特許 6021575 光ファイバ走査装置、光ファイバ走査装置の駆動方法および光走査型内視鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6021575

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月9日

(54)【発明の名称】光ファイバ走査装置、光ファイバ走査装置の駆動方法および光走査型内視鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20161027BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20161027BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20161027BHJP

【ＦＩ】

   G02B26/10 109Z

   A61B1/00 300T

   G02B23/26 B

【請求項の数】10

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-229113(P2012-229113)

(22)【出願日】2012年10月16日

(65)【公開番号】特開2014-81484(P2014-81484A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2015年10月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076233

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 進

(74)【代理人】

【識別番号】100101661

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100135932

【弁理士】

【氏名又は名称】篠浦 治

(72)【発明者】

【氏名】唐木 和久

【審査官】 山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−００９０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３４３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１７４７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８２６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０６７７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／１２０９９７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２６／１０，２３／２６

Ａ６１Ｂ １／００

Ｈ０２Ｋ １５／０４，１５／０６，３３／００−３３／１８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

永久磁石が設けられた光ファイバと、
平面基板上に形成された絶縁層上に導電体の駆動コイルが形成され、前記駆動コイルが非導電性樹脂に覆われたコイルチップと、
前記コイルチップが４つ連続して並設されたコイルユニットと、
を具備し、
隣接する前記コイルチップ間を折り曲げて前記コイルユニットを筒体に形成して、前記永久磁石を有する前記光ファイバを前記筒体の断面中心位置に配設したことを特徴とする光ファイバ走査装置。

【請求項2】

４つの前記コイルチップが前記非導電性樹脂により一体的に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ走査装置。

【請求項3】

中心に前記光ファイバが挿通固定される挿通孔が形成された断面正方形を有する柱状の保持部材を備え、
前記保持部材の外側面のそれぞれに前記コイルチップを固着して、前記筒体を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ走査装置。

【請求項4】

前記平面基板の縁辺角部をエッジング加工してテーパを形成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ファイバ走査装置。

【請求項5】

前記平面基板が前記筒体における内方側となり、前記駆動コイルが前記筒体における外方側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光ファイバ走査装置。

【請求項6】

前記平面基板が前記筒体における外方側となり、前記駆動コイルが前記筒体における内方側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光ファイバ走査装置。

【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走査装置の駆動方法において、
対向する位置に配設された２つの前記コイルチップの駆動コイルは、前記永久磁石に作用する同一方向の磁場を発生させることを特徴とする光ファイバ走査装置の駆動方法。

【請求項8】

第１の方向に前記光ファイバを高速に揺動し、前記第１の方向に直交する第２の方向への前記光ファイバの揺動速度を前記第１の方向の速度よりも低速となるように駆動して、ラスタースキャンを行うことを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ走査装置の駆動方法。

【請求項9】

第１の方向および前記第１の方向に直交する第２の方向への前記光ファイバの揺動速度を等速に駆動させてスパイラルスキャンを行うことを特徴とする請求項７記載の光ファイバ走査装置の駆動方法。

【請求項10】

請求項１から請求項６のいずれかに記載の光ファイバ走査装置が挿入部の先端部に配設された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、光ファイバ走査により画像を得る方式の顕微鏡や内視鏡などに関し、特に磁界を用いて光ファイバを走査する構成に必要な光ファイバ走査装置、光ファイバ走査装置の駆動方法および光走査型内視鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

周知の如く、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体撮像素子を有した撮像装置により被検体像を光電変換して、モニタに取得画像を表示する電子内視鏡がある。近年、このような固体撮像素子の技術を用いず、被写体像を画像表示する装置として、光ファイバを走査させて、被写体上に光スポットをスキャンして被写体を撮影する光ファイバ走査装置が知られている。

【0003】

この光ファイバ走査装置は、光源からの光を導光する照明用の光ファイバの先端を２次元走査させ、被検体からの戻り光を受光用のファイババンドルで受光して、経時的に検出した光強度信号を用いて２次元画像化する。

【0004】

光ファイバの走査方法としては、光ファイバに圧電素子を設けて圧電効果を使って走査させるものや、光ファイバに永久磁石を設けて、永久磁石の周辺に電磁コイルを配した磁場発生器を用い、コイルに流れる電流により誘起される磁場と永久磁石との間に生じる磁力を使用して光ファイバを走査するものが知られている。

【0005】

例えば、特許文献１には、円筒内に円形コイルを配してコイルに流れる電流により誘起される磁場と永久磁石との間に生じる磁力を使用する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は、円筒内に永久磁石を有する光ファイバを配し、周辺に２対のコイルを設けた構造とすることで、Ｘ方向、Ｙ方向の２軸のファイバ駆動が可能とする技術が開示されている。

【0006】

そして、従来の光ファイバ走査装置のコイルは、楕円断面をもつものが用いられており、ファイバを中心に置いた際に、Ｘ、Ｙの２方向に対し、それぞれに対向した位置に計４つが配置されている。これらのコイル構造は、詳細には開示されていないが、特許文献１では銅線を楕円状に巻きつけたものが使用されている。また、楕円断面を持つコイルを用いることで円形コイルに対して占有面積を減じることで走査範囲と径の両立を図っている。

【0007】

円筒内に配した２対のコイルは、コイル１個毎が独立した制御を行うものであり、例えば、コイルに電流を流すと、そのコイル端にＮあるいはＳ極が位置する形で磁場が発生する。この様にして、対となるコイルの向かい合う端には、反対極の磁場が発生するように電流を印加し、２対のコイルに、被写体表面に光ファイバからの光スポットが走査される形になるよう、対向するコイルに対して電流方向を制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【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】

【0009】

しかしながら、特許文献１に開示された光ファイバ走査装置の構造では、銅線を楕円状に巻きつけた複雑な構造であり、且つ楕円形状の巻線コイル断面が立体的になるため、径方向の寸法が大きくなってしまい、太くなることで円筒の細径化が難しくなる。そのため、光走査型内視鏡に特許文献１の光ファイバ走査装置のコイルとしての磁場発生装置を用いた場合は、光走査型内視鏡の挿入部の先端部の細径化および小型化が困難となるといった問題が生じていた。

【0010】

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、細径化および小型化できると共に簡易的な構造の光ファイバ走査装置と、この光ファイバ走査装置の駆動方法および光ファイバ走査装置により挿入部の先端部が細径および小型とな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】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明の一態様の光ファイバ走査装置は、永久磁石が設けられた光ファイバと、平面基板上に形成された絶縁層上に導電体の駆動コイルが形成され、前記駆動コイルが非導電性樹脂に覆われたコイルチップと、前記コイルチップが４つ連続して並設されたコイルユニットと、を具備し、隣接する前記コイルチップ間を折り曲げて前記コイルユニットを筒体に形成して、前記永久磁石を有する前記光ファイバを前記筒体の断面中心位置に配設した。

【0012】

本発明の一態様の光ファイバ走査装置の駆動方法は、永久磁石が設けられた光ファイバと、平面基板上に形成された絶縁層上に導電体の駆動コイルが形成され、前記駆動コイルが非導電性樹脂に覆われたコイルチップと、前記コイルチップが４つ連続して並設されたコイルユニットと、を具備し、隣接する前記コイルチップ間を折り曲げて前記コイルユニットを筒体に形成して、前記永久磁石を有する前記光ファイバを前記筒体の断面中心位置に配設した光ファイバ走査装置の駆動方法において、対向する位置に配設された２つの前記コイルチップの駆動コイルは、同一方向の前記永久磁石に作用する磁場を発生させる。

【0013】

本発明の一態様の光走査型内視鏡は、永久磁石が設けられた光ファイバと、平面基板上に形成された絶縁層上に導電体の駆動コイルが形成され、前記駆動コイルが非導電性樹脂に覆われたコイルチップと、前記コイルチップが４つ連続して並設されたコイルユニットと、を具備し、隣接する前記コイルチップ間を折り曲げて前記コイルユニットを筒体に形成して、前記永久磁石を有する前記光ファイバを前記筒体の断面中心位置に配設した光ファイバ走査装置が挿入部の先端部に配設されている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、細径化および小型化できると共に簡易的な構造の光ファイバ走査装置と、この光ファイバ走査装置の駆動方法および光ファイバ走査装置により挿入部の先端部が細径および小型となる光走査型内視鏡を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施の形態の走査型内視鏡を有する走査型内視鏡システムの構成を示す斜視図

【図2】同、走査型内視鏡を有する走査型内視鏡システムの構成を示す模式図

【図3】同、光走査ユニットの構成を示す断面図

【図4】同、薄膜コイルチップの構成を示す平面図

【図5】同、図４のＶ−Ｖ線に沿った薄膜コイルチップの構成を示す断面図

【図6】同、薄膜コイルユニットの構成を示す平面図

【図7】同、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った薄膜コイルユニットの構成を示す断面図

【図8】同、光走査ユニットを示す側面図

【図9】同、光走査ユニットを示す断面図

【図10】同、図８のＸ−Ｘ線に沿った光走査ユニットを示す断面図

【図11】第２の実施の形態の光走査ユニットの構成を示す側面図

【図12】同、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った光走査ユニットの構成を示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明である内視鏡について説明する。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。

【0017】

（第１の実施の形態）
先ず、図１から図１０を用いて、本発明の第１の実施の形態の走査型内視鏡を有する走査型内視鏡システムの構成について以下に説明する。図１は、走査型内視鏡を有する走査型内視鏡システムの構成を示す斜視図、図２は走査型内視鏡を有する走査型内視鏡システムの構成を示す模式図、図３は光走査ユニットの構成を示す断面図、図４は薄膜コイルチップの構成を示す平面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿った薄膜コイルチップの構成を示す断面図、図６は薄膜コイルユニットの構成を示す平面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った薄膜コイルユニットの構成を示す断面図、図８は光走査ユニットを示す側面図、図９は光走査ユニットを示す断面図、図１０は図８のＸ−Ｘ線に沿った光走査ユニットを示す断面図である。

【0018】

図１に示すように、本実施の形態の光走査型内視鏡システム（以下、単に内視鏡システムという）１は、光走査型内視鏡（以下、単に内視鏡という）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、から主に構成されている。ここでの内視鏡２は、照明光を走査させながら被検体に照射し、被検体からの戻り光を得て接続される本体装置３で得られた被検体像をモニタ４で表示する構成となっている。

【0019】

内視鏡２は、所定の可撓性を備えたチューブ体を主体として構成され、生体内に挿通される細長な挿入部５１と、操作部５２と、電気ケーブルであるユニバーサルケーブル５３と、を有して構成されている。内視鏡２の挿入部５１は、先端から順に先端部５４と、湾曲部５５と、可撓管部５６と、を有して構成されている。ここでの内視鏡２は、所謂軟性内視鏡を例示するが、これに限定されることなく、外科用の挿入部５１が硬質な硬性内視鏡であってもよい。

【0020】

内視鏡２の操作部５２には、挿入部５１の湾曲部５５を湾曲操作するための湾曲操作ノブ５７が回動自在に配設されると共に、各種内視鏡機能のスイッチ類などが設けられている。なお、湾曲操作ノブ５７は、湾曲部５５を上下方向に湾曲操作するためのＵＰ湾曲操作ノブ５７ａと、湾曲部５５を左右方向に湾曲操作するためのＲＬ湾曲操作ノブ５７ｂと、が重畳するように配設されている。

【0021】

また、挿入部５１と操作部５２の連結部は、ユーザによる把持部を兼ねる把持部５８と、この把持部５８および挿入部５１の可撓管部５６の一端の間に設けられた折れ止め部に配置されて、挿入部５１に配設された各種処置具を挿通する処置具チャンネルの開口部となる処置具チャンネル挿通部５９と、を有して構成されている。

【0022】

操作部５２から延設されたユニバーサルケーブル５３は、延出端に本体装置３と着脱自在な内視鏡コネクタ６０を有している。この内視鏡コネクタ６０は、コイル状のコイルケーブル６０ａが延設しており、このコイルケーブル６０ａの延出端に本体装置３と着脱自在な電気コネクタ６０ｂが設けられている。

【0023】

本体装置３は、内視鏡画像を表示するモニタ４と電気的に接続される。なお、内視鏡システム１は、内視鏡２の挿入部５１の先端部５４から空気および水を噴出する送気送水機能を本体装置３に設けてもよい。

【0024】

図２に示すように、挿入部５１の先端部５４の先端面５４ａには、照明レンズ１３ａ，１３ｂにより構成される照明光学系１３および検出光学系１６ａが設けられている。また、挿入部５１の内部には、照明光学系１３と、基端側から先端側へ挿通され、後述する光源ユニット２４からの光を導光し、生体に照明光を照射する光学素子としての光ファイバである照明ファイバ１４と、照明ファイバ１４の先端側に設けられ、後述するドライバユニット２７からの駆動信号に基づき、照明ファイバ１４の先端を所望の方向に走査させるアクチュエータを構成する光ファイバ走査用磁場発生器としての光ファイバ走査装置１５と、が設けられた光走査ユニット４０が搭載されている。このような構成により、光走査ユニット４０の照明ファイバ１４によって導光された光源ユニット２４からの照明光が被写体に照射される。

【0025】

また、挿入部５１の内部には、挿入部５１の内周に沿って基端側から先端側へ挿通され、被検体からの戻り光を受光する受光部としての検出ファイバ１６が設けられている。この検出ファイバ１６の先端には、上述の検出光学系１６ａが配設されている。なお、検出ファイバ１６は、少なくとも２本以上のファイババンドルの構成としても良い。内視鏡２の内視鏡コネクタ６０が本体装置３に接続された際に、検出ファイバ１６は、後述する分波器３６に接続される。

【0026】

また、挿入部５１の内部には、内視鏡２に関する各種情報を記憶したメモリ１９が設けられている。メモリ１９は、内視鏡２が本体装置３に接続された際に、図示しない信号線を介して、後述する制御部としてのコントローラ２３に接続され、内視鏡２に関する各種情報がコントローラ２３によって読み出される。

【0027】

本体装置３は、電源２１と、メモリ２２と、コントローラ２３と、光源ユニット２４と、駆動ユニット２５と、検出ユニット２６とを有して構成されている。光源ユニット２４は、３つの光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、合波器３２と、を有して構成されている。

【0028】

駆動ユニット２５には、上述のドライバユニット２７が設けられており、このドライバユニット２７によって光ファイバ走査装置１５が駆動される。

【0029】

電源２１は、図示しない電源スイッチなどの操作に応じて、コントローラ２３への電源の供給を制御する。メモリ２２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。

【0030】

制御部としてのコントローラ２３は、電源２１から電源が供給されると、メモリ２２から制御プログラムを読み出し、光源ユニット２４、駆動ユニット２５の制御を行うとともに、検出ユニット２６で検出された被写体からの戻り光の光強度の解析を行い、得られた被写体像の周囲を所定のアスペクト比の画像としてマスキング処理してモニタ４に表示させる制御を行う。

【0031】

光源ユニット２４の光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、コントローラ２３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３２に出射する。合波器３２は、光源３１ａ，３１ｂ，３１ｃから出射されたＲ，Ｇ，Ｂの波長帯域の光を合波し、照明ファイバ１４に出射する。

【0032】

駆動ユニット２５のドライバユニット２７は、コントローラ２３の制御に基づいて、照明ファイバ１４の先端を所望の方向、例えば、楕円螺旋状（スパイラル状）またはラスター状に走査させるための駆動信号を光ファイバ走査装置１５に出力する。すなわち、ドライバユニット２７は、照明ファイバ１４の先端を挿入部５１の挿入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１５へ所定の駆動信号を出力する。

【0033】

こうして、光ファイバ走査装置１５は、ドライバユニット２７からの駆動信号に基づいて磁場を発生し、照明ファイバ１４の先端（自由端）を揺動させ、楕円螺旋状またはラスター状に走査させる。これにより、光源ユニット２４から照明ファイバ１４に出射された光は、被検体に対して楕円螺旋状（スパイラル状）またはラスター状に順次照射される。なお、照明ファイバ１４には、光ファイバ走査装置１５からの磁場を受けて揺動させるための、後述する円筒状の永久磁石１７が設けられている。

【0034】

検出ファイバ１６は、被検体の表面領域で反射された戻り光を受光し、受光した戻り光を分波器３６に導光する。分波器３６は、例えば、ダイクロイックミラーなどであり、所定の波長帯域で戻り光を分波する。具体的には、分波器３６は、検出ファイバ１６により導光された戻り光を、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長帯域の戻り光に分波し、それぞれ検出器３７ａ、３７ｂ，３７ｃに出力する。

【0035】

検出器３７ａ、３７ｂおよび３７ｃは、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの波長帯域の戻り光の光強度を検出する。検出器３７ａ、３７ｂおよび３７ｃで検出された光強度の信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器３８ａ、３８ｂ，３８ｃに出力される。Ａ／Ｄ変換器３８ａ〜３８ｃは、それぞれ検出器３７ａ〜３７ｃ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２３に出力する。

【0036】

コントローラ２３は、Ａ／Ｄ変換器３８ａ〜３８ｃ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。

【0037】

次に、以上のように構成された内視鏡システム１の構成において、以下に、挿入部５１の先端部５４の内部に設けられた光走査ユニット４０の詳細な構成について以下に説明する。

【0038】

図３に示すように、光走査ユニット４０は、照明レンズ１３ａ，１３ｂにより構成される照明光学系１３と、この照明光学系１３を保持する枠体４３と、光ファイバ走査装置１５と、この光ファイバ走査装置１５の基端部分を固定保持すると共に照明ファイバ１４が挿通固定される保持部材としてのフェルール４１と、光ファイバ走査装置１５と共にフェルール４１を枠体４３に保持する保持体４４と、を有して構成されている。なお、光ファイバ走査装置１５には、駆動ユニット２５のドライバユニット２７（図２参照）からの駆動信号が供給される図示しない配線が接続されている。

【0039】

ここでのフェルール４１は、光通信の分野で用いられる部材であり、材質はジルコニア（セラミック）、ニッケルなどが用いられ、照明ファイバ１４の外径に対して高精度（例えば、±１μｍ）での中心孔加工が容易に実現できる。また、フェルール４１は、断面正方形を有する四角柱（柱状）であり、その略中心には、照明ファイバ１４の径に基づいた中心孔加工が施され、照明ファイバ１４が接着剤などにより固定される。中心孔加工は、クリアランス（隙間）を極力小さくし、接着剤層を極力薄くする。なお、フェルール４１と照明ファイバ１４を接着する接着剤には、粘性の低いものが使用される。

【0040】

本実施の形態の光ファイバ走査装置１５は、図４および図５に示すように、平面基板のシリコン基板６１上に絶縁層６２を形成し、この絶縁層６２上に駆動コイル６３を形成した薄膜コイルチップ５０を基本構成とし、図６および図７に示すように、複数、ここでは４つの薄膜コイルチップ５０が連続的に並設された構成となっている。

【0041】

光ファイバ走査装置１５の１つの薄膜コイルチップ５０は、シリコン基板６１上に絶縁層６２を介して渦巻状の形態をした駆動コイル６３が形成されており、この駆動コイル６３のコイル配線の両端に電極パットである電気接続部６４，６５が配設されている。即ち、薄膜コイルチップ５０は、電気接続部６４，６５により、給電用の配線接続が可能になっている。ここでのシリコン基板６１は、両縁角部分がエッジングなどにより加工されたテーパ６１ａが形成されている。

【0042】

なお、駆動コイル６３は、非導電性樹脂６６で覆われ、周囲との電気的絶縁が確保されている。また、電気接続部６４，６５上の非導電性樹脂６６には、コンタクトホール６７，６８が開口され、配線接続可能な構成となっている。

【0043】

なお、ここでは駆動コイル６３のコイル配線の両端に電気接続部６４，６５を配置した構成としているが、これに限定されることなく、絶縁層６２を介した２層配線などのＭＥＭＳプロセスを用いることで、電気接続が取り易い位置に電機接続部パッド６４，６５を形成してもよい。

【0044】

本実施の形態の薄膜コイルチップ５０の製造では、先ず、シリコン基板６１上に絶縁層６２を形成し、駆動コイル６３を形成する。なお、駆動コイル６３は、低抵抗の金属であり、比較的製造方法が簡易である金、銅などにより形成される。

【0045】

また、駆動コイル６３の形成方法は、鍍金成長用の種となる金属薄膜を形成し、光反応樹脂によって樹脂型を形成し、開口部の金属薄膜上にのみ鍍金を成長させる等のＭＥＭＳプロセスを用いて作製することが可能である。なお、駆動コイル６３は、１層ではなくＭＥＭＳプロセスを利用した多層化したコイルを形成することもでき、コイル配線長を長くとることも可能である。

【0046】

非導電性樹脂６６は、電気絶縁性を確保でき、シリコン基板６１上に容易に形成されるものが好ましく、ポリイミド、エポキシなどのような高電気耐圧樹脂が使用可能である。このような構成により、シリコン基板６１上に駆動コイル６３を形成した磁場発生器用の薄膜コイルチップ５０を製造することができる。この薄膜コイルチップ５０を複数用いて磁場発生器としての光ファイバ走査装置１５を構成することが可能となる。

【0047】

このように、薄膜コイルチップ５０は、ＭＥＭＳプロセスを用いた駆動コイル６３を形成することで、従来のような銅線を楕円状に巻きつけたコイルに比して非常に薄い構成とすることができる。

【0048】

ここで、上述した薄膜コイルチップ５０を複数、ここでは４つ備えた光ファイバ走査装置１５の構成について以下に説明する。

【0049】

光ファイバ走査装置１５は、上述した薄膜コイルチップ５０を、図６および図７に示すように、４つ連続的に並設した薄膜コイルユニット７０を有して構成される。この薄膜コイルユニット７０は、非導電性樹脂６６が一体形成されて、４つの薄膜コイルチップ５０が一体的に連続するように連結されている。

【0050】

以上のように構成された薄膜コイルユニット７０は、図８から図１０に示すように、薄膜コイルチップ５０の間が折り曲げられて、断面矩形状（正方形）の筒体に変形される。

【0051】

具体的には、薄膜コイルユニット７０は、保持体４４に嵌着されたフェルール４１の前方側へ突出する先端部分の４つの外側面にシリコン基板６１の後方側の表面一部分が接着剤などにより貼り付けられて固定される。このとき、薄膜コイルチップ５０を連結している非導電性樹脂６６の連結部分６６ａが基点として折り曲げられる。即ち、薄膜コイルユニット７０は、隣接する薄膜コイルチップ５０の間の非導電性樹脂６６の連結部分６６ａが略直角に折り曲げられて、シリコン基板６１が内側となるように断面正方形の柱体であるフェルール４１の外周面に巻き付けるように断面矩形状の筒状となる。

【0052】

なお、薄膜コイルユニット７０の折り曲げは、非導電性樹脂６６の連結部分６６ａで行うが、この連結部分６６ａに折り曲げ位置を簡易的に定めるためにミシン目のような一部への切込みを入れて折り曲げ易くしても良い。さらに、薄膜コイルユニット７０を矩形状に折り曲げた際の形状を固定するために接着剤等を使用しても良い。

【0053】

ここでの薄膜コイルチップ５０の隣接するシリコン基板６１は、薄膜コイルユニット７０を断面矩形状の筒状に変形しても、上述したテーパ６１ａが形成されているため、互いが干渉しないようになっている。なお、シリコン基板６１は、異方性エッチングした場合にシリコンの結晶方位の持つ性質を利用して断面がテーパ形状になる。そのために、薄膜コイルユニット７０は、断面矩形状の筒状に変形しても、シリコン基板６１のテーパ６１ａによって内側の逃げが形成され、隣接するシリコン基板６１が干渉せず、容易に折り曲げることができる構造となる。また、シリコン基板６１の分割方法は、ブレードダイシングなどの異方性エッチング以外の方法をとることも可能である。

【0054】

フェルール４１に薄膜コイルユニット７０を固定させた後に、円筒状の永久磁石１７が設けられた照明ファイバ１４がフェルール４１に接着固定される。このとき、照明ファイバ１４の先端部分が４つの薄膜コイルチップ５０によって形成された筒状の中空部分に配置される。また、照明ファイバ１４の先端中途部に配設された永久磁石１７が４つの薄膜コイルチップ５０の駆動コイル６３の中心位置に合わせられて、照明ファイバ１４のフェルール４１への固定位置が調整される。

【0055】

即ち、光ファイバ走査装置１５は、薄膜コイルユニット７０により形成された筒体の断面中心位置に照明ファイバ１４が配設される。なお、ここでの永久磁石１７は、中心に形成される貫通孔に照明ファイバ１４が挿通され、照明ファイバ１４の先端中途部分に接着固定されている。

【0056】

以上のように構成された光ファイバ走査装置１５は、図１０に示すように、４つの薄膜コイルチップ５０がＸ方向とＹ方向にそれぞれ対向するように配置される。即ち、永久磁石１７に作用する磁力を発生させて照明ファイバ１４をＸ方向に駆動する駆動コイル６３が設けられる２つの薄膜コイルチップ５０ａ，５０ｂが対向し、永久磁石１７に作用する磁力を発生させて照明ファイバ１４をＹ方向に駆動する駆動コイル６３が設けられる２つの薄膜コイルチップ５０ｃ，５０ｄが対向するように配置される。

【0057】

なお、駆動コイル６３の巻き方向を対向した形で同方向とした場合、各駆動コイル６３に電流を流した際にＸ方向あるいはＹ方向に１方向の磁場が発生する。また、ここでの薄膜コイルチップ５０の駆動コイル６３は、１つとしているが、２つあるいはそれ以上に自由に設定することができる。さらに、駆動コイル６３の巻き方向を変えて、磁場の発生方向を変更して使用することも可能である。

【0058】

光ファイバ走査装置１５は、例えばシリコン基板６１のサイズを幅１．２ｍｍ、長さ３ｍｍ、厚み０．３ｍｍとして作製した場合、１辺が１．６ｍｍの正方形断面を持つ筒状の磁場発生器となる。勿論、シリコン基板６１のサイズは、変更が可能で、さらなる小型化が可能である。

【0059】

なお、ここでの各薄膜コイルチップ５０は、２つの電気接続部６４，６５を設けた構成としているが、電気接続部を２層配線化するなどの手段を講じて、各薄膜コイルチップ５０間を渡す配線を設け、１つの薄膜コイルチップ５０に電気接続部を集約する構成としても良い。

【0060】

このように構成された本実施の形態の光ファイバ走査装置１５は、対向する２つの薄膜コイルチップ５０ａ，５０ｂの駆動コイル６３に電流を流すと電磁力によって照明ファイバ１４に設けられた永久磁石１７がＸ方向に動くため、電流方向を切り替えることで照明ファイバ１４がＸ方向に振動（揺動）する。一方、対向する２つの薄膜コイルチップ５０ｃ，５０ｄの駆動コイル６３に電流を流すと電磁力によって照明ファイバ１４に設けられた永久磁石１７がＹ方向に動くため、電流方向を切り替えることで照明ファイバ１４がＹ方向に振動（揺動）する。

【0061】

このように、光ファイバ走査装置１５は、対となる２つの薄膜コイルチップ５０ａ，５０ｂとついとなる２つの薄膜コイルチップ５０ｃ，５０ｄのそれぞれの駆動コイル６３に電流が流されることで、Ｘ方向およびＹ方向への照明ファイバ１４の振動（揺動）を組み合わせて２次元に照明ファイバ１４を駆動させることができる。

【0062】

光ファイバ走査装置１５は、例えば、Ｘ方向への照明ファイバ１４の振動（揺動）を高速（例えば、７ＫＨＺ程度）にし、Ｙ方向への照明ファイバ１４の振動（揺動）を低速（例えば、３０ＨＺ）に駆動させればラスタースキャンを実施することができ、Ｘ方向およびＹ方向共に等速で照明ファイバ１４を振動（揺動）させて、Ｘ方向とＹ方向の駆動力の位相を変えてスキャンさせればスパイラルスキャンが行うことができる。

【0063】

なお、光ファイバ走査装置１５の外周を覆うように、例えば、パーマロイなどの軟磁性材料を設けることで、外方への磁界の漏れを防ぎ、内方の永久磁石１７へ作用する磁力を高めるようにしても良い。

【0064】

以上の説明により、本実施形態の光ファイバ走査装置１５は、従来の巻線コイル構造に比して、筒状にした４つの薄膜コイルチップ５０により、細径および小型で、且つ簡易的な構造となる。その結果、光ファイバ走査装置１５が細径化および小型化できるため、この光ファイバ走査装置１５が設けられる内視鏡２の挿入部５１の細径化にも貢献できる。

【0065】

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態の走査型内視鏡システムについて図１１および図１２を用いて以下に説明する。図１１は、光走査ユニットの構成を示す側面図、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った光走査ユニットの構成を示す断面図である。なお、ここでの走査型内視鏡システム１において、光走査型内視鏡２に内蔵される光ファイバ走査装置１５の構成は、第１の実施の形態の変形例であり、既述の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0066】

上述の第１の実施形態では、シリコン基板６１上に形成した駆動コイル６３が光ファイバ走査装置１５における外方（外側）となるように４つの薄膜コイルチップ５０により断面矩形状の筒状となるように成形した構成を例示したが、４つの薄膜コイルチップ５０により形成した筒内の磁場を強めるために、対向する駆動コイル６３の離間距離（間隔）が近い方が望ましい。

【0067】

そこで、本実施の形態では、シリコン基板６１上に形成した駆動コイル６３が光ファイバ走査装置１５における内方（内側）となるように４つの薄膜コイルチップ５０によって筒状となるように成形している。

【0068】

具体的には、図１２および図１３に示すように、本実施形態の光ファイバ走査装置１５では、各薄膜コイルチップ５０の駆動コイル６３を覆う非導電性樹脂６６の表面が内側となるように非導電性樹脂６６の連結部分６６ａが基点として折り曲げられる。そして、光ファイバ走査装置１５は、隣接する薄膜コイルチップ５０の間の非導電性樹脂６６の連結部分６６ａが略直角に折り曲げられて、非導電性樹脂６６の表面が内側となるように断面正方形の柱体であるフェルール４１の外周面に巻き付けるように断面矩形状の筒状となる。

【0069】

なお、非導電性樹脂６６の表面が内側となるように折り曲げた際には、図１３に示すように、電気接続部６４（６５）およびコンタクトホール６７（６８）が内側に配置される。そのため、電気接続部６４（６５）への電気接続には、貫通配線や配線引き出しのためにフレキシブル基板を接続するなど多様な手法を使用することができ、その手段は問わないものとする。

【0070】

このような構成とすることにより、光ファイバ走査装置１５は、第１の実施の形態の構成に比して、シリコン基板６１および絶縁層６２の厚さだけ、駆動コイル６３から中心部への距離が近くなっており、より大きな磁場を得ることができる。

【0071】

なお、第１の実施の形態の駆動コイル６３を外方に配置した構成に比して、本実施の形態のように駆動コイル６３を内方に配置した構成では、例えば、シリコン基板６１の厚みを０．３ｍｍに設定した際には、永久磁石１７に作用する磁場を２倍程度上昇させることが可能である。

【0072】

このように構成された光ファイバ走査装置１５では、第１の実施の形態と同様に細径で簡易的な構造とすることができ、さらに対向する駆動コイル６３の離間距離を近づけることで、小電流で大きな磁場を得ることができる。

【0073】

以上に記載した本実施の形態の光ファイバ走査装置１５によれば、駆動コイル６３を形成したシリコン基板６１を上に非導電性樹脂６６で連結し、折り曲げて断面矩形状の筒状に形成することで、簡易的な構造で小型化が可能となり、また、組立が容易、且つスキャナとして高性能な光ファイバ走査装置を実現できる構成となる。

【0074】

なお、上述の実施の形態に記載した発明は、その実施の形態および変形例に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得るものである。

【0075】

例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、述べられている課題が解決でき、述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得るものである。

【符号の説明】

【0076】

１…走査型内視鏡システム
２…光走査型内視鏡
３…本体装置
４…モニタ
１３…照明光学系
１３ａ，１３ｂ…照明レンズ
１４…照明ファイバ
１５…光ファイバ走査装置
１６…検出ファイバ
１６ａ…検出光学系
１７…永久磁石
１９…メモリ
２１…電源
２２…メモリ
２３…コントローラ
２４…光源ユニット
２５…駆動ユニット
２６…検出ユニット
２７…ドライバユニット
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…光源
３２…合波器
３６…分波器
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ…検出器
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ…変換器
４０…光走査ユニット
４１…フェルール
４３…枠体
４４…保持体
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…薄膜コイルチップ
５１…挿入部
５２…操作部
５３…ユニバーサルケーブル
５４…先端部
５４ａ…先端面
５５…湾曲部
５６…可撓管部
５７…湾曲操作ノブ
５７ａ…ＵＰ湾曲操作ノブ
５７ｂ…ＲＬ湾曲操作ノブ
５８…把持部
５９…処置具チャンネル挿通部
６０…内視鏡コネクタ
６０ａ…コイルケーブル
６０ｂ…電気コネクタ
６１…シリコン基板
６１ａ…テーパ
６２…絶縁層
６３…駆動コイル
６４，６５…電気接続部
６６…非導電性樹脂
６６ａ…連結部分
６７，６８…コンタクトホール
７０…薄膜コイルユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】