８】
2015037231.tif 000010
【図９】
2015037231.tif 000011
【図１０】
2015037231.tif 000012
【図１１】
2015037231.tif 000013
【図１２】
2015037231.tif 000014
【図１３】
2015037231.tif 000015
【図１４】
2015037231.tif 000016
【図１５】
2015037231.tif 000017
【国際調査報告】
2015037231.tif 000018
2015037231.tif 000019