DE60311541T2

DE60311541T2 - Kompakte optische Einheit mit Lichtquelle

Info

Publication number: DE60311541T2
Application number: DE60311541T
Authority: DE
Inventors: Kazunari Hachioji-shi Tokuda; Tadashi Hachioji-shi Hirata
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: JP2004070278A; US20030233028A1; US7604590B2; DE60311541D1; EP1372015B1; EP1372015A3; EP1372015A2; JP4331501B2

Description

Verweis
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der in Japan eingereichten Patentanmeldung Nr. 2003-102045, deren Inhalt hierin einbezogen wird.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kompakte optische Einheit. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine kompakte optische Einheit, die in einen Kanal in einem Endoskop eingeführt werden kann.
Beschreibung der verwandten Technik
In einem Endoskop verwendete kompakte konfokale optische Systeme können im Allgemeinen in zwei Systeme unterteilt werden. Das eine ist ein optisches Seitensichtsystem, bei denen die Längsrichtung seiner Sonde und die Perspektivenrichtung nicht übereinstimmen. Das andere ist ein optisches Direktsichtsystem, bei dem die Längsrichtung seiner Sonde und die Perspektivenrichtung übereinstimmen. Wenn jedoch eine Sonde eines kompakten konfokalen optischen Seitensichtsystems in einem Kanal in einem Direktsichtendoskop verwendet wird, besteht ein Problem, weil es schwierig ist, ein Beobachtungsfeld im konfokalen optischen System vorzugeben. Wenn dagegen eine Sonde eines kompakten konfokalen optischen Direktsichtsystems in einem Kanal in einem Direktsichtendoskop verwendet wird, ist es möglich, eine Position des konfokalen optischen Systems und einen Perspektivenbereich durch eine Objektivlinse im Endoskop leicht zu sehen. Ferner ist es möglich, den Perspektivenbereich des konfokalen optischen Systems auf ein beliebiges Objekt einzustellen. Einige der Sonden eines kompakten konfokalen optischen Direktsichtsystems, die in einen Kanal im Endoskop eingeführt werden können, sind öffentlich bekannt (siehe folgende Patentschriften).
Japanische Offenlegungsschrift, erste Veröffentlichung Nr. 2000-171726 (Seite 2 bis 7, 1); US-Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2002/018276 und 2002/043383 und erteiltes US-Patent Nr. 6,292,287.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer kompakten optischen Einheit, bei der Informationen mit einem hohen Rauschabstand in einem Z-Lichtweg erhalten werden können, in dem optische Elemente so angeordnet sind, dass ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle diagonal einfällt, und das kompakte optische System äußerst präzise zusammengebaut werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt eine kompakte optische Einheit nach Anspruch 1 bereit. Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine kompakte optische Einheit mit einem Licht emittierenden Abschnitt zum Emittieren eines Lichts, einem ersten optischen Element mit einem ersten reflektierenden Abschnitt zum Reflektieren eines vom Licht emittierenden Abschnitt emittierten Lichts, einem zweiten optischen Element mit einem zweiten reflektierenden Abschnitt, das so angeordnet ist, dass es zum ersten optischen Element weist, und einem optischen Lichtsammlersystem zum Sammeln eines Lichts. Beim ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass der erste reflektierende Abschnitt und der zweite reflektierende Abschnitt so angeordnet sind, dass sie diagonal zu einer optischen Achse eines auf den ersten reflektierenden Abschnitt und den zweiten reflektierenden Abschnitt einfallenden Lichts liegen, und ein lichtdurchlässiger Abschnitt im ersten optischen Elementen zum Durchlassen des Lichts angeordnet ist, das vom zweiten reflektierenden Abschnitt reflektiert wird, so dass es auf das optische Lichtsammlersystem einfällt.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine kompakte optische Einheit, ferner aufweisend ein Halteelement für das zweite optische Element zum Halten des zweiten optischen Elements, ein erstes Abstandsstück zum Halten des optischen Lichtsammlersystems und des ersten optischen Elements, ein zweites Abstandsstück zum Halten des ersten Abstandsstücks und des Halteelements für das zweite optische Element und ein Abdeckelement zum Abdecken der Außenseite des ersten Abstandsstücks und der Außenseite des zweiten Abstandsstücks.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise eine kompakte optische Einheit, bei der der Licht emittierende Abschnitt eine Spitze des Lichtwellenleiters ist und das Halteelement für das zweite optische Element den Lichtwellenleiter in einer Richtung diagonal zu einer axialen Richtung einer Außenform des Halteelements für das zweite optische Element hält.
Bei einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass das erste optische Elemente und das erste Abstandsstück als eine Einheit gebildet sind.
Bei einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass eine Abstandsstückeinheit durch Befestigen des ersten optischen Elements, des ersten Abstandsstücks und des zweiten Abstandsstücks gebildet ist und Oberflächen an beiden Enden der Abstandsstückeinheit parallel zueinander liegen.
Bei einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass das erste optische Element größer ist als eine Gesamtfläche, die eine Fläche eines Lichtbündels enthält, das durch das erste optische Element hindurchgeht, und eine Fläche zum Reflektieren eines Lichts im ersten reflektierenden Abschnitt.
Bei einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass der lichtdurchlässige Abschnitt im ersten optischen Element ein Öffnungsabschnitt ist.
Bei einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass das erste optische Element durch parallele ebene Platten gebildet ist, das erste optische Elemente ein zwischen dem ersten optischen Element und dem optischen Lichtsammlersystem sandwichartig angeordnetes zylindrisches Abstandsstück aufweist, eine Oberfläche diagonal zur axialen Linie auf einer Endoberfläche des zylindrischen Abstandsstücks vorgesehen ist und das erste optische Elemente auf der Oberfläche diagonal zur axialen Linie fixiert ist.
Bei einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass der erste reflektierende Abschnitt in einem Teil von Linsen angeordnet ist, die das optische Lichtsammlersystem bilden.
Bei einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass der zweite reflektierende Abschnitt durch einen außerhalb desselben angeordneten Antriebsabschnitt verschwenkt wird.
Bei einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass das zweite optische Element mit einer Referenzpotentialverdrahtung verbunden ist, die ein Referenzpotential für den Ansteuerabschnitt liefert, der den zweiten reflektierenden Abschnitt treibt, und einer Verdrahtung für ein X-Achsenansteuersignal sowie einer Verdrahtung für ein Y-Achsenansteuersignal, die die Treiberspannung an jede Achse liefern, und das Abdeckelement mit der Referenzpotentialverdrahtung verbunden ist.
Bei einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass eine optische Abtastsonde mit der kompakten optischen Einheit auf einer Spitze der optischen Abtastsonde ausgeführt ist. Bei diesem Aspekt ist es auch vorzuziehen, dass die Verdrahtung für ein X-Achsenansteuersignal sowie die Verdrahtung für ein Y-Achsenansteuersignal über die Referenzpotentialverdrahtung und einen Widerstand miteinander verbunden sind.
Bei einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass eine optische Abtastsonde mit der kompakten optischen Einheit auf einer Spitze der optischen Abtastsonde ausgeführt ist. Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch vorzuziehen, dass die optische Abtastsonde flexibel in einen Kanal in einem Endoskop eingeführt werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Struktur eines Endoskopsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Querschnitt einer optischen Einheit gemäß einer ersten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet.
3A bis 3C zeigen Strukturen paralleler ebener Platten gemäß der ersten Ausführungsform.
4 zeigt eine Struktur eines Abtastspiegels gemäß der ersten Ausführungsform.
5 zeigt eine Struktur eines parallelen Abstandsstücks gemäß der ersten Ausführungsform.
6 zeigt eine Fläche für ein Lichtbündel, das auf den parallelen ebenen Platten in einem Bereich, in dem sich der Abtastspiegel frei bewegt, hindurchgeht, gemäß der ersten Ausführungsform.
7 zeigt eine Beziehung zwischen einem Winkel einer Licht emittierenden Endoberfläche eines Lichtwellenleiters und einer optischen Achse gemäß der ersten Ausführungsform.
8 ist ein Querschnitt einer optischen Einheit gemäß einer zweiten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist.
9A bis 9C zeigen Strukturen paralleler ebener Platten gemäß der zweiten Ausführungsform.
10 ist ein Querschnitt einer optischen Einheit gemäß einer dritten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist.
11 ist ein Querschnit eines ersten optischen Elements gemäß der dritten Ausführungsform.
12 ist ein Querschnitt einer optischen Einheit gemäß einer vierten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist.
13A und 13B zeigen Strukturen des ersten optischen Elements gemäß der vierten Ausführungsform.
14 ist ein Querschnitt einer optischen Einheit gemäß einer fünften Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet.
15A und 15B zeigen Strukturen des ersten optischen Elements gemäß der vierten Ausführungsform.
16 zeigt eine Struktur paralleler Abstandsstücke gemäß der fünften Ausführungsform.
17 zeigt eine Struktur eines zylindrischen Abstandsstücks gemäß der fünften Ausführungsform.
18A und 18B zeigen Strukturen eines ersten optischen Elements gemäß der fünften Ausführungsform, wobei in einem Teil des ersten optischen Elements eine Aussparung ausgebildet ist.
19 ist ein Querschnitt einer optischen Einheit gemäß einer sechsten Ausführungsform, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
20A und 20B zeigen Strukturen von Linsen gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
21 zeigt ein Beispiel für elektrische Verdrahtungen in einem Abtastspiegel gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt ein Beispiel für elektrische Verdrahtungen in einem Abtastspiegel gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
23 zeigt ein Beispiel für elektrische Verdrahtungen in einem Abtastspiegel gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
24 zeigt ein Beispiel für elektrische Verdrahtungen in einem Abtastspiegel gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
25 zeigt ein modifiziertes Beispiel für die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung.
26 zeigt eine Struktur, in der ein modifizierter Abtastspiegel gemäß der vierten Ausführungsform in einem optischen System verwendet ist.
27 zeigt ein modifiziertes Beispiel für einen Abtastspiegel gemäß der vierten Ausführungsform.
28 zeigt ein modifiziertes Beispiel für ein Abstandsstück gemäß der vierten Ausführungsform.
29 zeigt ein modifiziertes Beispiel für ein Abstandsstück gemäß der vierten Ausführungsform.
30 zeigt ein Beispiel für eine Struktur eines Abstandsstücks gemäß der vierten Ausführungsform.
31 zeigt eine Struktur einer Abstandsstückeinheit gemäß der vierten Ausführungsform.
32 ist eine perspektivische Ansicht der Abstandsstückeinheit gemäß der vierten Ausführungsform.
33 ist eine Gesamtansicht einer optischen Abtastsonde.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden wird eine kompakte optische Einheit gemäß verschiedenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Ausführungsformen der in den 2 bis 18B offenbarten kompakten optischen Einheit bilden nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung, sondern sie dienen zum Verständnis der unter Bezugnahme auf die 19 bis 20B beschriebenen Ausführungsform der Erfindung.
Ein Endoskopsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst einen Motor 1, einen Prozessor 2, einen Lichtdetektionsabschnitt 3, eine Lichtquelle 4, einen Lichtwellenleiter 5, einen Lichtwellenleiterkoppler 6, einen Abtastspiegel-Steuerabschnitt 7, eine Endoskopsonde 8 und einen Endoskopspitzenabschnitt 9, wie in 1 dargestellt ist.
Ein Monitor 1 ist ein Anzeigegerät zum Anzeigen des Gegenstands als Bildinformationen. Der Prozessor 2 ist ein Informationsverarbeitungsgerät, das ein elektrisches Signal, das vom später erläuterten Lichtdetektionsabschnitt 3 gesendet wird, in Bildinformationen umwandelt, um die umgewandelten Bildinformationen an den Monitor 1 auszugeben. Der Lichtdetektionsabschnitt 3 detektiert die Stärke eines vom Endoskopspitzenabschnitt 9 reflektierten Lichts und wandelt die detektierte Lichtstärke in ein elektrisches Signal, um es an den Prozessor 2 auszugeben. Für den Lichtdetektionsabschnitt 3 kann hier ein Fotovervielfacher, eine Lawinen-Fotodiode oder eine Fotodiode verwendet werden.
Als Lichtquelle 4 kann z. B. eine Laserdiode verwendet werden. Das von der Lichtquelle 4 emittierte Licht wird über den Lichtwellenleiter 5 zum Endoskopspitzenabschnitt 9 geleitet. Der Lichtwellenleiterkoppler 6 teilt das von der Lichtquelle 4 emittierte Licht in zwei Richtungen und leitet das vom Endoskopspitzenabschnitt 9 zurückkehrendes Licht zum Lichtdetektionsabschnitt 3. Ein Strahlteiler kann verwendet werden, um eine dem Lichtwellenleiterkoppler 6 entsprechende Funktion zu verwirklichen. Der Abtastspiegel-Steuerabschnitt 7 steuert einen Abtastspiegel 12 in der optischen Einheit, die in dem später beschriebenen Endoskopspitzenabschnitt 9 gebildet ist. Durch Abtasten des Abtastspiegels 12 in X-Richtung und Y-Richtung durch den Abtastspiegel-Steuerabschnitt 7 ist es möglich, ein zweidimensionales (XY-Richtung) Bild zu erhalten. Ferner ist es durch Ausführen einer Abtastoperation für die Endoskopsonde 8 in einer Tiefenrichtung (Z-Richtung) möglich, ein dreidimensionales (XYZ-Richtung) Bild zu erhalten.
Die Endoskopsonde 8 hat einen Endoskopspitzenabschnitt 9 zur Aufnahme einer kompakten optischen Einheit. Die Endoskopsonde 8 beobachtet z. B. einen Gegenstand über ein kleines als Kanal bezeichnetes Loch im Endoskop. Es ist auch möglich, dass die Endoskopsonde 8 direkt in einen Körper eines Gegenstands wie z. B. einen menschlichen Körper oder andere lebende Organismen eingeführt wird. Die im Endoskopspitzenabschnitt 9 enthaltene optische Einheit wird hier in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert.
Als Nächstes werden Funktionen des optischen Systems gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß einer Richtung, in die sich das Licht ausbreitet, unter Bezugnahme auf 1 erläutert. Zuerst tritt das von der Lichtquelle 4 emittierte Licht über den Lichtwellenleiter 5 in dem Lichtwellenleiterkoppler 6 ein. Das von der Lichtquelle 4 emittierte Licht wird am Lichtwellenleiterkoppler 6 in zwei Richtungen geteilt. Ein Teil des geteilten Lichts tritt wieder über den Lichtwellenleiter 5 in die optische Einheit ein, die im Endoskopspitzenabschnitt 9 angeordnet ist. Das von der Lichtquelle 4 emittierte Licht wird in der optischen Einheit reflektiert und gesammelt. Danach wird das gesammelte Licht auf einen lebenden Organismus als den zu beobachtenden Gegenstand emittiert. Das zurückkehrende Licht, das vom Gegenstand reflektiert wird, folgt demselben Weg wie der oben beschriebene Weg, um in den Lichtwellenleiterkoppler 6 einzutreten; daher wird das zurückkehrende Licht zum Lichtdetektionsabschnitt 3 geleitet.
Der Lichtdetektionsabschnitt 3 deflektiert die Stärke des zurückkehrenden Lichts, wie oben erläutert. Nachdem der Lichtdetektionsabschnitt 3 die detektierte Lichtstärke in ein elektrisches Signal umgewandelt hat, gibt der Lichtdetektionsabschnitt 3 das umgewandelte elektrische Signal an den Prozessor 2 aus. Nachdem der Prozessor 2 das eingegebene elektrische Signal verarbeitet hat, um das elektrische Signal in Bildinformationen umzuwandeln, gibt der Prozessor 2 die Bildinformationen an den Monitor 1 aus, um das Bild zum Beobachten anzuzeigen. Die Struktur des Lichtdetektionsabschnitts 3 ist hier nicht auf die obige Struktur beschränkt. Es kann ein eine optische Interferenz nutzendes Detektionsverfahren angewendet werden, bei dem eine Lichtquelle wie z. B. eine Superlumineszenzdiode (im Folgenden als SLD bezeichnet), die eine geringe Kohärenz wie z. B. maximal 100 μm und eine Interferenz nutzt, nur unter der Bedingung erhalten wird, dass die Länge von Lichtwegen in dem Signal, das beobachtet wird, und dem Signal, auf das Bezug genommen wird, übereinstimmt.
Als Nächstes wird eine im Endoskopspitzenabschnitt enthaltene kompakte optische Einheit gemäß einer ersten Ausführungsform, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet, unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 beschrieben. 2 zeigt einen in einer Richtung der optischen Achse gesehenen Querschnitt der optischen Einheit gemäß der ersten Ausführungsform, die im Endoskopspitzenabschnitt 9 enthalten ist. Gemäß 2 ist die optische Einheit gemäß der ersten Ausführungsform durch ein optisches Lichtsammlersystem 16a gebildet, mit einem Lichtwellenleiter 5, einer parallelen ebenen Platte 10a (erstes optisches Element), einem unbeweglichen Spiegelabschnitt 11a (erster reflektierender Abschnitt), einem Abtastspiegel 12 (zweites optisches Element (das den zweiten reflektierenden Abschnitt 12a enthält)), einem Abtastspiegel-Halteelement 13, einem parallelen Abstandsstück 14a (zweites Abstandsstück), einem zylindrischen Abstandsstück 15a (erstes Abstandsstück), einer Linse 21a und einer Linse 22.
Eine Endoberfläche des Lichtwellenleiters 5 dient als Lochblende im optischen System, das in der optischen Einheit gebildet ist. Dies bedeutet, dass die Endoberfläche als ein Punktstrahler und eine punktdetektierende Vorrichtung dient. Folglich bildet das optische System ein konfokales optisches System. Die parallele ebene Platte 10a ist ein säulenförmiges optisches Element mit parallel zueinander angeordneten ebenen Abschnitten. Die parallele ebene Platte 10a weist einen lichtdurchlässigen Abschnitt 18a und den unbeweglichen Spiegelabschnitt 11a auf eine einstückige Weise auf (siehe 3). Eine Beschichtung zur Verhinderung von Streulicht ist auf dem lichtdurchlässigen Abschnitt 18a zur Verbesserung des Lichtübertragungsverhältnisses und Verhinderung von Streulicht gebildet. Ein Bereich, in dem die obige Beschichtung gebildet ist, stimmt ungefähr mit einem Bereich eines Lichtbündels überein, das den beschichteten Bereich passiert. Ferner ist eine Beschichtung zum Reflektieren des Lichts auf dem unbeweglichen Spiegelabschnitt 11a gebildet. Hier kann als Element für eine reflektierende Beschichtung ein Aluminiumelement, ein Metallelement oder ein dielektrischer Mehrschichtfilm verwendet werden.
Der Abtastspiegel 12 hat den zweiten reflektierenden Abschnitt 12a in der Mitte des Abtastspiegels 12, wie in 4 gezeigt. Der zweite reflektierende Abschnitt 12a wird so gehalten, dass er um mindestens eine Achse frei schwenken kann. Zur Verwirklichung einer kompakten Vorrichtung ist ein statisches Antriebsverfahren, das eine Kardanstruktur nutzt, für ein Antriebsverfahren für den Abtastspiegel 12 vorzuziehen. Hier kann zum Halten des Abtastspiegels 12 und Antreiben eines statisch angetriebenen Spiegels ein Verfahren verwendet werden, das in der japanischen Offenlegungsschrift, Erstveröffentlichung Nr. 2000-310743, offenbart ist. Das Abtastspiegel-Halteelement 13 hält den Abtastspiegel 12 in parallelem Zustand zur parallelen ebenen Platte 10a. Ferner hält das Abtastspiegel-Halteelement 13 eine Endoberfläche eines Licht emittierenden Abschnitts des Lichtwellenleiters 5 so, dass sie parallel zu einer Oberfläche liegt, in der der Abtastspiegel 12 gehalten wird. Der Außendurchmesser des Abtastspiegel-Halteelements 13 ist ungefähr der gleiche wie der Innendurchmesser eines Endoskopspitzenabschnitts 9.
Für eine elektrische Struktur zum Ansteuern des Abtastspiegels 12 sind zwei Ansteuersignalverdrahtungen 26a, 26b zum Übertragen von Signalen, die von einer Ansteuervorrichtung außerhalb von ihm geliefert werden und den Abtastspiegel 12 in der X-Richtung und der Y-Richtung ansteuern, und eine Referenzpotentialverdrahtung 27 zum Liefern eines Referenzpotentials an den Abtastspiegel 12 angeschlossen, wie in 21 gezeigt. Ferner sind der Abtastspiegel 12 und das Abtastspiegel-Halteelement 13 durch ein leitfähiges Verbindungsmittel 28 verbunden. Des Weiteren sind das Abtastspiegel-Halteelement 13 und ein Abdeckelement 29 durch das leitfähige Verbindungsmittel 28 verbunden. Das an den Abtastspiegel 12 gelieferte Referenzpotential wird deshalb über diese leitfähigen Verbindungsmittel 28 an das Abdeckelement 29 angelegt, und das Potential am Abdeckelement 29 ist ein Referenzpotential.
Ferner ist für eine zweite elektrische Struktur die Referenzpotentialverdrahtung 27 direkt mit dem Abtastspiegel 12 und dem Abdeckelement 29 verbunden, wie in 22 gezeigt. Für eine dritte elektrische Struktur ist außerdem die Referenzpotentialverdrahtung 27 direkt mit dem Abtastspiegel 12 und dem Verbindungselement verbunden. Hier sind das Abtastspiegel-Halteelement 13 und das Verbindungselement durch das leitfähige Verbindungsmittel 28 verbunden, so dass sie das Potential ge meinsam haben. Hier sind zwei Ansteuersignale Sinuswellensignale, die eine Phasendifferenz von 180° haben. Der Spiegel wird durch Nutzung der statischen Elektrizität angesteuert, indem diese Signale an den Abtastspiegel 12 geliefert werden. Das Potential im Abdeckelement 29 ist hier das Referenzpotential, daher ist es möglich, ein durch elektromagnetische Wellen verursachtes Rauschen wirksam zu beseitigen, um die Funktion im zweiten optischen Element zu stabilisieren.
Insbesondere ist eine Struktur einer Schaltung so ausgebildet, dass ein Widerstand zwischen zwei Ansteuersignalverdrahtungen in der X-Richtung und der Y-Richtung zum Übertragen von Signalen, die von einer Ansteuervorrichtung von außerhalb geliefert werden, und der Referenzpotentialverdrahtung eingefügt ist, wie in 24 gezeigt. Ein eingefügter Widerstand schützt das zweite optische Element elektrisch. Eine Beeinträchtigung auf Grund von statischer Elektrizität kann durch Einfügen des Widerstands wirksam verhindert werden, so dass vermieden wird, dass das zweite optische Element durch die statische Elektrizität oder dgl. zerstört wird. Die Schaltung ist hier in einer Sondengriffabdeckung angeordnet wie in 24 gezeigt. Daher ist darin ausreichend Raum vorhanden, und es ist möglich, die durch die statische Elektrizität verursachte Beeinträchtigung zu verhindern, während eine Sonde getrennt von der elektrischen Schaltung für die Ansteuervorrichtung aufbewahrt wird.
Das parallele Abstandsstück 14a ordnet das Abtastspiegel-Halteelement 13 und die parallele ebene Platte 10a parallel an. Das parallele Abstandsstück 14a ist durch einen Teil eines zylindrischen U-förmigen Elements gebildet, wie in 5 dargestellt ist. Beide Endoberflächen des parallelen Abstandsstücks 14a sind parallel. Ein Hohlteil im parallelen Abstandsstück 14a ist so ausgebildet, dass er einen das Lichtbündel nicht beeinträchtigenden Öffnungsabschnitt 23 und einen eine Aussparung aufweisenden Abschnitt 24 hat. Ferner hält das zylindrische Abstandsstück 15a die parallele ebene Platte 10a und die Linse 21a im optischen Lichtsammlersystem 16a. Das zylindrische Abstandsstück 15a ist ungefähr zylinderförmig ausgebildet. Außerdem hat das zylindrische Abstandsstück 15a einen Öffnungsabschnitt, so dass der Öffnungsabschnitt ein Lichtbündel zwischen dem zweiten reflektierenden Abschnitt 12a und dem optischen Lichtsammlersystem 16a nicht blockiert. Ferner hat das zylindrische Abstandsstück 15a eine geneigte Oberfläche gemäß einer axialen Richtung auf einer Endoberfläche und eine Oberfläche orthogonal zur optischen Achse auf einer anderen Endoberfläche. Der Außendurchmesser des zylindrischen Abtaststücks 15a ist ungefähr der gleiche wie der Innendurchmesser des Endoskopspitzenabschnitts 9. Das optische Lichtsammlersystem 16a sammelt ein Lichtbündel, das die parallele ebene Platte 10a auf eine Oberfläche 17 eines Gegenstands passiert. Das optische Licht sammlersystem 16a ist durch die Linse 21a und die Linse 22 gebildet. In der Linse 21a gemäß der ersten Ausführungsform ist hier ein orthogonal zu einer optischen Achse angeordneter ebener Abschnitt außerhalb eines Bereichs ausgebildet, in dem das Lichtbündel durchgelassen wird.
Eine optische Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine kompakte optische Einheit mit einem 1 mm bis 3 mm großen Sondenaußendurchmesser, die im Endoskopspitzenabschnitt 9 enthalten ist, wie in 33 gezeigt. Der Sondenspitzenabschnitt kann in einen Kanal im Endoskop eingeführt werden und der Sondenspitzenabschnitt hat insofern eine flexible Struktur als die gesamte Sondenspitze frei umgeklappt werden kann. Im optischen System in der optischen Einheit werden der als Lichtquelle dienende Lichtwellenleiter 5 und der Abtastspiegel 12 durch das Abtastspiegel-Halteelement 13 gehalten. Außerdem ist eine Endoberfläche des Licht emittierenden Abschnitts im Lichtwellenleiter 5 so ausgebildet, dass sie parallel zum Abtastspiegel 12 verläuft. Das heißt, die Endoberfläche im Licht emittierenden Abschnitt im Lichtwellenleiter 5 ist so angeordnet, dass sie diagonal zur Mittelachse des Lichtwellenleiters 5 verläuft. Dadurch kann verhindert werden, dass das Licht, das auf der Endoberfläche des Licht reflektierenden Abschnitts auf eine Fresnel-Weise reflektiert wird, zum Lichtdetektionsabschnitt zurückkehrt.
Außerdem ist der Lichtwellenleiter 5 in der optischen Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung so angeordnet, dass er in einem Winkel θ diagonal zur optischen Achse angeordnet ist, um eine optische Achse, die vom Lichtwellenleiter 5 zum unbeweglichen Spiegelabschnitt 11a gerichtet ist, und eine optische Achse, die vom zweiten reflektierenden Abschnitt 12a zur parallelen ebenen Platte 10a gerichtet ist, parallel zueinander bereitzustellen. Der Winkel θ erfüllt die nachstehende Formel. n·sin(θ0 – θ) = sin θ0 (Formel F1)
"n" gibt hier einen Brechungsindex in einem Kern des Lichtwellenleiters an. "θ0" gibt einen Winkel an, der zwischen einer Senkrechten auf der Endoberfläche des Lichtwellenleiters und der optischen Achse gebildet ist. Daher ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Loch mit einem vorgegebenen Winkel θ zur optischen Achse auf dem Abtastspiegel-Halteelement 13 gebildet. Der Lichtwellenleiter 5 wird so durch dieses Loch eingeführt, dass sie miteinander verbunden werden. Danach werden der verbundene Lichtwellenleiter 5 und eine Oberfläche des Abtastspiegel-Halteelements 13 zusammen geschliffen. Dadurch wird eine solche Formel erfüllt. Hier bei der vorliegenden Ausführungsform lauten die Bedingungen z. B. θ0 = 18°, n = 1,458, θ = 5,76°. Wie aus 25 ersichtlich ist, sind ferner eine Oberfläche des Abtastspiegels 12 und die Endoberfläche des Lichtwellenleiters so angeordnet, dass sie aneinander befestigt sind, so dass es möglich ist, eine solche Struktur zu bilden und eine verbesserte Oberflächenbeschaffenheit zu verwirklichen.
Ferner wird der Abtastspiegel 12 durch das Abtastspiegel-Halteelement 13 so gehalten, dass der zweite reflektierende Abschnitt 12a und eine Oberfläche des Abtastspiegel-Halteelements 13 im Abtastspiegel 12 parallel angeordnet sind. Ferner ist das parallele Abstandsstück 14a zwischen dem Abtastspiegel-Halteelement 13 und der parallelen ebenen Platte 10a angeordnet. Andererseits wird eine andere Oberfläche der parallelen ebenen Platte 10a auf einer geneigten Oberfläche auf dem zylindrischen Abstandsstück 15a gehalten. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Abtastspiegel 12 in einem Halbleiter-Herstellungsprozess hergestellt. Die Parallelität zwischen der Rückenoberfläche des Spiegels 12 und einer Oberfläche (zweiter reflektierender Abschnitt 12a) des Abtastspiegels 12 wird äußerst präzise eingehalten. Daher ist es möglich, die Endoberfläche des Licht emittierenden Abschnitts des Lichtwellenleiters 5 und eine Oberfläche (in der Nähe des zu beobachtenden Gegenstands) des Abtastspiegel-Halteelements 13 und eine Oberfläche des Abtastspiegels 12 in Parallelbeziehung anzuordnen, indem der Abtastspiegel 12 so angeordnet wird, dass er nahe am Abtastspiegel-Halteelement 13 angebracht ist.
Weiterhin ist das Abtastspiegel-Halteelement 13 ein relativ großes Element mit einem Außendurchmesser, der ungefähr gleich ist dem Innendurchmesser des Endoskopspitzenabschnitts 9; deshalb hat das Abtastspiegel-Halteelement 13 eine ausreichende Größe zur äußerst präzisen Bildung einer parallelen ebenen Oberfläche. Außerdem ist die parallele ebene Platte 10a größer als eine Gesamtfläche einer Fläche für ein Lichtbündel und einer effektiven Fläche im reflektierenden Abschnitt; daher ist eine solche parallele ebene Platte 10a ausreichend groß, um die Parallelität der Oberflächen äußerst präzise einzuhalten. (Siehe 6: In dieser Zeichnung gibt "T" eine Länge der parallelen ebenen Platte 10a an, die einem Bereich des Lichtbündels entspricht, das durch die parallele ebene Platte durchgelassen wird. "R" gibt einen effektiven Bereich im ersten reflektierenden Abschnitt der parallelen ebenen Platte 10a als eine Länge an).
In der optischen Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind diese Elemente über das Abstandsstück 14a, das parallel zueinander verlaufende Oberflächen hat, angeordnet; deshalb ist verwirklicht, dass das Abtastspiegel-Halteelement 13 und die parallele ebene Platte 10a parallel angeordnet sind. Dadurch sind die End oberfläche zum Emittieren des Lichts des Lichtwellenleiters 5 und der zweite reflektierende Abschnitt 12a im Abtastspiegel 12 und eine Oberfläche des Abtastspiegel-Halteelements 13 und die den unbeweglichen Spiegelabschnitt 11a aufweisende parallele ebene Platte 10a und der zweite reflektierende Abschnitt 12a parallel angeordnet.
Außerdem ist eine Linse 21a zum Bilden eines optischen Lichtsammlersystems 16a auf einer anderen Oberfläche des zylindrischen Abstandsstücks 15a befestigt, das orthogonal zur optischen Achse verläuft. Die Linse 21a wird in einem Formvorgang gebildet und hat eine präzise ebene zur optischen Achse senkrechte Oberfläche. Das zylindrische Abstandsstück 15a, das die Linse 21a innig berührt, hat einen Außendurchmesser, der ungefähr der gleiche ist wie der Innendurchmesser des Endoskopspitzenabschnitts 9; daher hat das zylindrische Abstandsstück 15a eine ausreichende Größe für eine äußerst präzise orthogonale ebene Oberfläche. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Winkel der Linse 21a zur optischen Achse des optischen Lichtsammlersystems durch die obige Struktur äußerst präzise aufrechterhalten. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt hier ein Winkel einer Senkrechten an der parallelen ebenen Platte 10a zur optischen Achse im optischen Lichtsammlersystem bzw. ein Winkel einer Senkrechten in einer Ausgleichsposition des Abtastspiegels 12 18°.
Durch die obigen Strukturen im optischen System in der optischen Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform können eine optische Achse, die von einer Endoberfläche zum Emittieren des Lichts im Lichtwellenleiter 5 auf den unbeweglichen Spiegelabschnitt 11a in der parallelen ebenen Platte 10a gerichtet ist, und eine optische Achse, die vom reflektierenden Abschnitt 12a auf das optische Lichtsammlersystem 16a gerichtet ist, parallel angeordnet sein. Das heißt, das Licht, das von der in 1 gezeigten Lichtquelle 4 wie z. B. einer Laserdiode emittiert wird, die außerhalb angeordnet ist, wird im Lichtwellenleiter 5 durchgelassen und von der Endoberfläche des Lichtwellenleiters 5 emittiert. Danach wird das Licht am unbeweglichen Spiegelabschnitt 11a in der parallelen ebenen Platte 10a reflektiert.
Hier wird das reflektierte Licht am zweiten reflektierenden Abschnitt 12a im Abtastspiegel 12 wieder reflektiert. Nachdem das Licht durch den lichtdurchlässigen Abschnitt 18a in der parallelen ebenen Platte 10a durchgelassen worden ist, wird das Licht auf dem Gegenstand 17 gesammelt, der durch das optische Lichtsammlersystem beobachtet wird. Das auf dem Gegenstand 17 gesammelte Licht wird reflektiert und breitet sich im obigen Weg umgekehrt aus, daher wird das Licht in den Lichtwel lenleiter 5 gebracht. Das Licht wird wie in 1 gezeigt im außerhalb angeordneten Lichtdetektionsabschnitt 3 oder einem Prozessor 2 so verarbeitet, dass es ein Informationsbild wird. Das erhaltene Informationsbild wird auf einem Monitor 1 oder dgl. angezeigt.
Im optischen System in der optischen Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform dient eine Endoberfläche des Lichtwellenleiters als eine Lochblende, die einen Punktstrahler bildet; deshalb gibt es nur von einem fokussierten Bereich ein zurückkehrendes Licht. Deshalb ist es ähnlich wie in einem herkömmlichen Fall bei einem konfokalen optischen System möglich, einen Gegenstand durch optisches Unterteilen eines bestimmten Felds zu beobachten, indem die Auflösungsfähigkeit in Richtung der optischen Achse genutzt wird, ohne einen lebenden Organismus als einen Gegenstand in Scheiben zu zerlegen. Ferner ist die parallele ebene Platte 10a durch den lichtdurchlässigen Abschnitt 18a und den ersten reflektierenden Abschnitt gebildet, der zum Reflektieren eines Lichts beschichtet ist, wie oben erläutert; deshalb tritt das herkömmliche Problem nicht auf, als ein eine Aussparung aufweisender Abschnitt in der Nähe des Spiegels gebildet ist, wenn ein anderer unbeweglicher Spiegel vorgesehen ist. Deshalb besteht ein Vorteil, weil es möglich ist, jedes Element in kompakter Größe zu bilden.
Ferner sind im optischen System in der optischen Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform der unbewegliche Spiegelabschnitt 11a und der Abtastspiegel 12 so angeordnet, dass Licht diagonal einfällt, wie oben beschrieben. Außerdem sind eine optische Achse, die von der Endoberfläche des Lichtwellenleiters 5 zum Emittieren eines Lichts auf den unbeweglichen Spiegelabschnitt 11a in der parallelen ebenen Platte 10a gerichtet ist, und eine optische Achse, die vom zweiten reflektierenden Abschnitt auf das optische Lichtsammlersystem 16a gerichtet ist, parallel angeordnet. Dadurch gibt es wenig zurückkehrendes Licht vom unbeweglichen Spiegelabschnitt 11a und dem zweiten reflektierenden Abschnitt 12a im Abtastspiegel 12. Ferner ist eine Beschichtung zum Reflektieren des Lichts in einem Bereich in der parallelen ebenen Platte 10a gebildet, durch die das Licht durchgelassen wird, deshalb gibt es wenig zurückkehrendes Licht aus diesem Bereich. Deshalb ist es möglich, ein konfokales optisches Direktsichtsystem zu verwirklichen, das durch die Wirkungen aufgrund der obigen Struktur geringes Rauschen aufweist.
Außerdem sind das Abtastspiegel-Halteelement 13, das parallele Abstandsstück 14a und das zylindrische Abstandsstück 15a so ausgebildet, dass sie die gleiche Form haben wie das Innere des Endoskopspitzenabschnitts 9. Außerdem ist das Abtast spiegel-Halteelement 13 so ausgebildet, dass es eine ausreichend große Berührungsfläche zu den optischen Elementen wie z. B. der parallelen ebenen Platte 10a, dem optischen Lichtsammlersystem 16a u. dgl. hat; deshalb kann ein konfokales optisches Direktsichtsystem verwirklicht werden, das äußerst präzise zusammengebaut werden kann.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform erläutert. 8 zeigt einen in einer Richtung der optischen Achse gesehenen Querschnitt einer optischen Einheit gemäß der zweiten Ausführungsform, die im Endoskopspitzenabschnitt enthalten ist. Gemäß 8 unterscheidet sich die optische Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, dass ein Öffnungsabschnitt 18b auf der parallelen ebenen Platte 10b ausgebildet ist. Im Folgenden werden identische Bezugszeichen für der ersten Ausführungsform entsprechende Elemente verwendet, so dass auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
Wenn ein Öffnungsabschnitt 18b auf der parallelen ebenen Platte 10a (siehe 9C) gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, bildet eine solche Struktur eine parallele ebene Platte 10b. Dadurch breitet sich das Licht nicht im Gegenstand aus, d. h. das Licht bricht sich grundsätzlich nicht. Deshalb kann ein Komafehler verhindert werden. Deshalb ist es möglich, ein optisches System zu verwirklichen, das eine hohe numerische Apertur (nachfolgend als hohe NA bezeichnet) und eine hohe Auflösungsfähigkeit hat. Obwohl sich eine Struktur der parallelen ebenen Platte 10b von einer Struktur der parallelen ebenen Platte 10a unterscheidet, sind hier ein Verfahren zum Halten der parallelen ebenen Platte und eine Beziehung zu jedem optischen Element die gleichen wie die bei der ersten Ausführungsform.
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform erläutert. 10 zeigt einen in einer Richtung der optischen Achse gesehenen Querschnitt einer optischen Einheit gemäß der dritten Ausführungsform, die im Endoskopspitzenabschnitt enthalten ist. Gemäß 10 ist die optische Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Abstandsstück 15a so modifiziert ist, dass ein erster reflektierender Abschnitt 11a auf einer Oberfläche gebildet ist, die zu einer axialen Richtung in einer zylindrischen Struktur der optischen Einheit hin geneigt ist. Dadurch kann die bei der ersten Ausführungsform verwendete parallele ebene Tafel 10a weggelassen werden. Ein solches Merkmal wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 10 und 11 detailliert beschrieben. Im Folgenden werden identische Bezugszeichen für der ersten Ausführungsform entsprechende Elemente verwendet, so dass auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Beschichtung zum Reflektieren eines Lichts auf dem ersten optischen Element 19a mit Ausnahme des Öffnungsabschnitts 23 auf einer geneigten Oberfläche des ersten optischen Elements 19a gebildet (siehe 11). Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die parallele ebene Platte 10a weggelassen ist. Deshalb können Elemente zum Bilden der optischen Einheit verringert und die Effizienz zum Zusammenbauen der optischen Einheit verbessert werden, während eine Uneinheitlichkeit des Anordnungswinkels jedes optischen Elements begrenzt werden kann. Ähnlich wie bei einem Fall der zweiten Ausführungsform ist hier der lichtdurchlässige Abschnitt 18b ein Öffnungsabschnitt, daher kann ein Komafehler auf dem Gegenstand 17 verhindert werden.
Als Nächstes wird eine vierte Ausführungsform beschrieben. 12 zeigt einen in einer Richtung der optischen Achse gesehenen Querschnitt einer optischen Einheit gemäß der vierten Ausführungsform, die im Endoskopspitzenabschnitt enthalten ist. Gemäß 12 unterscheidet sich die optische Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die parallele ebene Platte 10a und das zylindrische Abstandsstück 15a einstückig ausgebildet sind, um das erste optische Element zu bilden, und ferner ein Teil einer Linse, die das optische Lichtsammlersystem 16b bildet, im ersten optischen Element 19b enthalten ist. Eine solche Struktur wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 12 und 13 detailliert erläutert. Im Folgenden werden identische Bezugszeichen für der ersten Ausführungsform entsprechende Elemente verwendet, so dass auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält das erste optische Element 19b die Linse 21b, die das optische Lichtsammlersystem 16b im ersten optischen Element 19b bildet. Ferner passen der Außenumfang der Linse 21b und eine gekrümmte Oberfläche des Öffnungsabschnitts 23 im ersten optischen Element 19b zusammen. Außerdem ist die vorliegende Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass ein Rahmen zum Tragen des ersten optischen Elements 19b und das Linsen-Halteelement 25 zum Halten der Linsen 21b und 22, die das optische Lichtsammlersystem 16b bilden, als eine einstückige Struktur ausgebildet sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt hier ein Winkel einer Senkrechten, der auf dem ersten optischen Element 19b zur optischen Achse im optischen Lichtsammlersystem gebildet ist, 25°. Ferner beträgt ein Winkel einer Senkrechten, der in einer Ausgleichs position des Abtastspiegels 12 zur optischen Achse im optischen Lichtsammlersystem gebildet ist, ebenfalls 25°.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die parallele ebene Platte 10a weggelassen ist, deshalb ist es mögliche, Elemente zum Bilden der optischen Einheit zu verringern und die Effizienz zum Zusammenbauen der optischen Einheit zu verbessern, während eine Uneinheitlichkeit der Anordnungswinkel der optischen Elemente begrenzt wird. Ferner enthält das erste optische Element 19b die Linse 21b, die das optische Lichtsammlersystem 16b bildet. Ferner passen ein Außenumfang der Linse 21b und eine gekrümmte Oberfläche des Öffnungsabschnitts 23 im ersten optischen Element 19b zusammen, deshalb können die Linse 21b und der Öffnungsabschnitt 23 äußerst präzise positioniert werden. Außerdem sind der Rahmen zum Tragen des ersten optischen Elements 19b und das Linsen-Halteelement 25 zum Halten der Linsen 21b und 22, die das optische Lichtsammlersystem 16b bilden, als eine einstückige Struktur ausgebildet, deshalb kann die relative Position dieser Elemente äußerst präzise bestimmt werden. Ähnlich wie im Fall der zweiten Ausführungsform ist hier der lichtdurchlässige Abschnitt 18b ein Öffnungsabschnitt, daher kann ein Komafehler auf dem Gegenstand 17 verhindert werden.
Bei einem modifizierten Beispiel der vierten Ausführungsform kann es annehmbar sein, dass das erste optische Elemente 19b und das zweite Abstandsstück 14a einstückig ausgebildet sind, um eine Abstandsstückeinheit 32 zu bilden, wie in 28 dargestellt. Das heißt, von der optischen Einheit, die durch das zweite Abstandsstück 14a, das erste optische Element 19b und das erste Abstandsstück 15a gebildet ist, wie in 30 gezeigt, dient das erste optische Element 19b als das erste Abstandsstück 15a und das erste optische Element 19b und das zweite Abstandsstück 14a sind einstückig ausgebildet wie in 31 dargestellt. Hier ist es vorzuziehen, dass die Oberflächen an beiden Enden der Abstandsstückeinheit 32 parallel sind, wie in den 30 und 31 dargestellt ist. Dadurch kann ein zylindrisches Abstandsstück gebildet werden, indem zwei Abstandsstücke angebracht werden, wie in 32 gezeigt; es ist deshalb möglich, die Elemente für die optische Einheit zu verringern und die optische Einheit äußerst präzise zusammenzubauen.
Ähnlich wie beim obigen modifizierten Beispiel kann es auch annehmbar sein, dass das erste optische Elemente 19b und das zweite Abstandsstück 14a einstückig ausgebildet sind, um eine Abstandsstückeinheit 32 zu bilden, bei der beide Endoberflächen parallel sind. Ferner ist zwischen dem zweiten Abstandsstück 14a und dem Abtastspiegel-Halteelement 13 eine Lücke ausgebildet, die mit einem Befestigungsmittel gefüllt ist. Dadurch kann eine optische Einheit verwirklicht werden, in der Ungenauigkeit in allen Elementen ausgeglichen und so eine äußerst präzise Genauigkeit verwirklicht wird und die optische Einheit kann leicht zusammengebaut werden kann. Außerdem kann ein optisches System gebildet werden, das zwei Stufen im zweiten optischen Element 12 enthält, wie in 27 gezeigt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite optische Element 12 durch einen ersten Abschnitt aus einer Silizium-Basisplatte gebildet, um darauf eine reflektierende Oberfläche anzubringen, und einer Siliziumverbindung sowie einem zweiten Abschnitt aus einem Metallelement, einem Keramikelement oder einem Glaselement, das nahe unterhalb des ersten Abschnitts angeordnet ist, so dass der zweite Abschnitt größer ist als der erste Abschnitt (siehe 26).
Als Nächstes wird eine fünfte Ausführungsform beschrieben. 14 zeigt einen in einer Richtung der optischen Achse gesehenen Querschnitt einer optischen Einheit gemäß der fünften Ausführungsform, die im Endoskopspitzenabschnitt enthalten ist. Gemäß 12 unterscheidet sich die optische Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der ersten Ausführungsform wie folgt. Erstens ist ein paralleles Abstandsstück 14a, das zwischen dem Abtastspiegel-Halteelement 13 und der parallelen ebenen Platte 10a gemäß der ersten Ausführungsform zu einem zylindrischen Abstandsstück 15b modifiziert, das eine zur axialen Richtung geneigte Oberfläche hat. Zweitens ist das erste optische Element 19c so angeordnet, dass es orthogonal zur optischen Achse im optischen Lichtsammlersystem 16c verläuft, und ein unbeweglicher Spiegelabschnitt 11x ist auf der geneigten Oberfläche gebildet. Schließlich ist das zylindrische Abstandsstück 15a, das die parallele ebene Platte 10a und die Linse 21a im optischen Lichtsammlersystem 16a hält, zum parallelen Abstandsstück 14b modifiziert. Im Folgenden werden identische Bezugszeichen für der ersten Ausführungsform entsprechende Elemente verwendet, so dass auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
Bei der wie in den 15A und 15B gezeigten vorliegenden Ausführungsform hat das erste optische Element 19c einen lichtdurchlässigen Abschnitt 18a mit einer Beschichtung zur Verhinderung einer Lichtreflexion und eine geneigte Oberfläche unterhalb des lichtdurchlässigen Abschnitts 18a mit einem unbeweglichen Spiegelabschnitt, der eine Beschichtung zum Reflektieren eines Lichts auf einer Oberfläche des ersten optischen Elements 19c und eine ebene Oberfläche auf einer anderen Oberfläche des ersten optischen Elements 19c aufweist. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt hier ein Winkel einer Senkrechten am unbeweglichen Spiegelabschnitt 11c zur optischen Achse im optischen Lichtsammlersystem 16c bzw. ein Winkel einer Senkrechten in einer Ausgleichsposition des Abtastspiegels 12 18°.
Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein zylindrisches Abstandsstück 15b zwischen dem ersten optischen Element 19c und dem Abtastspiegel-Halteelement 13 angeordnet wie in 17 gezeigt. Ferner trägt das Abstandsstück 15b das erste optische Element 19c orthogonal zur optischen Achse. Wie in 17 gezeigt ist im zylindrischen Abstandsstück an einem Ende eine diagonal zur axialen Richtung verlaufende geneigte Oberfläche ausgebildet, und an einem anderen Ende ist eine zur axialen Richtung orthogonale Oberfläche ausgebildet. Außerdem sind im zylindrischen Abstandsstück 15b ein eine Aussparung aufweisender Abschnitt 24 und ein Öffnungsabschnitt 23 vorgesehen, so dass ein Lichtbündel zwischen dem unbeweglichen Spiegelabschnitt 11c und dem Abtastspiegel 12 und zwischen dem Abtastspiegel und dem optischen Lichtsammlersystem 16c nicht blockiert wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat das zylindrische Abstandsstück 15b eine relativ ausreichende Größe; daher kann eine äußerst präzise Oberflächenbeschaffenheit verwirklicht werden. Ferner ist das parallele Abstandsstück 14b zwischen dem ersten optischen Element 19c und der Linse, die das optische Lichtsammlersystem 16b bildet, angeordnet wie in 16 dargestellt. Deshalb kann das erste optische Element 19c äußerst präzise senkrecht zur optischen Achse gehalten werden. Ferner ist das erste optische Element 19c orthogonal zur optischen Achse des auf das optische Lichtsammlersystem 16c gerichteten Lichtbündels angeordnet; daher wird ein Einfallswinkel eines Strahls, der auf den lichtdurchlässigen Abschnitt 18a im ersten optischen Element 19c einfällt, spitzer als in dem Fall, in dem das erste optische Element 19c diagonal angeordnet ist. Deshalb kann der Komafehler effizienter verhindert werden.
Als Nächstes wird eine sechste Ausführungsform, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, beschrieben. 19 ist ein in einer Richtung der optischen Achse gesehener Querschnitt einer optischen Einheit gemäß der sechsten Ausführungsform, die im Endoskopspitzenabschnitt enthalten ist. Gemäß 19 unterscheidet sich die optische Einheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der fünften Ausführungsform wie folgt. Erstens ist das erste optische Element 19c weggelassen und der unbewegliche Spiegelabschnitt 11d ist in der Linse 21c gebildet, die das optische Lichtsammlersystem 16d bildet. Zweitens wird die Linse 21c durch das zylindrische Abstandsstück 15b und ein Halteelement zum Halten einer Linse 22 gehalten. Im Folgenden werden identische Bezugszeichen für der ersten Ausführungsform entsprechende Elemente verwendet, so dass auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein unbeweglicher Spiegelabschnitt 11d unterhalb eines lichtbrechenden Abschnitts in der Linse 21c ausgebildet. Der unbewegliche Spiegelabschnitt 11d ist diagonal zu einer optischen Achse des Lichtbündels angeordnet, das vom Lichtwellenleiter 5 emittiert wird. Auf einer Oberfläche des unbeweglichen Spiegelabschnitts 11d ist eine Licht reflektierende Beschichtung gebildet, wie in den 20A und 20B dargestellt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Winkel einer Senkrechten am unbeweglichen Spiegelabschnitt 11d zur optischen Achse im optischen Lichtsammlersystem bzw. der Winkel einer Senkrechten in einer Ausgleichsposition des Abtastspiegels 12 17°. Zwischen der Linse 21c und dem Abtastspiegel-Halteelement 13 ist ein zylindrisches Abstandsstück 15b angeordnet. Ferner ist das Linsen-Halteelement 25 zwischen der Linse 21c und der Linse 22 angeordnet. Die Linse 21c wird orthogonal zur optischen Achse des auf das optische Lichtsammlersystem 16d gerichteten Lichtbündels gehalten. Die Linse 21c wird hier durch einen Formvorgang gebildet, daher kann eine äußerst präzise Ebenheit im ersten reflektierenden Abschnitt 11d verwirklicht werden.
Das erste optische Element 19b und das das optische Lichtsammlersystem 16c haltende parallele Abstandsstück 14b, die in der fünften Ausführungsform enthalten sind, sind in der vorliegenden Ausführungsform nicht enthalten; deshalb ist es möglich, die Elemente zum Bilden der optischen Einheit zu verringern und die Effizienz beim Zusammenbauen der optischen Einheit zu verbessern. Ferner sind der unbewegliche Spiegelabschnitt 11d und die Linse 21c, die das optische Lichtsammlersystem 13 bildet, einstückig ausgebildet. Deshalb kann die Positioniergenauigkeit der optischen Achse und des Winkels verbessert werden. Außerdem ist es nicht erforderlich, das parallele Abstandsstück 14b zwischen dem ersten optischen Element 19b und dem optischen Lichtsammlersystem 16c, die in der fünften Ausführungsform enthalten sind, anzuordnen. Deshalb ist es möglich, den Abtastspiegel 12 und den unbeweglichen Spiegelabschnitt 11d näher aneinander anzuordnen.
Ferner ist es möglich, den Abtastspiegel 12 und das optische Lichtsammlersystem 16d näher aneinander anzuordnen. Deshalb kann eine Höhe des Strahls im optischen Lichtsammlersystem 16c niedriger gehalten werden, wenn der Abtastspiegel 12 verschwenkt wird. Deshalb kann der Abbildungsfehler im Strahl, der von außerhalb eintritt, wirksam begrenzt werden. Außerdem kann der effektive Durchmesser des optischen Lichtsammlersystems 16d kleiner gemacht werden; deshalb ist es möglich, den Außendurchmesser der gesamten optischen Einheit kleiner und die Länge des optischen Lichtsammlersystems 16c in einer zur optischen Achse parallelen Richtung (Längsrichtung) kürzer zu machen.
Die vorliegende Erfindung enthält vorzugsweise die folgenden Merkmale, die bei der vorliegenden Erfindung als Zusatzmerkmale beschrieben werden.
Zusatzmerkmal 1. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der der zweite reflektierende Abschnitt durch einen außerhalb desselben angeordneten Antriebsabschnitt verschwenkt wird.
Zusatzmerkmal 2. Kompakte optische Einheit gemäß Zusatzmerkmal 1, bei der: das zweite optische Element mit einer Referenzpotentialverdrahtung verbunden ist, die ein Referenzpotential für den Ansteuerabschnitt liefert, der den zweiten reflektierenden Abschnitt ansteuert, und einer Verdrahtung für ein X-Achsenansteuersignal sowie einer Verdrahtung für ein Y-Achsenansteuersignal, die die Treiberspannung an jede Achse liefern; und
das Abdeckelement mit der Referenzpotentialverdrahtung verbunden ist.
Zusatzmerkmal 3. Optische Abtastsonde, die mit der kompakten optischen Einheit gemäß dem Zusatzmerkmal 2 auf einer Spitze einer optischen Abtastsonde ausgeführt ist, bei der die Verdrahtung für ein X-Achsenansteuersignal sowie die Verdrahtung für ein Y-Achsenansteuersignal über die Referenzpotentialverdrahtung und einen Widerstand miteinander verbunden sind.
Zusatzmerkmal 4. Optische Abtasteinheit, die mit der unter Zusatzmerkmal 3 beschriebenen optischen Abtastsonde auf einer Spitze der optischen Abtasteinheit ausgeführt ist, wobei eine elektronische Schaltung zum Liefern des Ansteuersignals und des Referenzpotentials in einem Sondengriff angeordnet ist.
Bei der vorliegenden Erfindung mit den obigen Zusatzmerkmalen ist die elektronische Schaltung zum Liefern des Ansteuersignals und des Referenzpotentials in einem Sondengriff angeordnet. Deshalb kann die gesamte optische Einheit von einem räumlichen Gesichtspunkt aus ohne Schwierigkeit gebildet werden. Obwohl es Bedenken gibt, dass die elektronische Schaltung auf Grund statischer Elektrizität zerstört wird, während die Vorrichtung unter der Bedingung gelagert wird, dass die elektronische Schaltung in der Vorrichtung selbst angeordnet ist, können diese Be denken ausgeräumt werden, indem die elektronische Schaltung in einer Sondenspitze in der optischen Abtastsonde angeordnet wird.
Zusatzmerkmal 5. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der das erste optische Element größer ist als eine Gesamtfläche, die eine Fläche eines Lichtbündels enthält, das das erste optische Element passiert, und eine Fläche zum Reflektieren eines Lichtes im ersten reflektierenden Abschnitt.
Zusatzmerkmal 6. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der der lichtdurchlässige Abschnitt im ersten optischen Element ein Öffnungsabschnitt ist.
Zusatzmerkmal 7. Unter dem Zusatzmerkmal 6 beschriebene kompakte optische Einheit, bei der:
das erste optische Element zylindrisch ausgebildet ist;
eine diagonal zur axialen Richtung verlaufende geneigte Oberfläche an einer Endoberfläche des ersten optischen Elements angeordnet ist; und
das erste optische Element den ersten reflektierenden Abschnitt auf der geneigten Oberfläche hat, die einen Bereich enthält, in dem ein von außerhalb kommendes Licht einfällt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat das erste optische Element eine geneigte Oberfläche, die diagonal zu einer axialen Richtung in der zylindrischen Struktur auf einer Endoberfläche des ersten optischen Elements verläuft, und der erste reflektierende Abschnitt ist auf der geneigten Oberfläche gebildet. Es ist möglich, die Elemente zum Bilden des optischen Systems zu verringern und die Positionsbeziehung im optischen System äußerst präzise aufrechtzuerhalten.
Zusatzmerkmal 8. Unter dem Zusatzmerkmal 7 beschriebene kompakte optische Einheit, bei der das erste optische Element so angeordnet ist, dass es zu einem Außenumfang der Linse passt, die Bestandteil des optischen Lichtsammlersystems im ersten optischen Element bildet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das erste optische Element so angeordnet, dass es zu einem Außenumfang der Linse passt, die Bestandteil des optischen Lichtsammlersystems im ersten optischen Element bildet, deshalb kann die Positionsbeziehung des ersten optischen Elements und der Lichtsammellinse äußerst präzise aufrechterhalten werden.
Zusatzmerkmal 9. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung mit einem Halteelement für das zweite optische Element zum Halten des zweiten optischen Elements, bei der eine geneigte Oberfläche diagonal zur axialen Richtung auf einer Endoberfläche des Halteelements für das zweite optische Element angeordnet ist.
Zusatzmerkmal 10. Unter dem Zusatzmerkmal 9 beschriebene kompakte optische Einheit, bei der das Halteelement für das zweite optische Element und das erste optische Element mit dem ersten reflektierenden Abschnitt von einem Abstandsstück gehalten werden, das parallel zueinander verlaufende Oberflächen aufweist.
Zusatzmerkmal 11. Unter einem der Zusatzmerkmale 9 oder 10 beschriebene kompakte optische Einheit, bei der eine geneigte Oberfläche des Halteelements für das zweite optische Element zum Halten des zweiten optischen Elements parallel zu einer Endoberfläche des Licht emittierenden Abschnitts verläuft.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das zweite optische Element vom zweiten Abstandsstück gehalten. Eine Oberfläche des zweiten Abstandsstücks und eine Endoberfläche des Licht emittierenden Abschnitts sind parallel. Außerdem werden das erste optische Element und das zweite optische Element parallel gehalten. Deshalb können eine optische Achse, die vom Licht emittierenden Abschnitt auf den ersten reflektierenden Abschnitt gerichtet ist, und eine optische Achse, die vom zweiten reflektierenden Abschnitt auf das optische Lichtsammlersystem gerichtet ist, parallel angeordnet werden. Daher kann ein äußerst präzises optisches System gebildet werden.
Zusatzmerkmal 12. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der der erste reflektierende Abschnitt in einem Teil der Linsen ausgebildet ist, die das optische Lichtsammlersystem bilden.
Zusatzmerkmal 13. Unter dem Zusatzmerkmal 12 beschriebene kompakte optische Einheit, bei der der erste reflektierende Abschnitt außerhalb eines brechenden Abschnitts in der Linse ausgebildet ist.
Zusatzmerkmal 14. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der ein Element zum Halten des lichtdurchlässigen Abschnitts und ein Element zum Halten des zweiten optischen Elements einstückig ausgebildet sind.
Bei der vorliegenden Erfindung sind ein Element zum Halten des Licht emittierenden Abschnitts und ein Element zum Halten des zweiten optischen Elements einstückig ausgebildet, daher kann die Parallelität zwischen einer Endoberfläche des Licht emittierenden Abschnitts und einer Oberfläche des zweiten Halteelements präzise eingehalten werden.
Zusatzmerkmal 15. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der der Licht emittierende Abschnitt im ersten optischen Element ungefähr orthogonal zur optischen Achse im optischen Lichtsammlersystem ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Licht emittierende Abschnitt im ersten optischen Element ungefähr orthogonal zur optischen Achse im optischen Lichtsammlersystem; deshalb kann ein Komafehler auf dem Gegenstand begrenzt werden.
Zusatzmerkmal 16. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der der Licht emittierende Abschnitt eine Lochblende ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Licht emittierende Abschnitt eine Lochblende; daher kann durch eine solche Struktur ein konfokales optisches System gebildet werden.
Zusatzmerkmal 17. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der der Licht emittierende Abschnitt eine Endoberfläche des Lichtwellenleiters ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der Licht emittierende Abschnitt eine Endoberfläche des Lichtwellenleiters; daher kann durch eine solche Struktur eine Punktstrahlerquelle gebildet werden.
Zusatzmerkmal 18. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der der Licht emittierende Abschnitt als ein Licht einführender Abschnitt dient.
Zusatzmerkmal 19. Unter einem der Zusatzmerkmale 16 bis 18 beschriebene kompakte optische Einheit, bei der das optische System in der optischen Einheit ein konfokales optisches System ist.
Zusatzmerkmal 20. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der eine die zweite reflektierende Oberfläche bildende Oberfläche und eine Endoberfläche des Licht emittierenden Abschnitts parallel sind.
Zusatzmerkmal 21. Unter einem der Zusatzmerkmale 9 bis 11 beschriebene kompakte optische Einheit, bei der eine Oberfläche des Halteelements für das zweite optische Element, auf der das zweite optische Element angeordnet ist, und eine Endoberfläche des Licht emittierenden Abschnitts fluchten.
Bei der vorliegenden Erfindung fluchten eine Oberfläche, auf der das zweite optische Element angeordnet ist, und eine Endoberfläche des Licht emittierenden Abschnitts; deshalb kann die Oberflächenbeschaffenheit verbessert werden, weil der Arbeitsgang zur Oberflächenbearbeiten einfacher wird.
Zusatzmerkmal 22. Kompakte optische Einheit gemäß der Erfindung, bei der die optische Einheit in einer Spitze des Endoskops angeordnet ist.
Zusatzmerkmal 23. Optische Abtastsonde, die mit der kompakten optischen Einheit gemäß der Erfindung und/oder wie in einem der Zusatzansprüche beschrieben auf einer Spitze einer optischen Abtastsonde ausgeführt ist, wobei die optische Abtastsonde flexibel in einen Kanal des Endoskops eingeführt werden kann.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind vorstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert worden. Es versteht sich, dass die Zeichnungen und deren detaillierte Beschreibung die Erfindung nicht auf die spezielle offenbarte Form beschränken sollen. Es versteht sich ebenfalls, dass sich die Erfindung auf alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen, die in den durch die Ansprüche definierten Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung fallen, erstrecken soll. Obwohl z. B. in der obigen Erklärung erläutert wird, dass das parallele Abstandsstück gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform und ein zylindrisches Abstandsstück gemäß der sechsten Ausführungsform einen Öffnungsabschnitt und einen eine Aussparung aufweisenden Abschnitt haben, ist es annehmbar, dass das Abstandsstück den eine Aussparung aufweisenden Abschnitt nicht hat, es sei denn, das Abstandsstück blockiert ein Lichtbündel, das dort hindurchgeht.
Ferner ist bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Position der optischen Achse des vom zweiten reflektierenden Abschnitt auf das optische Lichtsammlersystem gerichteten Lichtbündels nicht speziell definiert. Es ist jedoch beschrieben worden, dass ein als das erste optische Element bezeichnetes Element so gehalten wird, dass zwei Elemente den oberen Abschnitt des ersten optischen Elements bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sandwichartig umge ben. Ein solches Teil hat keine optische Funktion, daher kann es annehmbar sein, dass ein anderes optisches Element in einer Position angeordnet ist, die exzentrisch zu einem Zentrum des ersten optischen Elements ist, um einen gesamten Durchmesser der optischen Einheit kleiner zu machen (siehe 13B).
Ferner ist ein Element zum Bilden des Lichtwellenleiters 5 bei der ersten Ausführungsform nicht speziell definiert. Hier kann eine Einmodenfaser oder eine Multimodenfaser verwendet werden, sofern die Faser eine Eigenschaft für ein konfokales optisches System hat. Ferner ist es annehmbar, wenn eine Form des Licht reflektierenden Abschnitts polygonal ist. Bei der ersten Ausführungsform ist hier beschrieben worden, dass ein Antriebsverfahren für einen Abtastspiegel ein statisches elektrisches Antriebsverfahren durch Nutzung einer Kardanstruktur ist. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf solche Verfahren beschränkt; daher kann ein Verfahren angewendet werden, bei dem ein Galvanospiegel verwendet wird oder ein Spiegel, dessen Winkel durch eine magnetische Kraft gesteuert wird.
Außerdem bezieht sich bei der fünften Ausführungsform die Beschreibung auf einen Fall, in dem ein lichtdurchlässiger Abschnitt vorgesehen ist, der so ausgebildet ist, dass eine reflexionsverhindernde Beschichtung auf dem ersten optischen Element gebildet ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine solche Struktur beschränkt und es ist annehmbar, dass der lichtdurchlässige Abschnitt ein Öffnungsabschnitt ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform ist. Ferner ist bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, dass der Außendurchmesser des Abtastspiegel-Halteelements und des zylindrischen Abstandsstücks ungefähr gleich ist dem Innendurchmesser des Endoskopspitzenabschnitts. Es kann jedoch annehmbar sein, dass im Endoskopspitzenabschnitt Stufen ausgebildet sind und im Abtastspiegel-Halteelement und im zylindrischen Abstandsstück ein eine Aussparung aufweisender Abschnitt ausgebildet ist, um die Effizienz beim Zusammenbau der optischen Einheit zu verbessern.
Bei der vorliegenden Erfindung sind der lichtdurchlässige Abschnitt und der erste reflektierende Abschnitt im ersten optischen Element einstückig ausgebildet, deshalb kann ein größeres Element vorgesehen werden als in dem Fall, in dem nur ein Licht reflektierender Abschnitt vorgesehen ist. Ferner sind das erste optische Element und das zweite optische Element diagonal zum einfallenden Licht angeordnet, deshalb kann eine Rauschlichtzusammensetzung verringert werden, die verursacht wird, weil Licht an der Linsenoberfläche und einer reflektierenden Oberfläche reflektiert wird und zum Lichtwellenleiter im optischen System zurückkehrt.
Ferner sind bei der vorliegenden Erfindung das erste Abstandsstück, das zweite Abstandsstück und die Abdeckung zum Abdecken dieser Abstandsstücke vorgesehen, daher kann das optische System äußerst präzise zusammengebaut werden.
Bei der vorliegenden Erfindung dient ein Element zum Halten des zweiten optischen Elements als Element zum Halten eines Lichtwellenleiters, deshalb können die Elemente zum Bilden der optischen Einheit verringert werden, um die optische Einheit kleiner zu machen. Ferner ist eine Endoberfläche des Lichtwellenleiters diagonal geschliffen; deshalb kehrt eine Fresnel-Reflexion nicht zum Lichtwellenleiter zurück und das durch das reflektierte Licht verursachte Rauschen kann verringert werden. Außerdem ist die Richtung des von der Endoberfläche des Lichtwellenleiters emittierten Lichts parallel zur Richtung der optischen Achse, deshalb kann der Raum im Innern effizient genutzt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung sind das erste optische Element und das erste Abstandsstück einstückig ausgebildet, deshalb ist es möglich, die Elemente zum Bilden der optischen Einheit zu verringern und die Genauigkeit beim Zusammenbau zu erhöhen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Abstandsstückeinheit durch Befestigen des ersten optischen Elements, des ersten Abstandsstücks und des zweiten Abstandsstücks gebildet, deshalb können die Elemente zum Bilden der optischen Einheit verringert werden. Außerdem sind die Endoberflächen an beiden Enden des Abstandsstücks parallel, daher kann die Genauigkeit beim Zusammenbau verbessert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das erste optische Element größer ist als eine Gesamtfläche, die eine Fläche eines Lichtbündels enthält, das das erste optische Element passiert, und eine Fläche zum Reflektieren eines Lichtes im ersten reflektierenden Abschnitt; daher kann eine Oberflächenbeschaffenheit im ersten optischen Element verwirklicht werden, die für ein optisches System gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist der lichtdurchlässige Abschnitt im ersten optischen Element ein Öffnungsabschnitt, deshalb wird im Öffnungsabschnitt kein Licht reflektiert; daher kann ein optisches System verwirklicht werden, in dem ein Komafehler auf dem Gegenstand begrenzt ist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das eine zylindrische Form aufweisende Abstandsstück mit einer geneigten Oberfläche an einer Endoberfläche des Abstandsstücks versehen, die diagonal zur axialen Richtung angeordnet ist. Das Abstandsstück ist sandwichartig zwischen dem ersten optischen Element und dem optischen Lichtsammlersystem angeordnet. Das erste optische Element wird durch das eine zylindrische Form aufweisende Abstandsstück gehalten. Deshalb können das erste optische Element und das optische Lichtsammlersystem stabil gehalten werden.
Bei der vorliegenden Erfindung weist die Lichtsammellinse den ersten reflektierenden Abschnitt auf, daher kann die Positionsgenauigkeit des ersten reflektierenden Abschnitts und des optischen Lichtsammlersystems verbessert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der zweite reflektierende Abschnitt gemäß einer Antriebskraft verschwenkt, die durch einen außerhalb desselben angeordneten Ansteuerabschnitt angewendet wird, deshalb kann ein Abtastabschnitt zum Sammeln des Lichts auf dem Gegenstand horizontal (XY-Richtung) bewegt werden, wenn der zweite Licht reflektierende Abschnitt horizontal verschwenkt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Potential am Abdeckelement so eingestellt, dass es ein Referenzpotential ist, daher kann ein durch magnetische Wellen verursachtes Rauschen beseitigt werden, daher kann das zweite optische Element stabil verwendet werden.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Ansteuersignalverdrahtungen über die Widerstände mit den Referenzpotentialverdrahtungen verbunden, deshalb wird eine elektrische Ladung über die Widerstände entladen, selbst wenn ein Potentialunterschied durch die statische Elektrizität auftritt. Deshalb gibt es keinen Fall, in dem die Verdrahtung des zweiten optischen Elements verschlechtert wird.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein kompaktes optisches System äußerst präzise zusammenzubauen, daher kann das optische System in einen Kanal mit einem kleinen Durchmesser im Endoskop eingeführt werden. Ferner kann das Körperinnere eines Patienten bei einer großen Vergrößerung beobachtet werden. Ferner besteht ein Vorteil, weil der Schmerz, den der Patient fühlt, wenn das Endoskop in den Patienten eingeführt wird, gelindert werden kann.
Wie oben erläutert, ist bei der vorliegenden Erfindung das optische Element diagonal zum einfallenden Licht angeordnet. Der herkömmliche Nachteil kann verhindert werden, weil verhindert wird, dass ein Licht, das an der reflektierenden Oberfläche, die auf der Oberfläche der Linse oder einer Glasplatte im optischen System angeordnet ist, reflektiert wird, als Rauschen zum Lichtwellenleiter zurückkehrt. Daher besteht ein Vorteil, weil das optische System gebildet werden kann, das eine Information mit hohem Rauschabstand liefern kann. Ferner hat ein Teil des optischen Elements eine Mehrzahl Funktionen, deshalb ist es möglich, eine kompakte optische Einheit herzustellen, die Effizienz beim Zusammenbauen zu verbessern und das optische System äußerst präzise zu bilden.

Claims

Kompakte optische Einheit mit: einem Licht emittierenden Abschnitt (5) zum Emittieren von Licht; einem ersten optischen Element mit einem ersten reflektierenden Abschnitt (11d) zum Reflektieren des vom Licht emittierenden Abschnitt (5) emittierten Lichtes; einem zweiten optischen Element (12) mit einem zweiten reflektierenden Abschnitt (12a), das so angeordnet ist, dass es zum ersten optischen Element weist; und einem optischen Lichtsammlersystem (16d) zum Sammeln des Lichts, bei der der erste reflektierende Abschnitt (11d) und der zweite reflektierende Abschnitt (12a) so angeordnet sind, dass sie diagonal zu einer optischen Achse des auf den ersten reflektierenden Abschnitt (11d) und den zweiten reflektierenden Abschnitt (12a) einfallenden Lichtes liegen; und dadurch gekennzeichnet, dass der erste reflektierende Abschnitt (11d) direkt am Außenumfang einer Linsenoberfläche des optischen Lichtsammlersystems (16d) angeordnet ist, wobei die Linsenoberfläche zum zweiten optischen Element (12) weist.
Kompakte optische Einheit nach Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Element (13) zum Haltern des zweiten optischen Elements (12); ein Abstandsstück (15b) zum Positionieren des optischen Lichtsammlersystems (16d) und des Elements (13) in der kompakten optischen Einheit; und ein Abdeckelement zum Abdecken der Außenseite des Abstandsstücks (15b).
Kompakte optische Einheit nach Anspruch 2, bei der: der Licht emittierende Abschnitt eine Spitze des Lichtwellenleiters ist; das Element (13) den Lichtwellenleiter in einer Richtung diagonal zur axialen Richtung einer Außenform des Elements (13) fixiert.
Kompakte optische Einheit nach Anspruch 1, bei der das erste optische Element größer ist als die Gesamtfläche, die eine Fläche eines Lichtbündels enthält, das das erste optische Element überträgt, und eine Fläche zum Reflektieren des Lichtes im ersten reflektierenden Abschnitt (11d).
Kompakte optische Einheit nach Anspruch 1, bei der der zweite reflektierende Abschnitt (12a) durch einen außerhalb desselben angeordneten Antriebsabschnitt verschwenkt wird.
Kompakte optische Einheit nach Anspruch 2, bei der: das zweite optische Element (12) mit einer Referenzpotentialverdrahtung verbunden ist, die ein Referenzpotential für einen Ansteuerabschnitt liefert, der den zweiten reflektierenden Abschnitt (12a) treibt, und einer Verdrahtung für ein X-Achsenansteuersignal sowie einer Verdrahtung für ein Y-Achsenansteuersignal, die eine Treiberspannung an jede Achse liefern; und das Abdeckelement mit der Referenzpotentialverdrahtung verbunden ist.
Optische Abtastsonde, die mit der kompakten optischen Einheit gemäß Anspruch 6 auf einer Spitze einer optischen Abtastsonde ausgeführt ist, bei der die Verdrahtung für ein X-Achsenansteuersignal sowie die Verdrahtung für ein Y-Achsenansteuersignal miteinander über die Referenzpotentialverdrahtung und einen Widerstand verbunden sind.
Optische Abtastsonde, die mit der kompakten optischen Einheit gemäß Anspruch 6 auf einer Spitze einer optischen Abtastsonde ausgeführt ist, wobei die optische Abtastsonde flexibel in einen Kanal in einem Endoskop eingeführt werden kann.