(57)【要約】【課題】フェルールへの圧電素子の配置精度を向上させる。【解決手段】本発明の光走査用アクチュエータ２１は、光源からの光を導光する光ファイバ１１と、光ファイバを挿通した状態で光源３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂからの光の射出端１１ｃを振動可能に保持する貫通孔２９ａを有するとともに、側面２０１〜２０４に１つ以上の段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａが設けられたフェルール２９と、１つ以上の段により位置を規定され、フェルールの側面に固着された圧電素子７１〜７４と、を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を対象物上で走査させる光走査用アクチュエータであって、
前記光源からの光を導光する光ファイバと、
前記光ファイバを挿通した状態で前記光源からの光の射出端を振動可能に保持する貫通孔を有するとともに、側面に１つ以上の段が設けられたフェルールと、
前記１つ以上の段により位置を規定され、前記フェルールの側面に固着された圧電素子と、
を備えた、光走査用アクチュエータ。
【請求項２】
前記圧電素子は、前記１つ以上の段に当て付けられている、請求項１に記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項３】
前記フェルールの側面には、前記貫通孔を介して互いに対向する位置に一対の前記段が設けられており、前記一対の段の形状が互いに前記貫通孔の中心軸線に対して回転対称である、請求項１又は２に記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項４】
前記フェルールの前記側面のうち、前記段に隣接する、前記圧電素子の固着された部分が、前記貫通孔の中心軸線方向に対して平行に延在している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査用アクチュエータ。
【請求項５】
光源からの光を対象物上で走査させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査用アクチュエータと、
前記光の照射により前記対象物から得られる光を検出して電気信号に変換する光検出部と、
前記光検出部からの電気信号に基づいて画像信号を生成する信号処理部と、
を備えた、光走査装置。
【請求項６】
光源からの光を対象物上で走査させる光走査用アクチュエータの製造方法であって、
光ファイバを挿通した状態で前記光源からの光の射出端を振動可能に保持する貫通孔を有するとともに、側面に１つ以上の段が設けられた、フェルールを形成する、フェルール形成ステップと、
前記フェルールの前記貫通孔の内部で前記光ファイバを保持させる、光ファイバ保持ステップと、
圧電素子を、前記１つ以上の段により位置を規定し、前記フェルールの側面に固着させる、圧電素子固着ステップと、
を含む、光走査用アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記フェルール形成ステップでは、前記フェルールをプレス加工又は鋳造により形成する、請求項６に記載の光走査用アクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を光走査する光走査用アクチュエータ、光走査用アクチュエータを備えた光走査装置、及び光走査用アクチュエータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光走査用アクチュエータとして、光ファイバを保持する四角柱状のフェルールの各側面上に、圧電素子を設けたものが知られている（例えば、特許文献１）。圧電素子の駆動によってフェルールひいては光ファイバの先端が振動され、光ファイバの先端から射出される光が対象物上で所定の走査経路に沿うように走査される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０６９３８２号
【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、一般的にフェルール及び圧電素子の大きさは微小であることから、圧電素子をフェルール上の所望位置に精度良く配置することは非常に困難であった。フェルール上の所望位置からずれた位置に圧電素子が配置されれば、所期したとおりの光ファイバの振動特性ひいては走査軌跡が得られないおそれがあった。
【０００５】
したがって、この点に着目してなされた本発明の目的は、フェルールへの圧電素子の配置精度が向上された光走査用アクチュエータ及び光走査装置、並びに、フェルールへの圧電素子の配置精度を向上できる光走査用アクチュエータの製造方法を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する光走査用アクチュエータの発明は、
光源からの光を対象物上で走査させる光走査用アクチュエータであって、
前記光源からの光を導光する光ファイバと、
前記光ファイバを挿通した状態で前記光源からの光の射出端を振動可能に保持する貫通孔を有するとともに、側面に１つ以上の段が設けられたフェルールと、
前記１つ以上の段により位置を規定され、前記フェルールの側面に固着された圧電素子と、
を備えている。
【０００７】
前記圧電素子は、前記１つ以上の段に当て付けられていることが好ましい。
【０００８】
前記フェルールの側面には、前記貫通孔を介して互いに対向する位置に一対の前記段が設けられており、前記一対の段の形状が互いに前記貫通孔の中心軸線に対して回転対称であることが好ましい。
【０００９】
前記フェルールの前記側面のうち、前記段に隣接する、前記圧電素子の固着された部分が、前記貫通孔の中心軸線方向に対して平行に延在していることが好ましい。
【００１０】
また、上記目的を達成する光走査装置の発明は、
光源からの光を対象物上で走査させる、上記光走査用アクチュエータと、
前記光の照射により前記対象物から得られる光を検出して電気信号に変換する光検出部と、
前記光検出部からの電気信号に基づいて画像信号を生成する信号処理部と、
を備えている。
【００１１】
また、上記目的を達成する光走査用アクチュエータの製造方法は、
光源からの光を対象物上で走査させる光走査用アクチュエータの製造方法であって、
光ファイバを挿通した状態で前記光源からの光の射出端を振動可能に保持する貫通孔を有するとともに、側面に１つ以上の段が設けられた、フェルールを形成する、フェルール形成ステップと、
前記フェルールの前記貫通孔の内部で前記光ファイバを保持させる、光ファイバ保持ステップと、
圧電素子を、前記１つ以上の段により位置を規定し、前記フェルールの側面に固着させる、圧電素子固着ステップと、
を含む。
【００１２】
前記フェルール形成ステップでは、前記フェルールをプレス加工又は鋳造により形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フェルールへの圧電素子の配置精度が向上された光走査用アクチュエータ及び光走査装置、並びに、フェルールへの圧電素子の配置精度を向上できる光走査用アクチュエータの製造方法を、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施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のスコープを概略的に示す概観図である。
【図３】図２のスコープの先端部の断面図である。
【図４】図３の光走査用アクチュエータの一例を示す図であり、図４（ａ）は、フェルールを示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のフェルールを備えた光走査用アクチュエータを示す斜視図である。
【図５】光走査用アクチュエータの第１変形例を示す図であり、図５（ａ）は、フェルールを示す斜視図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のフェルールを備えた光走査用アクチュエータを示す斜視図である。
【図６】光走査用アクチュエータの第２変形例を示す図であり、図６（ａ）は、フェルールを示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のフェルールを備えた光走査用アクチュエータを示す斜視図である。
【図７】光走査用アクチュエータの第３変形例を示す図であり、図７（ａ）は、フェルールを示す斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のフェルールを備えた光走査用アクチュエータを示す斜視図である。
【図８】光走査用アクチュエータの第４変形例を示す図であり、図８（ａ）は、フェルールを示す斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のフェルールを備えた光走査用アクチュエータを示す斜視図である。
【図９】段の変形例を説明するための図であり、図９（ａ）は、フェルールを示す斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のフェルールを備えた光走査用アクチュエータを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る光走査装置としての光走査型内視鏡装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、光走査型内視鏡装置１０は、スコープ２０と、制御装置本体３０と、ディスプレイ４０とを、備えている。
【００１７】
まず、制御装置本体３０の構成を説明する。制御装置本体３０は、光走査型内視鏡装置１０全体を制御する制御部３１と、発光タイミング制御部３２と、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ（光源）と、結合器３４と、駆動制御部３８と、光検出器３５（光検出部）と、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）３６と、信号処理部３７とを、備えている。
【００１８】
レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは、発光タイミング制御部３２による制御に従って、複数の異なる波長（本実施形態では、Ｒ、Ｇ及びＢの３色の波長）の光を選択的に射出する光源を構成している。ここで、「複数の異なる波長の光を選択的に射出する」とは、すなわち、発光タイミング制御部３２により選択されたいずれか１つの波長の光を、発光タイミング制御部３２により選択されたタイミングで射出することを意味する。レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ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。
【００１９】
発光タイミング制御部３２は、制御部３１からの制御信号に応じて、光源の発光タイミングを制御する。例えば、発光タイミング制御部３２は、走査中に、光源からのＲ、Ｇ、Ｂの光の波長を、所定の発光順序で、一定の時間間隔（発光周期）毎に切り替える。
【００２０】
レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂから射出されるレーザ光は、結合器３４により同軸に合成された光路を経て、照明光としてシングルモードファイバである照明用光ファイバ１１に入射される。結合器３４は、例えばファイバ合波器やダイクロイックプリズム等を用いて構成される。
レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂおよび結合器３４は、制御装置本体３０と信号線で結ばれた、制御装置本体３０とは別の筐体に収納されていても良い。
【００２１】
結合器３４から照明用光ファイバ１１に入射した光は、スコープ２０の先端部まで導光され、対象物１００に照射される。その際、制御装置本体３０の駆動制御部３８は、スコープ２０の光走査用アクチュエータ２１を振動駆動することによって、照明用光ファイバ１１の先端部を振動駆動する。これにより、照明用光ファイバ１１から射出された照明光は、対象物１００の観察表面上を、例えばらせん状等の所定の走査経路に沿って、２次元走査する。照明光の照射により対象物１００から得られる反射光や散乱光などの光は、マルチモードファイバにより構成される検出用光ファイババンドル１２の先端で受光して、スコープ２０内を通り制御装置本体３０まで導光される。
【００２２】
光検出器３５は、光源の発光周期毎に、Ｒ、Ｇ又はＢのいずれかの波長（色）の光の照射により得られた光を対象物１００から検出用光ファイババンドル１２を介して検出して、アナログ信号（電気信号）を出力する。
【００２３】
ＡＤＣ３６は、光検出器３５からのアナログ信号をデジタル信号（電気信号）に変換し、信号処理部３７に出力する。
【００２４】
信号処理部３７は、発光周期毎にＡＤＣ３６から入力された、各波長に対応するデジタル信号を、それぞれ発光タイミングと走査位置とに対応付けて、順次メモリ（図示せず）に記憶する。この発光タイミングと走査位置との情報は、制御部３１から得る。制御部３１では、駆動制御部３８により印加した振動電圧の振幅および位相などの情報から、走査位置の情報が算出される。そして、信号処理部３７は、走査終了後または走査中に、ＡＤＣ３６から入力された各デジタル信号に基づいて、強調処理、γ処理、補間処理等の画像処理を必要に応じて行って画像信号を生成し、対象物１００の画像をディスプレイ４０に表示する。
【００２５】
次に、スコープ２０の構成を説明する。図２は、スコープ２０を概略的に示す概観図である。スコープ２０は、操作部２２および挿入部２３を備える。操作部２２には、制御装置本体３０からの照明用光ファイバ１１、検出用光ファイババンドル１２、及び配線ケーブル１３が、それぞれ接続されている。これら照明用光ファイバ１１、検出用光ファイババンドル１２および配線ケーブル１３は挿入部２３内部を通り、挿入部２３の先端部２４（図２における破線部内の部分）まで延在している。
【００２６】
図３は、図２のスコープ２０の挿入部２３の先端部２４を拡大して示す断面図である。スコープ２０の挿入部２３の先端部２４には、光源からの光を対象物１００上で走査させる光走査用アクチュエータ２１と、投影用レンズ２５（光学系）と、検出用光ファイババンドル１２とが設けられている。
【００２７】
光走査用アクチュエータ２１は、光源からの光を導光する照明用光ファイバ１１と、照明用光ファイバ１１を保持するフェルール２９と、フェルール２９の側面に設けられた１つ以上の（本例では４つの）圧電素子７１〜７４とを、備えている。
検出用光ファイババンドル１２は、挿入部２３の外周側部分を通るように配置され、先端部２４の先端まで延在している。検出用光ファイババンドル１２の各ファイバの先端部には図示しない検出用レンズを備える。
投影用レンズ２５および検出用レンズは、スコープ２０の挿入部２３の先端部２４の最先端に配置される。投影用レンズ２５は、照明用光ファイバ１１の先端部１１ｃから射出されたレーザ光が、対象物１００上に照射されて略集光するように構成されている。また、検出用レンズは、対象物１００上に集光されたレーザ光が、対象物１００により反射、散乱等をした光又は対象物１００上に集光されたレーザ光の照射により発生する蛍光（対象物１００から得られる光）等を取り込み、検出用レンズの後に配置された検出用光ファイババンドル１２に集光、結合させるように配置される。なお、投影用レンズ２５は、本例のような一枚構成に限られず、複数枚のレンズにより構成しても良い。
【００２８】
ここで、光走査用アクチュエータ２１の構成について、図３及び図４を参照しつつ、さらに詳しく説明する。図４（ａ）は、本例におけるフェルール２９を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のフェルール２９を備えた、本例の光走査用アクチュエータ２１を示す斜視図である。
図３に示すように、フェルール２９は、その挿入部２３の後端側の部分がアクチュエータ保持具２６に固定されており、このアクチュエータ保持具２６を介して、スコープ２０の挿入部２３の内部に固定されている。また、フェルール２９は、貫通孔２９ａを有しており、その貫通孔２９ａに照明用光ファイバ１１を挿通した状態で、照明用光ファイバ１１における光源からの光の射出端（すなわち照明用光ファイバ１１の振動部１１ｂ）を、振動可能に保持する。フェルール２９は、金属（例えばニッケルやコバール）等の導電性物質から構成されるのが好ましいが、それに限られず、例えば、非金属部材の表面の一部又は全体にめっきや蒸着等により金属薄膜が形成されたもので構成されてもよい。
図４（ｂ）に示すように、照明用光ファイバ１１は、フェルール２９の貫通孔２９ａの内径よりも小さな外径を有しており、フェルール２９の貫通孔２９ａのほぼ中心軸線上に延在するように、フェルール２９の貫通孔２９ａ内で接着剤７０により固定され保持されるとともに、フェルール２９の貫通孔２９ａからさらに挿入部２３の先端側へと延在している。照明用光ファイバ１１における、フェルール２９で保持された固定端１１ａから先端部１１ｃまでの部分が、振動可能に保持された振動部１１ｂとなっている。照明用光ファイバ１１が接着剤７０を介して保持されることにより、照明用光ファイバ１１の振動部１１ｂの振動に起因してその固定端１１ａに集中し易い応力を分散でき、ひいては照明用光ファイバ１１の寿命を向上できる。
圧電素子７１〜７４は、本例では直方体状であり、例えばＰＺＴ（ピエゾ素子）で構成される。ただし、圧電素子７１〜７４は、直方体形状以外の形状を有していてもよい。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、本例のフェルール２９は、（後述する溝を除いて観た場合に）略四角柱状であり、フェルール２９の中心軸線と照明用光ファイバ１１用の貫通孔２９ａの中心軸線とが一致している。
以下の説明では、フェルール２９の貫通孔２９ａの中心軸線方向（すなわちフェルール２９の長手方向。）をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に対して垂直な平面内において互いに垂直な方向をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向とする。本例において、フェルール２９の側面（すなわちフェルール２９の外周面。）は、Ｘ軸方向の正側及び負側をそれぞれ向く一対の側面２０１、２０２と、Ｙ軸方向の正側及び負側をそれぞれ向く一対の側面２０３、２０４とを含む。
なお、フェルール２９は、四角柱形状以外の他の角柱形状や円柱形状等、任意の柱形状を有していてもよい。
【００３０】
フェルール２９の各側面２０１〜２０４には、フェルール２９の貫通孔２９ａの中心軸線方向（Ｚ軸方向）に対して平行に延在する溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇが、それぞれフェルール２９の全長にわたって形成されている。本例の溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇは、そのＸＹ平面方向の断面形状がコの字型をなしており、すなわち、溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの互い対向する２つの溝壁面と溝底面とが、互いに垂直である。溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの互いに対向する２つの溝壁面は、それぞれ段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａをなしている。すなわち、本例では、フェルール２９の各側面２０１〜２０４に、互いに対向する２つの段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａがそれぞれ設けられている。
なお、本明細書において「段」とは、フェルールの側面（外周面）における圧電素子用の固着面に隣接するとともに圧電素子用の固着面に対してフェルールの外周側へ隆起した面を指しており、圧電素子の位置を規定する機能を持つ。
本例では、各溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの形状どうし、ひいてはフェルール２９の各側面２０１〜２０４にそれぞれ設けられた段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの形状どうしが、互いに貫通孔２９ａの中心軸線に対して回転対称である。すなわち、フェルール２９に設けられた段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａどうしは、フェルール２９を貫通孔２９ａの中心軸線の周りに回転された場合に、互いに重なり得るように構成されている。なお、ここでは側面２０１〜２０４にそれぞれ設けられた互いに対向する２つの段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａを、それぞれ包括的に１つの段として観ている。
【００３１】
図４（ｂ）に示すように、各圧電素子７１〜７４は、それぞれフェルール２９の各溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇに嵌め込まれている。図の例において、溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの溝深さ（すなわち段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの段高さ）、溝幅（すなわち互いに対向する２つの段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａ間の距離）、及び溝の全長（すなわち段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの全長）は、それぞれ圧電素子７１〜７４の厚さ、幅、及び全長とほぼ同じである。
ただし、溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの溝深さ（すなわち段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの段高さ）は、その溝底面に接着した圧電素子７１〜７４の厚さよりも小さくてもよいし大きくてもよいが、該圧電素子７１〜７４の厚さ以下であることが好ましい。溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの溝深さが該溝底面に接着した圧電素子７１〜７４の厚さ以下である場合には、フェルール２９が伸び縮みし易くなって、振幅を大きくすることができる点で有利である。
また、圧電素子７１〜７４の全長は、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの全長よりも短くてもよい。
【００３２】
圧電素子７１〜７４は、その幅方向両側の各側面が互いに対向する２つの段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａにそれぞれ位置を規定された（すなわち、当て付けられた）状態で、その裏側の面（すなわち圧電素子７１〜７４における照明用光ファイバ１１側の面）が、フェルール２９の側面２０１〜２０４のうち、該２つの段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａにそれぞれ照明用光ファイバ１１側で隣接する部分２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂ（本例では、２つの段に挟まれた、溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの溝底面。以下、「圧電素子用の固着面」ともいう。）に、固着されている。
ここで、圧電素子が段に「当て付けられた状態」とは、すなわち圧電素子が何らかの部材を介して段に当て付けられた状態、又は、圧電素子が何ら部材を介さずに段に直接当て付けられた状態のいずれかを指す。
図４（ｂ）の例では、圧電素子７１〜７４の幅方向両側の各側面が、電気絶縁性接着剤等の電気絶縁材８２を介して２つの段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａに当て付けられている。また、圧電素子７１〜７４の裏側の面が、はんだ又は導電性接着剤（例えば銀ペースト）等の導電性固着材８３を介して、圧電素子７１〜７４用の固着面２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂに、固着されている。
【００３３】
フェルール２９の側面２０１〜２０４に設けられた段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、圧電素子７１〜７４をフェルール２９の側面２０１〜２０４上における所定位置に位置決めする機能を持つ。本例では、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの位置決め機能によって、貫通孔２９ａに対してＸ軸方向両側にある圧電素子７１、７２のそれぞれの幅方向における中央位置と、貫通孔２９ａの中心軸線とが、同じＸＺ平面上配置され、また、貫通孔２９ａに対してＹ軸方向両側にある圧電素子７３、７４のそれぞれの幅方向における中央位置と、貫通孔２９ａの中心軸線とが、同じＹＺ平面上に配置される。
【００３４】
各圧電素子７１〜７４の表側の面（すなわち圧電素子７１〜７４におけるフェルール２９の外周側の面）には、金蒸着等により形成された電極８０が、該表側の面のほぼ全体にわたって、設けられている。電極８０には、はんだや導電性接着剤（銀ペースト等）等の導電性接合材８１により、制御装置本体３０の駆動制御部３８からの配線ケーブル１３が接合されており、駆動制御部３８からの電圧印加によって、圧電素子７１〜７４が駆動されるようになっている。
【００３５】
フェルール２９の貫通孔２９ａに対してＸ軸方向の両側にある圧電素子７１、７２どうしは、常に正負が逆で振幅及び周波数の等しい電圧が印加される。これにより、圧電素子７１、７２のうちの一方がＺ軸方向に伸びて他方がＺ軸方向に縮むことにより、フェルール２９ひいては照明用光ファイバ１１の振動部１１ｂが、Ｘ軸方向に振動される。同様に、フェルール２９の貫通孔２９ａに対してＹ軸方向の両側にある圧電素子７３、７４どうしは、常に正負が逆で振幅及び周波数の等しい電圧が印加される。これにより、これらの圧電素子７３、７４のうちの一方がＺ軸方向に伸びて他方がＺ軸方向に縮むことにより、フェルール２９ひいては照明用光ファイバ１１の振動部１１ｂが、Ｙ軸方向に振動される。
【００３６】
駆動制御部３８が、Ｘ軸方向駆動用の圧電素子７１、７２とＹ軸方向駆動用の圧電素子７３、７４とに電圧を印加してそれぞれを振動駆動させると、照明用光ファイバ１１の振動部１１ｂが振動し、先端部１１ｃが偏向する。これにより、先端部１１ｃから出射されるレーザ光が、対象物１００の表面上で、所定の走査経路に沿って順次２次元走査される。この所定の走査経路は、例えばらせん状、ラスター状、又はリサージュ状等とすることができる。
【００３７】
このような圧電素子７１〜７４による照明用光ファイバ１１の振動部１１ｂの所定方向での振動駆動を、所期したとおりに実現させる観点から、本例のように、フェルール２９の貫通孔２９ａを介して当該所定方向に互いに対向する位置にある一対の段の形状どうし（本例では、貫通孔２９ａを介してＸ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０１ａ、２０２ａの形状どうし、及び、貫通孔２９ａを介してＹ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０３ａ、２０４ａの形状どうし。）が、互いに貫通孔２９ａの中心軸線に対して回転対称であるのが好ましい。
【００３８】
また、圧電素子７１〜７４による照明用光ファイバ１１の振動部１１ｂの振動駆動を、所期したとおりに実現させる観点から、本例のように、フェルール２９の側面２０１〜２０４のうち、圧電素子７１〜７４用の固着面２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂが、フェルール２９の貫通孔２９ａの中心軸線方向に対して平行に延在していることが好ましい。これにより、圧電素子７１〜７４と照明用光ファイバ１１との間隔を、圧電素子７１〜７４の長手方向に沿って一定とすることができる。
【００３９】
なお、各圧電素子７１〜７４の寸法及び材料や、各圧電素子７１〜７４に印加される電圧の周波数及び振幅等を調整することにより、各圧電素子７１〜７４の特性を個別に調整できる。ただし、圧電素子７１〜７４による照明用光ファイバ１１の振動部１１ｂの所定方向での振動駆動を、所期したとおりに実現させる観点から、貫通孔２９ａを介して当該所定方向に互いに対向する位置にある一対の圧電素子どうし（本例では、Ｘ軸方向駆動用の圧電素子７１、７２どうしと、Ｙ軸方向駆動用の圧電素子７３、７４どうし。）は、例えばその寸法、材料、印加電圧の周波数、印加電圧の振幅を同一とする等して、その特性が同一とされるのが好ましい。
【００４０】
つぎに、光走査用アクチュエータ２１の製造方法について説明する。以下では、図４（ｂ）の光走査用アクチュエータ２１を製造する場合について説明するが、この製造方法は、本明細書で説明する他の各例に係る光走査用アクチュエータ２１を製造する場合にも同様に用いることができる。
まず、照明用光ファイバ１１用の貫通孔２９ａを有するとともに、側面２０１〜２０４に１つ以上の段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａ（及び圧電素子用の固着面２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂ）が設けられた、フェルール２９を形成する（フェルール形成ステップ）。フェルール２９の形成方法としては、フェルール２９の高い形状精度の達成及び製造容易性の観点から、プレス加工又は鋳造により形成する方法が好ましい。しかし、その他にも、フェルール２９の形成方法として、例えば、貫通孔２９ａの形成用のロッドの周りに肉盛りめっき処理を施した後に、切削によりフェルール２９の側面２０１〜２０４（段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａ及び圧電素子用の固着面２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂを含む。）を形成する方法等、任意の方法を用いることができる。
【００４１】
フェルール形成ステップの後、フェルール２９の貫通孔２９ａに、照明用光ファイバ１１を挿通させ、照明用光ファイバ１１の射出端（すなわち振動部１１ｂ）を振動可能に保持させる（光ファイバ保持ステップ）。この際、例えば、予め、照明用光ファイバ１１を、フェルール２９の後端側から、一定の長さだけ貫通孔２９ａ内に挿入しておき、その後、接着剤７０をフェルール２９の後端に位置する照明用光ファイバ１１の部分に塗布し、照明用光ファイバ１１をさらに貫通孔２９ａ内で前進させて、照明用光ファイバ１１の振動部１１ｂを貫通孔２９ａから挿入部２３の先端側へ引き出し、その状態で、接着剤７０を硬化させる。
【００４２】
また、フェルール形成ステップの後で、かつ、光ファイバ保持ステップの前又は後に、圧電素子７１〜７４を、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａにより位置を規定し（すなわち段に当て付け）、さらにその状態で、フェルール２９の側面２０１〜２０４に固着させる（圧電素子固着ステップ）。より具体的には、例えば、圧電素子７１〜７４の側面を、電気絶縁材８２を介して段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａに当て付けるとともに、圧電素子７１〜７４の裏側の面を、導電性固着材８３を介して圧電素子用の固着面２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂに固着させる。
圧電素子固着ステップによれば、圧電素子７１〜７４をフェルール２９の側面２０１〜２０４に固着させる際に、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａによって圧電素子７１〜７４の位置決めができるので、フェルール２９の側面２０１〜２０４への圧電素子７１〜７４の配置精度を向上できる。
【００４３】
圧電素子固着ステップの後、圧電素子７１〜７４上の電極８０と、配線ケーブル１３とを、導電性接合材８１により接合する。電極８０は、例えば、圧電素子固着ステップの前に、予め圧電素子７１〜７４上に形成される。
【００４４】
なお、圧電素子固着ステップの後に、フェルール２９の一部（例えばフェルール２９の長手方向に延在する角部等）を切削するなどして、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの一部又は全部を除去してもよい。この場合、圧電素子固着ステップにおいて、後に除去されることとなる段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの部分と圧電素子７１〜７４との間には、電気絶縁材８２を設けなくてもよい。
【００４５】
本実施形態によれば、圧電素子７１〜７４をフェルール２９の側面２０１〜２０４に設ける際に、フェルール２９の側面２０１〜２０４にそれぞれ設けられた２つの段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａによって、圧電素子７１〜７４をその幅方向両側から位置付けするようにしたので、フェルール２９の側面２０１〜２０４への圧電素子７１〜７４の配置精度を高めることができる。これにより、所期したとおりの照明用光ファイバ１１の振動特性ひいては走査軌跡を、より確実に実現できる。
【００４６】
また、図４（ｂ）の例のように、フェルール２９の段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの全長と圧電素子７１〜７４の全長とを一致させた場合には、圧電素子固着ステップにおいて、フェルール２９と圧電素子７１〜７４とを長手方向両側から押えてそれらの両端を揃えるようにすれば、フェルール２９の側面２０１〜２０４への圧電素子７１〜７４の配置精度をさらに高めることができる。
【００４７】
以上、第１実施形態について説明したが、本発明は、様々な変形例も含むものである。以下では、光走査用アクチュエータの変形例について、第１実施形態との差異を中心に、説明する。
【００４８】
（第１変形例）
図５は、光走査用アクチュエータ２１の第１変形例を示しており、図４に相当する図である。本変形例では、略四角柱状のフェルール２９の各側面２０１〜２０４に、フェルール２９の貫通孔２９ａの中心軸線方向に対して平行に延在する、ＸＹ平面方向断面において略コの字型の溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇが、それぞれフェルール２９の一端（図の例では、先端）から延在して、他端（図の例では、後端）に至る手前で終端している。すなわち、溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの互いに対向する２つの溝壁面に加えて、溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの終端で２つの溝壁面どうしを連結する終端壁面もが、それぞれ段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａを構成している。フェルール２９の側面２０１〜２０４を平面視したときに、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、略コの字状をなしている。フェルール２９の側面２０１〜２０４のうち、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａに照明用光ファイバ１１側で隣接する、圧電素子７１〜７４の固着された部分２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂ（すなわち圧電素子用の固着面。本例では、溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの溝底面。）が、フェルール２９の貫通孔２９ａの中心軸線方向（Ｚ軸方向）に対して平行に延在している。
このような構成によれば、圧電素子７１〜７４をフェルール２９の側面２０１〜２０４に設ける際（圧電素子固着ステップ）に、平面視で略コの字状の段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａによって、圧電素子７１〜７４をその幅方向両側及び延在方向一方側（図の例では、後端側）から、位置付けすることができる。
【００４９】
また、第１変形例では、フェルール２９の貫通孔２９ａを介してＸ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０１ａ、２０２ａの形状どうし、及び、貫通孔２９ａを介してＹ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０３ａ、２０４ａの形状どうしは、互いに貫通孔２９ａの中心軸線に対して回転対称である。フェルール２９の貫通孔２９ａを介してＸ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０１ａ、２０２ａの長手方向長さ（ひいてはＸ軸方向駆動用の圧電素子７１、７２の長手方向長さ）は、貫通孔２９ａを介してＹ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０３ａ、２０４ａのＺ軸方向長さ（ひいてはＹ軸方向駆動用の圧電素子７３、７４の長手方向長さ）よりも、短くされている。また、Ｘ軸方向駆動用の圧電素子７１、７２の材料は、Ｙ軸方向駆動用の圧電素子７３、７４の材料よりも、より小振幅駆動に適したものが選択されている。
【００５０】
（第２変形例）
図６は、光走査用アクチュエータ２１の第２変形例を示しており、図４に相当する図である。本変形例では、略四角柱状（より具体的には、四角柱状のフェルール２９の各側面からそれぞれ右回り方向の面に接する薄い長方形の板状部分を除去したような形状）のフェルール２９の各側面２０１〜２０４に、フェルール２９の長手方向一端からＺ軸方向に延在し、フェルール２９のＺ軸方向他端に至る手前で直角に屈曲して、フェルール２９におけるＺ軸方向に延在する端縁に至る、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａが設けられている。段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、フェルールの側面２０１〜２０４を平面視したときに、略Ｌ字状をなしている。フェルール２９の側面２０１〜２０４のうち、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａにフェルール２９の照明用光ファイバ１１側で隣接する、圧電素子７１〜７４の固着された部分２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂ（圧電素子用の固着面）は、フェルール２９の貫通孔２９ａの中心軸線方向（Ｚ軸方向）に対して平行に延在している。
このような構成によれば、圧電素子７１〜７４をフェルール２９の側面２０１〜２０４に設ける際（圧電素子固着ステップ）に、平面視で略Ｌ字状の段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａによって、圧電素子７１〜７４をその幅方向一方側及び延在方向一方側から、位置付けすることができる。
【００５１】
また、第２変形例では、フェルール２９の貫通孔２９ａを介してＸ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０１ａ、２０２ａの形状どうし、及び、貫通孔２９ａを介してＹ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０３ａ、２０４ａの形状どうしは、互いに貫通孔２９ａの中心軸線に対して回転対称である。また、Ｘ軸方向駆動用の圧電素子７１、７２どうしと、Ｙ軸方向駆動用の圧電素子７３、７４どうしとが、互いに同じ材料及び寸法からなる。
【００５２】
（第３変形例）
図７は、光走査用アクチュエータ２１の第３変形例を示しており、図４に相当する図である。本変形例では、略四角柱状のフェルール２９の各側面２０１〜２０４に、第２変形例（図６）と同様の平面視で略Ｌ字状の段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａが設けられている。ただし、第３変形例では、フェルール２９の周方向に互いに隣接する一対の側面２０１〜２０４（例えば、一対の側面２０１、２０３）に設けられた段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａどうし（例えば、段２０１ａ、２０３ａどうし）が、フェルール２９の貫通孔２９ａの中心軸線と該一対の側面２０１〜２０４どうしを連結するフェルール２９の端縁とを通る仮想平面に対して、対称となるように配向されている点で、第２変形例とは異なる。また、第３変形例では、フェルール２９の貫通孔２９ａを介してＸ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０１ａ、２０２ａの形状どうし、及び、貫通孔２９ａを介してＹ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０３ａ、２０４ａの形状どうしは、互いに貫通孔２９ａの中心軸線に対して回転対称である。フェルール２９の側面２０１〜２０４のうち、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａに照明用光ファイバ１１側で隣接する、圧電素子７１〜７４の固着された部分２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂ（圧電素子用の固着面）は、フェルール２９の貫通孔２９ａの中心軸線方向（Ｚ軸方向）に対して平行に延在している。また、Ｘ軸方向駆動用の圧電素子７１、７２どうしと、Ｙ軸方向駆動用の圧電素子７３、７４どうしとが、互いに同じ材料及び寸法からなる。
【００５３】
（第４変形例）
図８は、光走査用アクチュエータ２１の第４変形例を示しており、図４に相当する図である。本変形例では、略円柱状のフェルール２９の側面２０１（すなわち、フェルール２９の外周面。）に、ＸＹ平面方向の断面において略コの字型をなす、周方向に等間隔に配列された４つの溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇが、それぞれフェルール２９の全長にわたってＺ軸方向に延在している。各溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの互いに対向する２つの溝壁面は、それぞれ段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａを構成している。フェルール２９の側面２０１のうち、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａに照明用光ファイバ１１側で隣接する、圧電素子７１〜７４の固着された部分２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂ（すなわち圧電素子用の固着面。本例では、溝２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇの溝底面。）は、フェルール２９の貫通孔２９ａの中心軸線方向（Ｚ軸方向）に対して平行に延在している。このような構成によれば、圧電素子７１〜７４をフェルール２９の側面２０１に設ける際（圧電素子固着ステップ）に、互いに対向する２つの段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａによって、圧電素子７１〜７４をそれぞれの幅方向両側から、位置付けすることができる。
【００５４】
また、第４変形例では、フェルール２９の貫通孔２９ａを介してＸ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０１ａ、２０２ａの形状どうし、及び、貫通孔２９ａを介してＹ軸方向に互いに対向する位置にある一対の段２０３ａ、２０４ａの形状どうしは、互いに貫通孔２９ａの中心軸線に対して回転対称である。また、Ｘ軸方向駆動用の圧電素子７１、７２どうしと、Ｙ軸方向駆動用の圧電素子７３、７４どうしとが、互いに同じ材料及び寸法からなる。
【００５５】
なお、本発明は、上述した各例に限られず、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、圧電素子７１〜７４の位置決め機能を発揮できる限り、フェルール２９の側面２０１〜２０４上に任意の数だけ設けられてよく、また、それぞれ任意の方向に、連続的又は断続的に、延在してよい。
【００５６】
また、上述した各例において、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、平坦な壁面として構成される必要はなく、圧電素子用の固着面に隣接するとともに圧電素子用の固着面に対してフェルール２９の外周側へ隆起した面である限り、任意の構成を持つことができる。
例えば、段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、図９に示す例のように、フェルール２９の側面２０１〜２０４に設けられた１つ以上（図の例では４つ）の突起２０１ｐ、２０２ｐ、２０３ｐ、２０４ｐにおける、圧電素子７１〜７４との対向側の表面部分として構成されてもよい。この構成によれば、仮に、圧電素子固着ステップの後に突起２０１ｐ、２０２ｐ、２０３ｐ、２０４ｐ（ひいては段２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａ）を切削により除去する場合、除去量が少ないので、除去作業が容易となる。
【００５７】
上述した各例において、光走査型内視鏡装置１０の光源は、レーザ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂを備えたものに限られず、例えば白色光源を備えたものを用いてもよい。
【００５８】
本発明の光走査装置は、光走査型内視鏡装置のみならず、光走査型顕微鏡等の他の光走査装置として構成されてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０    光走査型内視鏡装置（光走査装置）
１１    照明用光ファイバ（光ファイバ）
１１ａ    照明用光ファイバの固定端
１１ｂ    照明用光ファイバの振動部
１１ｃ    照明用光ファイバの先端部
１２    検出用光ファイババンドル
１３    配線ケーブル
２０    スコープ
２１    光走査用アクチュエータ
２２    操作部
２３    挿入部
２４    挿入部の先端部
２５    投影用レンズ
２６    アクチュエータ保持具
２９    フェルール
２９ａ    フェルールの貫通孔
３０    制御装置本体
３１    制御部
３２    発光タイミング制御部
３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ    レーザ（光源）
３４    結合器
３５    光検出器（光検出部）
３６    ＡＤＣ
３７    信号処理部
３８    駆動制御部
４０    ディスプレイ
７０    接着剤
７１〜７４    圧電素子
８０    電極
８１    導電性接合材
８２    電気絶縁材
８３    導電性固着材
１００    対象物
２０１〜２０４    フェルールの側面
２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａ    段
２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂ    圧電素子用の固着面
２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇ    溝
２０１ｐ、２０２ｐ、２０３ｐ、２０４ｐ    突起
【図１】
2016009012.tif 000003
【図２】
2016009012.tif 000004
【図３】
2016009012.tif 000005
【図４】
2016009012.tif 000006
【図５】
2016009012.tif 000007
【図６】
2016009012.tif 000008
【図７】
2016009012.tif 000009
【図８】
2016009012.tif 000010
【図９】
2016009012.tif 000011