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内視鏡と光ファイバーと固定端

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固定端、自由端に関する特許として、内視鏡の明細書を読んでみました。

発明のタイトル:光ファイバ走査装置、内視鏡および光ファイバ走査装置の製造方法
出願人:東北大学
特開2018-105970

光スポットによりスキャン照射しながら、
受け取った反射光をもとに画像を生成する光走査型に関するものです。

X軸方向、Y軸方向を独立してコントロールするためには?

光ファイバの構造図で自由端、固定端が登場しました。
光ファイバの先端が自由端、フェルールで固定されている部分が固定端です。波は私のイメージで書きました。

光ファイバの自由端を振動させて、X軸、Y軸の2次元走査することでスキャン照射が行われるのですが、
2次元走査するためには、X軸方向と、Y軸方法を独立してコントロールする必要があるとのこと。
(X軸方向とY軸方法の振動のイメージはまだつかめていません)

もし両者が同じ共振周波数だと、X軸方向だけに走査したくても、Y軸方向にも走査されてしまうという問題がありました。

しかし、X軸方向、Y軸方向とで異なる共振周波数になるよう光ファイバを加工するのは難しいようです。

細かいところがわからないなりに、さてどうしたのかな?と思って読み進めました。

発明のポイントはフェルールの構造

解決方法は、
光ファイバを固定するフェルールの構造に工夫を加えていました(下図の水色)。

これは光ファイバ走査装置の断面図です。
水色が光ファイバを固定するフェルール(ガラス)、ピンクが樹脂、黄色が光ファイバです。

X軸方向とY軸方向とで、光ファイバが接する物質を変えることで、固定端の拘束条件を変えていました。

下図左のY軸方向に注目すると、
上面が樹脂で覆われていますね。
一方、下図右のX軸方向に注目すると、
両面がガラスと当接しています。
これが本発明のポイントのようでした。
樹脂とガラスのヤング率の違いを利用して、固定端の拘束条件を変えるようです。

固定端のX軸方向、Y軸方向が接する物質を変えることで、拘束条件が変わり、
X軸方向、Y軸方向とで異なる共振周波数を実現していました。
これにより2次元走査するために必要な、X軸方向と、Y軸方法を独立してコントロールすることが可能になった、ということだと思います。

細かいところはわからないなりに、なんとなくポイントはつかめた・・・かな。この練習を続けていきます。

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