(57)【要約】【課題】可動部の厚み方向において段差部を設けることなく、光スキャナにおける走査角度の正負を特定することが望ましい。【解決手段】被走査対象に照射される第１の光と、第２の光とを出射する光源部と、第１の光と、第２の光とを反射する光走査部と、第２の光を受光する光検出部と、光走査部における反射部の予め定められた領域と検出部とにより形成される静電容量であって、光走査部の反射部の傾斜角度に対応して変化する静電容量の変化と、第２の光に応じた光検出部の出力とに基づいて、反射部の状態を検出する状態検出部とを備える、光走査装置を提供する。【選択図】図１
2019032470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被走査対象に照射される第１の光と、第２の光とを出射する光源部と、
前記第１の光と、前記第２の光とを反射する光走査部と、
前記第２の光を受光する光検出部と、
前記光走査部における反射部の予め定められた領域と検出部とにより形成される静電容量であって、前記光走査部の前記反射部の傾斜角度に対応して変化する前記静電容量の変化と、前記第２の光に応じた前記光検出部の出力とに基づいて、前記反射部の状態を検出する状態検出部と
を備える、光走査装置。
【請求項２】
前記光検出部は、前記光走査部が前記光検出部において前記第２の光を走査する走査長さの少なくとも一部に設けられた光電変換素子を有する
請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記光電変換素子は、受光面が前記走査長さ以上の長さを有する線状の光電変換素子である
請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光電変換素子は、前記走査長さの中心位置から予め定められた距離だけ離間した位置に設けられ、受光面が点状の光電変換素子である
請求項２に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記状態検出部は、前記光検出部の出力に基づいて、前記反射部における反射面と予め定められた平面との成す走査角度を補正する
請求項３または４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記静電容量を電圧信号に変換する容量電圧変換部をさらに備え、
前記容量電圧変換部は、前記光検出部の出力に基づいて、前記容量電圧変換部が出力する電圧信号を大きくするよう補正する
請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記状態検出部は、前記光検出部の出力に基づいて、前記反射部における反射面と予め定められた平面との成す走査角度の正負を補正する
請求項１から６のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記第１の光と前記第２の光とは、前記反射部の異なる位置に入射する
請求項１から７のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記光走査部に入射する前に、前記第１の光と、前記第１の光の波長とは異なる波長を有する前記第２の光とを光路上において重ね合わせる光結合部をさらに備える
請求項１から７のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記第１の光と前記第２の光とを分離して、前記第１の光を前記被走査対象に入射させ、前記第２の光を前記光検出部に入射させる光分離部をさらに備える請求項１から９のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記光走査部から反射された光のうち、前記第１の光および前記第２の光を反射する第１の光学部材と、
前記第１の光学部材からそれぞれ反射された前記第１の光および前記第２の光を反射する追加の光走査部と
をさらに備え、
前記光分離部は、前記追加の光走査部から反射された光のうち、前記第１の光を前記被走査対象に入射させ且つ前記第２の光を前記光検出部に入射させる
請求項１０に記載の光走査装置。
【請求項１２】
前記光走査部から反射された光のうち、前記第２の光の一部を透過し、前記第２の光における前記一部以外の部分と前記第１の光とを反射する第２の光学部材と、
前記第２の光学部材からそれぞれ反射された前記第１の光および前記第２の光を反射する追加の光走査部と、
追加の光検出部と、
前記追加の光走査部から反射された光のうち、前記第１の光を前記被走査対象に入射させ且つ前記第２の光を前記追加の光検出部に入射させる第３の光学部材と
をさらに備え、
前記第２の光学部材を透過した前記第２の光の前記一部が、前記光検出部に入射する
請求項１から９のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記光源部は、前記第１の光を出射する間、前記第２の光を出射し続ける
請求項１から１２のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記光走査部と、前記光検出部とは同一基板上に設けられる
請求項１から１３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１５】
光走査部の使用時間の長さに応じて、前記光源部から出射される前記第２の光の強度を高くする
請求項１から１４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の光走査装置を有する、計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置および計測器に関する。
【０００２】
従来、マイクロミラーに設けられた回動部の変位を、マイクロミラーに設けられた櫛歯部間の容量の変化に応じた電圧により検出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、支持梁を挟んで設けられた第１の容量素子および第２の容量素子を有する光走査装置において、第１の容量素子の静電容量が最大となる可動部の変位量と、第２の容量素子の静電容量が最大となる可動部の変位量とが異なること知られている。但し、この場合、可動部の厚み方向において段差部を設ける必要がある（例えば、特許文献２参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開２００５−２０８２５１号公報
［特許文献２］  特開２００４−２４５８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
可動部の厚み方向において段差部を設けることなく、光スキャナにおける走査角度の正負（＋θ度であるのか、または、−θ度であるのか）を特定することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、光走査装置を提供する。光走査装置は、光源部と、光走査部と、光検出部と、状態検出部とを備えてよい。光源部は、第１の光と、第２の光とを出射してよい。第１の光は、被走査対象に照射されてよい。光走査部は、第１の光と第２の光とを反射してよい。光検出部は、第２の光を受光してよい。状態検出部は、静電容量の変化と、第２の光に応じた光検出部の出力とに基づいて、反射部の状態を検出してよい。静電容量は、光走査部における反射部の予め定められた領域と検出部とにより形成されてよい。静電容量は、光走査部の反射部の傾斜角度に対応して変化してよい。
【０００５】
光検出部は、光電変換素子を有してよい。光電変換素子は、光走査部が光検出部において第２の光を走査する走査長さの少なくとも一部に設けられてよい。
【０００６】
光電変換素子は、受光面が走査長さ以上の長さを有する線状の光電変換素子であってよい。これに代えて、光電変換素子は、受光面が点状の光電変換素子であってもよい。受光面が点状の光電変換素子は、走査長さの中心位置から予め定められた距離だけ離間した位置に設けられてよい。
【０００７】
状態検出部は、光検出部の出力に基づいて、走査角度を補正してよい。走査角度は、反射部における反射面と予め定められた平面との成す角度であってよい。
【０００８】
光走査装置は、容量電圧変換部をさらに備えてよい。容量電圧変換部は、静電容量を電圧信号に変換してよい。容量電圧変換部は、光検出部の出力に基づいて、容量電圧変換部が出力する電圧信号を大きくするよう補正してよい。
【０００９】
状態検出部は、光検出部の出力に基づいて、走査角度の正負を補正してよい。走査角度は、反射部における反射面と予め定められた平面との成す角度であってよい。
【００１０】
第１の光と第２の光とは、反射部の異なる位置に入射してもよい。
【００１１】
光走査装置は、光結合部をさらに備えてよい。光結合部は、光走査部に入射する前に、第１の光と第２の光とを光路上において重ね合わせてよい。第２の光は、第１の光の波長とは異なる波長を有してよい。
【００１２】
光走査装置は、光分離部をさらに備えてよい。光分離部は、第１の光と第２の光とを分離して、第１の光を被走査対象に入射させ、第２の光を光検出部に入射させてよい。
【００１３】
光走査装置は、第１の光学部材と、追加の光走査部とをさらに備えてよい。第１の光学部材は、光走査部から反射された光のうち、第１の光および第２の光を反射してよい。追加の光走査部は、第１の光学部材からそれぞれ反射された第１の光および第２の光を反射してよい。光分離部は、追加の光走査部から反射された光のうち、第１の光を被走査対象に入射させ且つ第２の光を光検出部に入射させてよい。
【００１４】
第１の光学部材と追加の光走査部とをさらに備えることに代えて、光走査装置は、第２の光学部材と、追加の光走査部と、追加の光検出部と、第３の光学部材とをさらに備えてよい。第２の光学部材は、光走査部から反射された光のうち、第２の光の一部を透過し、第２の光における一部以外の部分と第１の光とを反射してよい。追加の光走査部は、第２の光学部材からそれぞれ反射された第１の光および第２の光を反射してよい。第３の光学部材は、追加の光走査部から反射された光のうち、第１の光を被走査対象に入射させ且つ第２の光を追加の光検出部に入射させてよい。第２の光学部材を透過した第２の光の一部が、光検出部に入射してよい。
【００１５】
光源部は、第１の光を出射する間、第２の光を出射し続けてよい。
【００１６】
光走査部と、光検出部とは同一基板上に設けられてよい。
【００１７】
光走査部の使用時間の長さに応じて、光源部から出射される第２の光の強度を高くしてよい。
【００１８】
本発明の第２の態様においては、光走査装置を有する計測器を提供する。
【００１９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態における光走査装置２００の概要を示す図である。
【図２】光スキャナ３０およびＣＶ変換部７０を示す図である。
【図３】（ａ）は反射部３２の状態の例を示し、（ｂ）は傾斜角度θと静電容量ＣＭとの関係を示し、（ｃ）は傾斜角度θの時間変化を示し、（ｄ）は静電容量ＣＭの時間変化を示す。
【図４】（ａ）は１次元ＰＳＤ６１の上面図であり、（ｂ）は１次元ＰＳＤ６１の断面図である。
【図５】（ａ）は傾斜角度θの時間変化を示し、（ｂ）は光検出部６０における光量重心ｇＺの位置の時間変化を示し、（ｃ）はＣＶ変換部７０における出力電圧の時間変化を示す。
【図６】第１実施形態の第１変形例である光走査装置２１０を示す図である。
【図７】第１実施形態の第２変形例である光走査装置２２０を示す図である。
【図８】光検出部６０の変形例である、受光面６２が点状の光電変換素子６８を示す図である。
【図９】（ａ）は傾斜角度θの時間変化を示し、（ｂ）は走査角度±θＡで反射面３３が振動する場合における光検出部６０の出力電流を示し、（ｃ）は走査角度±θＢで反射面３３が振動する場合における光検出部６０の出力電流を示す。
【図１０】第２実施形態における光走査装置２３０の概要を示す図である。
【図１１】第３実施形態における光走査装置２４０の概要を示す図である。
【図１２】第３実施形態の変形例である光走査装置２５０を示す図である。
【図１３】第４実施形態における光走査装置２６０の概要を示す図である。
【図１４】第４実施形態の変形例である光走査装置２７０を示す図である。
【図１５Ａ】光スキャナ１３０においてレーザー光がＸ‐Ｚ平面方向に広がった第５実施形態を示す図である。
【図１５Ｂ】スクリーン３００における第１の光１３の走査範囲を示す図である。
【図１６】第６実施形態である光走査装置２８０を示す図である。
【図１７】第７実施形態である光走査装置２９０を示す図である。
【図１８】第８実施形態における共焦点顕微鏡システム５００を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２２】
図１は、第１実施形態における光走査装置２００の概要を示す図である。本例のＺ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に直交する軸である。本例のＸ、ＹおよびＺ軸は、右手系を構成する。Ｘ、ＹおよびＺ軸は、光走査装置２００等の相対的な方向を示すために用いられる。Ｙ軸方向は、必ずしも重力方向と平行でなくてよい。本明細書において、Ｙ軸方向と平行な方向を指す表現として「上」よおび「下」等を用いるが、これらの用語もまた重力方向における上下方向に限定されない。
【００２３】
光走査装置２００は、窓部９８から被走査対象へ第１の光１３を照射し、被走査対象を第１の光１３で走査する機能を有してよい。本例の被走査対象は、スクリーン３００である。本例の光走査装置２００は、光源部１０と、光結合部２０と、光スキャナ３０と、ダイクロイックミラー５０と、光検出部６０と、ＣＶ変換部７０と、配線基板７９と、走査角度出力部８０と、制御部９０と、交流電源部９２と、直流電源部９４とを含む。
【００２４】
本例の光源部１０は、第１の光１３を出射する第１の光源１１と、第２の光１４を出射する第２の光源１２とを含む。本例の第１の光１３および第２の光１４は、互いに異なる波長を有するレーザー光である。例えば、第１の光１３は波長帯域４５０ｎｍ以上４９５ｎｍ以下の光であり、第２の光１４は波長帯域７５０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下の光である。ただし、これは一例であり、第１の光１３および第２の光１４の波長帯域は当該範囲に限定されない。
【００２５】
本例のコンバイナ２２およびコンバイナ２４は、光結合部の一例である。本例において、第１の光１３は、コンバイナ２２により反射され、コンバイナ２４に入射する。コンバイナ２２は、第１の光１３を反射するミラーであってよい。本例において、コンバイナ２４は第２の光１４を反射し、かつ、第１の光１３を透過させる。これにより、第１の光１３と第２の光１４とが光スキャナ３０に入射する前に、両者を光路上において重ね合わせられる。本例においては、第１の光１３および第２の光１４を反射部３２の表面における一点（一箇所のスポット）に当てることができるので、第１の光１３および第２の光１４を反射部３２の表面の異なる位置に当てる場合に比べて、光学系の設計および組み立てが比較的容易である。
【００２６】
本例において、第１の光１３および第２の光１４の両方は、光スキャナ３０で反射された後、ダイクロイックミラー５０で分離される。本例のダイクロイックミラー５０は、光分離部の一例である。本例のダイクロイックミラー５０は、光スキャナ３０から各々反射された第１の光１３と第２の光１４とを分離する。本例のダイクロイックミラー５０は、第１の光１３をスクリーン３００に入射させ、第２の光１４を光検出部６０に入射させる。
【００２７】
詳細については後述するが、光検出部６０および第２の光１４は、光スキャナ３０の走査角を補正するために用いられてよい。光検出部６０は、第２の光１４を受光して光電変換することにより、第２の光１４の強度に応じた電流信号を走査角度出力部８０へ出力してよい。
【００２８】
本例においては、第１の光１３と第２の光１４とを用いるので、スクリーン３００を走査するための第１の光１３の強度と、走査角の補正をするための第２の光１４の強度とを個別に調節することができる点が有利である。これにより、例えば、スクリーン３００をより高い強度の第１の光１３で走査し、かつ、光検出部６０へ入射する第２の光１４の強度は一定とすることができる。例えば、画像または動画をスクリーン３００に表示する場合に、第１の光１３の強度は調整するが、第２の光１４の強度を一定にする。
【００２９】
なお、１種類のみの波長帯域の光をビームスプリッタにより分離することにより一部をスクリーン３００に入射させ且つ残りを光検出部６０に入射させる他の例においては、被走査対象へ照射される光の強度を下げると、光検出部６０へ入射する光の強度も付随して低下することになる。この場合、光検出部６０へ入射する光の強度が光検出部６０における測定可能範囲外となる問題があるが、本例ではこの問題を解消することができる。
【００３０】
本例の光スキャナ３０は、光走査部の一例である。本例の光スキャナ３０は、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）の一例である。光スキャナ３０は、サイズの微小さゆえに、マイクロミラーおよびマイクロスキャナ等とも呼ばれる。光スキャナ３０は、反射部３２と、反射部３２を揺動させるように駆動する駆動部３４と、駆動部３４を支持する基体部３６とを含んでよい。
【００３１】
本例の反射部３２は、その最表面に、第１の光１３および第２の光１４を反射する反射面３３を有する。また、本例の反射部３２は、本体部と、Ｘ軸方向において揺動可能に本体部を支持する軸部４２と、本体部上に形成されて反射面３３として機能する約１００ｎｍの厚みのアルミニウム（Ａｌ）膜とを有する。反射部３２は、軸部４２を中心として比較的小さな揺動角度で高速に揺動する（即ち、振動する）。なお、本例の軸部４２は、反射部３２の揺動に伴い捻じれる、いわゆる捻じり棒ばね（ｔｏｒｓｉｏｎ  ｂａｒ）である。
【００３２】
駆動部３４は電圧値ＶＡの交流電源部９２に接続し、反射部３２は電圧値ＶＢの直流電源部９４に接続してよい。なお、交流電源部９２は、可変交流電源であってよい。駆動部３４と反射部３２とは微小ギャップを介して電気的に絶縁されており、両者の間には各電源部により供給された電荷に応じたクーロン力（静電力または静電引力ともいう）が生じてよい。本例の駆動部３４は基体部３６等を介して配線基板７９に固定されており、反射部３２は駆動部３４に対して相対的に揺動する。
【００３３】
本例の反射部３２および反射面３３は、Ｘ‐Ｚ面に平行な平面に対して最大で｜±θＭ｜度傾くように揺動する。また、本例においては、任意の時間において反射部３２または反射面３３とＸ‐Ｚ面に平行な平面とが成す角度を傾斜角度θと表す。これに対して、反射部３２または反射面３３における傾斜角度θの大きさの最大値をθＭと表す。つまり、‐θＭ≦傾斜角度θ≦θＭである。また、本例において、反射部３２または反射面３３の傾斜角度θＭを、走査角度と称する。走査角度は、走査角の角度の大きさでもある。なお、本例において、反射部３２の傾斜角度θは反射面３３の傾斜角度θと等しい。それゆえ、本例においては両者を区別しないが、通常、傾斜角度θは反射面３３の傾斜角度θを意味するとしてよい。
【００３４】
光スキャナ３０は、例えばＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板をエッチングすることにより形成することができる。例えば、第１の単結晶シリコン層、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）層および第２の単結晶シリコン層を有するＳＯＩ基板を、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）により微細加工することにより、光スキャナ３０を形成することができる。一例において、反射部３２、駆動部３４および軸部４２は、第１の単結晶シリコン層を加工することにより形成されてよい。基体部３６は、第２の単結晶シリコン層を加工することにより形成されてよい。少なくとも反射部３２の直下に位置する二酸化シリコン層および第２の単結晶シリコン層は、全て除去されてよい。なお、駆動部３４と基体部３６との間には、二酸化シリコン層が残存してよい。
【００３５】
本例のＣＶ変換部７０は、容量電圧変換部の一例である。本例のＣＶ変換部７０は、チャージアンプ回路である。ＣＶ変換部７０は、静電容量ＣＭを電圧信号に変換する機能を有してよい。後述するように、静電容量ＣＭは、反射部３２における予め定められた領域３７と検出部３８とにより形成されてよい。静電容量ＣＭは、反射部３２の傾斜角度θに応じで変化してよい。本例のＣＶ変換部７０は、傾斜角度θの変化を電流信号として光スキャナ３０から受け取り、これを電圧信号に変換して走査角度出力部８０に出力する。
【００３６】
なお、光スキャナ３０およびＣＶ変換部７０は、同一の配線基板７９上に近接して設けられる。例えば、光スキャナ３０およびＣＶ変換部７０は数ｍｍ以内に近接して設けられる。これにより、光スキャナ３０およびＣＶ変換部７０を別の基板上に離間して設ける場合に比べて、光スキャナ３０から出力される電流信号にノイズが乗る可能性を低減することができるので、傾斜角度θの検出精度を向上させることができる。
【００３７】
本例の走査角度出力部８０は、状態検出部の一例である。走査角度出力部８０は、光検出部６０からの電流信号と、静電容量ＣＭの変化に対応するＣＶ変換部７０からの電圧信号とに基づいて、反射部３２の状態を検出してよい。反射部３２の傾斜角度θは、反射部３２の状態の一例である。つまり、走査角度出力部８０は、任意の時刻における反射部３２の傾斜角度θ（走査角度θＭを含む）を検出してよい。
【００３８】
さらに、本例の走査角度出力部８０は、光検出部６０からの電流信号のみに基づいて、傾斜角度θ（走査角度θＭを含む）を検出することもできる。また、本例の走査角度出力部８０は、光検出部６０からの電流信号のみに基づいて、反射部３２がＸ‐Ｚ面に平行な平面に対して「反時計回り」に進んだ傾斜角度＋θを有するのか、または、「時計回り」に進んだ傾斜角度−θを有するのかを検出することもできる。なお、傾斜角度の正負（即ち、傾斜方向）も、反射部３２の状態の一例である。
【００３９】
制御部９０は、走査角度出力部８０からの情報に基づいて、第１の光源１１および第２の光源１２の出力と、交流電源部９２の電圧値ＶＡとの少なくともいずれかを制御してよい。制御部９０は、走査角度θＭを一定に保つべく、電圧値ＶＡの大きさを増加または減少させてよい。また、制御部９０は、適切な光の強度でスクリーン３００を走査するべく、第１の光源１１のレーザー光の出力を増加または減少させてよい。
【００４０】
さらに、制御部９０は、光検出部６０において光の強度に対して光電変換される電荷の量が直線性を有するように、第２の光１４の強度を増加または減少させてよい。より好ましくは、制御部９０は、第２の光１４におけるガウシアン強度分布のピークが、前述の直線性を実現する光の強度の範囲の上限値と下限値との中央値となるように、第２の光１４の強度を調節してよい。
【００４１】
また、制御部９０は、光スキャナ３０の使用時間の長さに応じて、光源部１０から出射される第２の光１４の強度を高くしてもよい。なお、光源部１０がレーザー光を出射する本例において、光の強度とは、例えば、単位面積・単位時間当たりのエネルギー［Ｗ／ｃｍ２］である。例えば、１年以上使用すると反射面３３であるアルミニウム膜が部分的に剥げる場合があり、これにより光スキャナ３０から出射されるレーザー光の強度が弱くなる場合がある。光スキャナ３０の使用時間に応じてレーザー光の強度を上げることにより、レーザー光の強度を制御しない場合に比べて、光検出部６０に入射する光の強度を一定に保つことができる。
【００４２】
図２は、光スキャナ３０およびＣＶ変換部７０を示す図である。光スキャナ３０およびＣＶ変換部７０を破線の枠で囲んで示す。理解を容易にすることを目的として、光スキャナ３０についてはＸ、ＹおよびＺ軸と共に上面図を示し、ＣＶ変換部７０については回路図を示す。
【００４３】
本例において、反射部３２の本体部および反射面３３は、上面視において矩形形状である。本例の反射部３２は、本体部のＺ軸方向の両端部に設けられ且つＸ軸方向において互いに離間して設けられた複数の櫛歯３１‐１および３１‐２を含む。また、本例において、反射部３２および固定部４０‐１はＸ軸方向において軸部４２‐１を介して接続され、反射部３２および固定部４０‐２はＸ軸方向において軸部４２‐２を介して接続される。
【００４４】
本例の光スキャナ３０は、軸部４２に対して線対称な位置に、一対の駆動部３４‐１および３４‐２と、一対の検出部３８‐１および検出部３８‐３ならびに一対の検出部３８‐２および検出部３８‐４を有する。本例において、駆動部３４‐１、検出部３８‐１および検出部３８‐２は、反射部３２の＋Ｚ方向に対向する。また、駆動部３４‐２、検出部３８‐３および検出部３８‐４は、反射部３２の−Ｚ方向に対向する。Ｘ軸方向において、検出部３８‐１および検出部３８‐２は駆動部３４‐１を挟み、検出部３８‐３および検出部３８‐４は駆動部３４‐２を挟む。
【００４５】
本例における駆動部３４‐１および駆動部３４‐２の各々は、Ｚ軸方向に突出する櫛歯３５‐１および３５‐２を有する。また、本例における検出部３８‐１から３８‐４の各々も、Ｚ軸方向に突出する櫛歯３９‐１から３９‐４を有する。櫛歯３５および櫛歯３９は、反射部３２の櫛歯３１とかみ合うように配置されてよい。本例において、櫛歯３５および櫛歯３９の各々は、微小ギャップ空間を形成するように、反射部３２の矩形の端部と反射部３２の櫛歯３１とから離間する。
【００４６】
また、本例において、反射部３２の櫛歯３１および本体部には、電圧値ＶＢが印加される。また、本例の駆動部３４の櫛歯３５および本体部には、電圧値ＶＡが印加される。このようにして、反射部３２の予め定められた領域３７‐１から３７‐４と検出部３８‐１から３８‐４とにより、静電容量ＣＭが形成される。静電容量ＣＭは、反射部３２の揺動に応じて、変化してよい。
【００４７】
本例において、全ての検出部３８は互いに電気的に接続し、ＣＶ変換部７０の増幅器７２の反転入力端子（−）に電気的に接続する。本例において、静電容量Ｃ１（領域３７‐１と検出部３８‐１とにより形成される）から静電容量Ｃ４（領域３７‐４と検出部３８‐４とにより形成される）は、反射部３２の揺動に応じて同様に変化する。また、本例において、静電容量ＣＭは静電容量Ｃ１からＣ４の和であり（ＣＭ＝Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃ４）、ＣＶ変換部７０は各静電容量Ｃ１からＣ４の変化の和を、ΔＣＭとして検出することができる。これにより、例えば１つの静電容量Ｃ１のみの変化を検出する場合に比べて、ノイズ耐性を向上させることができる。
【００４８】
反射部３２と検出部３８との間の電位差は所定の値であってよく、本例において当該電位差はＶＭであるとする。これに対して、反射部３２の揺動に伴い静電容量ＣＭは変化する。本例においては、静電容量ＣＭの変化量をΔＣＭと表す。静電容量ＣＭの変化に対応して、静電容量ＣＭに蓄積される電荷量ＱＭが変化する。本例においては、電荷量ＱＭの変化をΔＱＭと表す。反射部３２の傾斜角度θの変化はΔＱＭに変換され、単位時間当たりのΔＱＭが電流信号ＩＩＮとして増幅器７２の反転入力端子（−）に入力される。
【００４９】
本例のＣＶ変換部７０は、電流信号ＩＩＮを電圧信号ＶＯＵＴに変換するチャージアンプ回路である。本例のＣＶ変換部７０は、増幅器７２と、増幅器７２に各々並列に接続されるコンデンサ７６および抵抗器７４とを有する。増幅器７２は、非反転入力端子（＋）と、反転入力端子（−）と、出力端子７８とを有する。非反転入力端子（＋）は電気的に接地されてよい。
【００５０】
本例において、抵抗器７４の一端は反転入力端子（−）に電気的に接続され、他端は出力端子７８に電気的に接続される。抵抗器７４は、ＭΩからＧΩ程度の高い抵抗値を有してよい。本例の抵抗器７４は、１ＧΩの抵抗値を有する。抵抗器７４は、電流信号ＩＩＮの直流成分を通過させることなく、かつ、増幅器７２のネガティブフィードバック経路として機能することができる。なお、反転入力端子（−）と非反転入力端子（＋）とは仮想接地されているので、検出部３８は接地電位であると見なしてもよい。
【００５１】
本例において、コンデンサ７６の一端は反転入力端子（−）に電気的に接続され、他端は出力端子７８に電気的に接続される。本例において、コンデンサ７６の静電容量Ｃｆは変化せず、一定である。それゆえ、電流信号ＩＩＮにより電荷がチャージ／ディスチャージされると、コンデンサ７６の電荷量Ｑｆが変化する。本例においては、電荷量Ｑｆの変化をΔＱｆと表す。ΔＱｆに応じてコンデンサ７６における電圧Ｖｆが変化する。本例においては、電圧Ｖｆの変化をΔＶｆと表す。これにより、電流信号ＩＩＮは電圧信号ＶＯＵＴに変換される。ただし、当該説明はＶＯＵＴについての定性的な説明である。
【００５２】
増幅器７２の出力端子７８から出力される電圧信号ＶＯＵＴは、増幅器７２における抵抗器７４のＲｆおよびコンデンサ７６の静電容量Ｃｆ、静電容量ＣＭ、直流電源部９４の電圧値ＶＢを用いて、定量的には［数１］で表される。ただし、ｊは虚数単位であり、ωは周期的に変化する静電容量ＣＭの周波数である。
［数１］
ＶＯＵＴ＝（−ｊωＲｆＶＢＣＭ）／（１＋ｊωＣｆＲｆ）
【００５３】
なお、増幅器７２における利得Ｇは、［数１］を変形することにより［数２］で表される。
［数２］
Ｇ＝｜ＶＯＵＴ／ＣＭ｜＝ωＲｆ｜ＶＢ｜／｛１＋（ωＣｆＲｆ）２｝１／２
【００５４】
ここで、ωが十分高く、ωＣｆＲｆが１よりも十分に大きい場合には、利得Ｇは［数３］に近似することができる。なお、［数３］において「≒」は、近似であることを意味する。Ｃｆは一定であるので、ＶＢが一定であれば、利得Ｇは一定となる。
［数３］
Ｇ≒｜ＶＢ｜／Ｃｆ
【００５５】
図３の（ａ）は、反射部３２の状態の例を示す。図３の（ａ）の左側は、反射面３３がＸ‐Ｚ面に平行な平面に対して「時計回り」に進んだ傾斜角度θ＝−θＭの状態を示す。θ＝−θＭの状態において、反射部３２における櫛歯３１‐１の下部と検出部３８‐１の櫛歯３９‐１の上部とはＸ軸方向において部分的に重なってよく、櫛歯３１‐２の上部と櫛歯３９‐３の下部とはＸ軸方向において部分的に重なってよい。θ＝−θＭの状態において、静電容量ＣＭは最小となる。
【００５６】
また、図３の（ａ）の右側は、反射面３３がＸ‐Ｚ面に平行な平面に対して「反時計回り」に進んだ傾斜角度θ＝＋θＭの状態を示す。θ＝＋θＭの状態において、反射部３２における櫛歯３１‐１の上部と検出部３８‐１の櫛歯３９‐１の下部とはＸ軸方向において部分的に重なってよく、櫛歯３１‐２の下部と櫛歯３９‐３の上部とはＸ軸方向において部分的に重なってよい。θ＝＋θＭの状態においても、静電容量ＣＭは最小となる。
【００５７】
さらに、図３の（ａ）の中央は、反射面３３がＸ‐Ｚ面に平行である傾斜角度θ＝０の状態を示す。θ＝０の場合に、櫛歯３１と櫛歯３９とのＸ軸方向における重なり面積が最大になるので、静電容量ＣＭは最大となる。
【００５８】
図３の（ｂ）は、傾斜角度θと静電容量ＣＭとの関係を示す。横軸は傾斜角度θを示し、縦軸は静電容量ＣＭを示す。Ｐ１からＰ５の各々は、時刻ｔ１からｔ５に対応する傾斜角度θおよび静電容量ＣＭを示す。Ｐ１からＰ５は、図３の（ｃ）および（ｄ）におけるｔ１からｔ５にそれぞれ対応する。上述のように、θ＝０（Ｐ１、Ｐ３およびＰ５）の場合に静電容量ＣＭは最大となり、θ＝±θＭ（Ｐ２およびＰ４）の場合に静電容量ＣＭは最小となる。
【００５９】
図３の（ｃ）は、傾斜角度θの時間変化を示す。横軸は傾斜角度θであり、縦軸は時間ｔである。本例の傾斜角度θは、θ＝０（時刻ｔ１）→θ＝＋θＭ（時刻ｔ２）→θ＝０（時刻ｔ３）→θ＝−θＭ（時刻ｔ４）→θ＝０（時刻ｔ５）と変化する。
【００６０】
図３の（ｄ）は、静電容量ＣＭの時間変化を示す。横軸は時間ｔであり、縦軸は静電容量ＣＭである。本例の静電容量ＣＭは、最大（時刻ｔ１）→最小（時刻ｔ２）→最大（時刻ｔ３）→最小（時刻ｔ４）→最大（時刻ｔ５）と変化する。ただし、本例において、静電容量ＣＭの周期は傾斜角度θの周期の半分であるので、静電容量ＣＭの大小をモニタリングするだけでは、傾斜角度θが＋θＭであるのか−θＭであるのかは特定することができない。これは、本例の反射部３２が特許文献２に記載の段差部のような構造を有せず、走査角度±θＭにおいて静電容量ＣＭが等しいことに起因する。しかしながら、傾斜角度の正負（即ち、傾斜方向）は、第１の光１３で被走査対象を正確に走査する上で重要となる。そこで、本例においては、光検出部６０を利用して傾斜角度の正負を特定する。
【００６１】
図４の（ａ）は、１次元ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）６１の上面図である。光検出部６０は、光スキャナ３０が光検出部６０において第２の光１４を走査する走査長さの少なくとも一部に設けられた光電変換素子を有してよい。本例の光検出部６０は、受光面６２がＺ軸方向において長さＬを有する１次元ＰＳＤ６１である。１次元ＰＳＤ６１は、線状の光電変換素子の一例である。
【００６２】
本例において、第２の光１４は、受光面６２上を往復走査する。この往復走査において−Ｚ方向の端部に位置する第２の光１４のスポットＳ１を破線で示し、当該スポットＳ１の光量重心ｇ１を黒丸で示す。また、本例において、往復走査において＋Ｚ方向の端部に位置する第２の光１４のスポットＳ２を破線で示し、スポットＳ２の光量重心ｇ２を黒丸で示す。本例において、第２の光１４の往復走査の長さ、即ち、スポットＳ１の−Ｚ方向の端部からスポットＳ２の＋Ｚ方向の端部までの長さはＬＰである。これに対して、本例の受光面６２におけるＺ軸方向の長さＬは、走査長さＬＰ以上の長さ（即ち、ＬＰ≦Ｌ）である。
【００６３】
本例の１次元ＰＳＤ６１は、Ｘ軸方向の短辺とＺ軸方向の長辺とを有する矩形形状である。１次元ＰＳＤ６１は、Ｚ軸方向の両端部に、アノード電極６３‐１および６３‐２を有する。アノード電極６３‐１および６３‐２間の距離は、抵抗長とも呼ばれ、受光面６２のＺ軸方向の長さＬに等しい。本例では長さＬの中点を、基準位置（ゼロ点）とする。本例では、スポットＳＺの光量重心ｇＺがゼロ点から＋Ｚ方向に離れた位置ｚに位置する場合を示す。
【００６４】
図４の（ｂ）は、１次元ＰＳＤ６１の断面図である。本例の１次元ＰＳＤ６１は、第２の光１４の入射側に近い順に、Ｐ型層６５、Ｉ型層６６およびＮ型層６７を有する。Ｐ型層６５およびＮ型層６７はＩ型層６６を挟んでＰＮ接合を形成する。Ｐ型層６５の表面のうち、アノード電極６３に覆われていない部分が、受光面６２である。Ｐ型層６５は、光電変換された電流にとっての抵抗層でもある。受光面６２に光が入射すると、光量重心ｇＺからＰ型層６５上のアノード電極６３‐１に電流ＩＺ１が流れ、光量重心ｇＺからＰ型層６５上のアノード電極６３‐２に電流ＩＺ２が流れる。なお、Ｎ型層６７下には、カソード電極６４が設けられる。
【００６５】
この場合、例えば、電流ＩＺ１および電流ＩＺ２の比は、長さＬおよび位置ｚを用いて［数４］のように表される。
［数４］
ＩＺ１／ＩＺ２＝（Ｌ−２ｚ）／（Ｌ＋２ｚ）
【００６６】
ＩＺ１およびＩＺ２は測定から得られ且つ長さＬは既知であるので、位置ｚを算出することができる。位置ｚと電流比ＩＺ１／ＩＺ２とは一対一に対応するので、［数４］から光量重心ｇＡの位置を特定することができる。これにより、１次元ＰＳＤ６１を用いることにより、任意の時刻における光量重心ｇＺの位置を特定することができる。本例においては、光量重心ｇＺの位置がゼロ点よりも＋Ｚ方向に位置する場合に走査角度θが正であり、光量重心ｇＡの位置がゼロ点よりも−Ｚ方向に位置する場合に走査角度θが負である。このように本例では、光検出部６０を利用して傾斜角度の正負を特定することができる。
【００６７】
図５の（ａ）は、傾斜角度θの時間変化を示す。図５の（ａ）は、図３の（ｃ）に対応する。横軸は時間ｔであり、縦軸は傾斜角度θである。但し、本例においては、時刻ｔ１から時刻ｔ９までを示す。時刻ｔ５から時刻ｔ９までの傾斜角度θの振る舞いは、時刻ｔ１から時刻ｔ５までと同じである。
【００６８】
図５の（ｂ）は、光検出部６０における光量重心ｇＺの位置の時間変化を示す。横軸は時間ｔであり、縦軸は光量重心ｇＺの位置である。本例の光量重心ｇＺは、−ＬＰ／２≦ｚ≦ＬＰ／２の範囲で変化する。なお、光量重心ｇＺの位置の変化の周期と傾斜角度θの周期とは一致するので、走査角度θＭの情報は走査長さＬＰの情報に変換可能である。
【００６９】
図５の（ｃ）は、ＣＶ変換部７０における出力電圧の時間変化を示す。横軸は時間ｔであり、縦軸はＣＶ変換部７０の電圧信号ＶＯＵＴ［Ｖ］である。図３の（ｃ）および（ｄ）の例からも明らかなように、静電容量ＣＭの周期は傾斜角度θの周期の半分となる。同様に、本例の電圧信号ＶＯＵＴの周期は傾斜角度θの周期の半分となる。
【００７０】
上述の［数２］および［数３］を利用すると、電圧値ＶＢが一定である場合には、ＶＯＵＴを測定することにより静電容量ＣＭを算出することができる。図５の（ｃ）において、電圧値ＶＢが一定である場合のＶＯＵＴを実線で示す。本例の走査角度出力部８０は、ＶＯＵＴにより反射面３３の傾斜角度θを算出し、また、光検出部６０の出力により走査角度θＭの正負を補助的に補正する。これにより、任意の時刻においてＶＯＵＴから光検出部６０に比べて高い精度で傾斜角度θを得つつ、光検出部６０を利用して正しい走査角度θＭも得ることもできる。
【００７１】
ただし、電気的外乱により電圧値ＶＢの大きさが変動すると、上述の［数２］および［数３］から明らかなように、利得Ｇが変化する。利得Ｇが変化すると、仮に走査角度θＭが利得Ｇの変化の前後において一定であったとしても、ＶＯＵＴのピークピーク値（ｐｅａｋ‐ｔｏ‐ｐｅａｋ  ｖａｌｕｅ）が変化する。この場合、ＶＯＵＴの測定により正しい走査角度θＭを算出することができなくなる。図５の（ｃ）において、電圧値ＶＢが減少した例におけるＶＯＵＴを破線で示す。
【００７２】
そこで、走査角度出力部８０は、光検出部６０の出力に基づいて、走査角度θＭを補正してよい。つまり、走査角度出力部８０は、光検出部６０の出力に基づいて、走査角度θＭの大きさに対応する電圧信号ＶＯＵＴのピークピーク値を補正してよい。より具体的には、利得Ｇが変化しても光検出部６０における光量重心ｇＺのピークピーク値は変化しないので、走査角度出力部８０は、光量重心ｇＺのピークピーク値（本例では、±ＬＰ／２）を基準として逐次的に電圧信号ＶＯＵＴのピークピーク値を補正することができる。
【００７３】
本例の走査角度出力部８０は、光検出部６０の出力電流に基づいて、電圧信号ＶＯＵＴの大きさをピークピーク値２Ｎからこれより大きい２Ｍにするよう補正する。このように本例では、特定の時刻における走査角度θＭの正負と、走査角度θＭの大きさとを補正する。走査角度θＭの正負と走査角度θＭの大きさとの補正は、上述した走査角の補正に対応してよい。
【００７４】
静電容量ＣＭは光スキャナ３０の温度によって変化する場合がある。任意温度における光検出部６０の出力と電圧信号ＶＯＵＴとの関係を示すテーブルを予め準備しておけば、当該テーブルに基づいて光検出部６０の出力から電圧信号ＶＯＵＴを走査角度出力部８０が補正することもできる。走査角度出力部８０は、温度変化のテーブルと光検出部６０の出力との両方に基づいて、電圧信号ＶＯＵＴを補正してもよい。
【００７５】
なお、光源部１０は、第１の光１３を出射する間、第２の光１４を出射し続けてよい。つまり、ピークピーク値と走査角度θＭの正負との補正に用いる光検出部６０のための第２の光１４は、スクリーン３００を第１の光１３で走査する間、常に出してよい。これにより、スクリーン３００を第１の光１３で走査間、常に第１の光１３を補正することができる。
【００７６】
図６は、第１実施形態の第１変形例である光走査装置２１０を示す図である。本例において、第１の光１３および第２の光１４は、光路上において重ね合わされず且つ反射部３２の異なる位置に入射する。ただし、本例において、第１の光１３および第２の光１４は、互いに平行に反射部３２に入射する。例えば、第１の光１３および第２の光１４は、光量重心ｇＺが互いに微小距離Δｚだけずれて、反射面３３の略中央に入射する。これにより、コンバイナ２２および２４を用いることなく、第１実施形態と同じ機能を有する光走査装置２１０を実現することができる。本例は、部品点数を減らすことができる点が、第１実施形態に比べて有利である。
【００７７】
図７は、第１実施形態の第２変形例である光走査装置２２０を示す図である。本例において、第１の光１３および第２の光１４は、光路上において重ね合わされず且つ異なる角度で反射部３２の同じ位置に入射する。本例において、傾斜角度θ＝０の反射面３３に対する鉛直線４４と第１の光１３とは角度αを形成し、鉛直線４４と第２の光１４とは角度αよりも大きな角度βを形成する。これにより、第１の光１３と第２の光１４とを光スキャナ３０で走査しつつも、第１の光１３および第２の光１４の出射先を分けることができる。なお、角度αおよびβは、反射部３２から窓部９８までの距離と、反射部３２から反射部５２までの距離とに応じて適宜定めてよい。
【００７８】
本例では、第１の光１３は窓部９８からスクリーン３００へ照射され、第２の光１４は反射部５２で反射され光検出部６０に入射する。ただし、第１の光１３も第２の光１４も光スキャナ３０により同じ走査角度θＭで走査されるので、第１実施形態と同じ機能を有する光走査装置２１０を実現することができる。本例ではダイクロイックミラー５０等を必要としないので、部品点数を減らすことができる点が第１実施形態に比べて有利である。また、本例においては、光検出部６０と光スキャナ３０とを配線基板７９上に設ける。これにより、光学的な組み立てが容易になる点が有利である。
【００７９】
図８は、光検出部６０の変形例である、受光面６２が点状の光電変換素子６８を示す図である。光電変換素子６８は、走査長さＬＰの中心位置から予め定められた距離ｌＺだけ離間した位置に設けられてよい。本例において、走査長さＬＰの中心位置は、図４の（ａ）の基準位置（ゼロ点）に対応する。光電変換素子６８は、ゼロ点から＋Ｚ方向に距離ｌＺだけ離れた位置に光量重心ｇＺが来たタイミングにおいて、光電変換してよい。
【００８０】
光電変換素子６８は、ドット状の光電変換素子と表現してもよい。図４の（ａ）および（ｂ）の例のように電気的に独立した複数のアノード電極をＰ型層に接続するのではなく、光電変換素子６８は、１つのアノード電極をＰ型層に接続し且つ１つのカソード電極をＮ型層に接続した構造を有すればよい。
【００８１】
図９の（ａ）は、傾斜角度θの時間変化を示す。横軸は時間を示し、縦軸は傾斜角度θを示す。本例においては、走査角度がθＡである例を実線で示し、走査角度がθＡよりも小さいθＢである例を破線で示す。
【００８２】
図９の（ｂ）は走査角度±θＡで反射面３３が振動する場合における光検出部６０の出力電流を示し、図９の（ｃ）は走査角度±θＢで反射面３３が振動する場合における光検出部６０の出力電流を示す。横軸は図９の（ａ）と同じ時間であり、縦軸は光電変換素子６８の出力電流［Ａ］である。
【００８３】
本例の光電変換素子６８は、第２の光１４が入射するタイミングにおいて電流を生成する。本例においては、光量重心ｇＺの位置のピークピーク値を検出しないので、電圧信号ＶＯＵＴのピークピーク値を補正しない。しかしながら、本例においても、光電変換素子６８の出力を用いて走査角度θＭの正負を特定することはできる。本例の光電変換素子６８は、反射面３３の傾斜角度θが正である場合に電流を生成する。それゆえ、本例においても、走査角度の正負を補正することはできる。また、本例においては、１次元ＰＳＤ６１およびＣＶ変換部７０を用いないので、これらを用いる例に比べて低コストで光走査装置２００を製造することができる。
【００８４】
なお、他の例においては、電圧信号ＶＯＵＴのピークピーク値を補正してもよい。この場合、走査角度出力部８０は、光電変換素子６８から電流出力タイミングの間隔と、走査角度θＭとに対応するテーブルを予め有してよい。例えば、当該テーブルを参照することにより、走査角度出力部８０は、光電変換素子６８から得られた電流出力タイミングの間隔がΔｔＡである場合には、走査角度θＡに対応するようにＶＯＵＴを補正してよい。同様に、走査角度出力部８０は、電流出力タイミングの間隔がΔｔＢである場合には、走査角度θＢに対応するようにＶＯＵＴを補正してよい。
【００８５】
図１０は、第２実施形態における光走査装置２３０の概要を示す図である。本例のダイクロイックミラー５４は、第１の光１３を透過し、第２の光１４を反射する。それゆえ、本例においては、窓部９８がダイクロイックミラー５４の上方に設けられ、光検出部６０がダイクロイックミラー５４の下方に設けられる。本例は、係る点において第１実施形態と異なるが、第１実施形態と同じ有利な効果を得ることができる。また、本例と上述の各変形例とを組み合わせてもよい。
【００８６】
図１１は、第３実施形態における光走査装置２４０の概要を示す図である。本例の光走査装置２４０は、配線基板７９上の光スキャナ１３０およびＣＶ変換部１７０と、光スキャナ３０から反射された光のうち第１の光１３および第２の光１４を反射する反射部５２とをさらに有する。本例の光スキャナ１３０は、追加の光走査部の一例である。また、本例の反射部５２は、第１の光学部材の一例である。
【００８７】
光スキャナ３０の軸部４２がＸ軸方向に延伸するのに対して、光スキャナ１３０の軸部はＺ軸方向に延伸する。光スキャナ１３０は、光スキャナ３０をＹ軸周りに９０度だけ回転させた構造を有してよい。本例の光スキャナ１３０は、反射部５２から反射された第１の光１３および第２の光１４をダイクロイックミラー５０へ反射する。第１の光１３はダイクロイックミラー５０により反射され、第２の光１４はダイクロイックミラー５０を透過する。本例の光走査装置２４０は、光スキャナ３０により第１の方向においてスクリーン３００を走査し、光スキャナ１３０により第１の方向と直交する第２の方向においてスクリーン３００を走査することができる。
【００８８】
ＣＶ変換部１７０は、ＣＶ変換部７０と同様に、光スキャナ１３０の反射部における予め定められた領域と光スキャナ１３０の検出部とにより形成される静電容量ＣＭに対応する電圧信号ＶＯＵＴを走査角度出力部８０に出力してよい。また、光検出部６０は、２次元ＰＳＤであってよい。２次元ＰＳＤは、光スキャナ３０の走査方向と光スキャナ１３０の走査方向とを個別に検出できる機能を有していればよく、両面分割型ＰＳＤであっても、表面分割型ＰＳＤであってもよい。本例においても、走査角度出力部８０は、光検出部６０の出力に基づいて、走査角度θＭの大きさに対応する電圧信号ＶＯＵＴのピークピーク値を補正することができ、走査角度θＭの正負を補正することもできる。
【００８９】
図１２は、第３実施形態の変形例である光走査装置２５０を示す図である。本例の光走査装置２５０は、反射部５２に代えてダイクロイックミラー１５０‐１を有し、ダイクロイックミラー５０に代えてダイクロイックミラー１５０‐２を有し、さらに、追加的に光検出部１６０を有する。本例のダイクロイックミラー１５０‐１は第２の光学部材の一例であり、本例のダイクロイックミラー１５０‐２は第３の光学部材の一例である。また、本例の光検出部１６０は、追加の光検出部の一例である。
【００９０】
ダイクロイックミラー１５０‐１は、光スキャナ３０から反射された光のうち、第２の光１４の一部を透過し、第２の光１４における一部以外の部分と第１の光１３とを反射してよい。そして、ダイクロイックミラー１５０‐１を透過した第２の光１４の一部が、光検出部６０に入射してよい。例えば、第２の光１４の５０％がダイクロイックミラー１５０‐１を透過する。本例の走査角度出力部８０は、光検出部６０の出力に基づいて、電圧信号ＶＯＵＴのピークピーク値と、光スキャナ３０における走査角度θＭの正負とを補正することができる。
【００９１】
また、光スキャナ１３０は、ダイクロイックミラー１５０‐１からそれぞれ反射された第１の光１３および第２の光１４を反射してよい。ダイクロイックミラー１５０‐２は、光スキャナ１３０から反射された光のうち、第１の光１３をスクリーン３００に入射させ且つ第２の光１４を光検出部１６０に入射させてよい。本例においては、第１の光１３はダイクロイックミラー１５０‐２において反射され、第２の光１４の残り５０％がダイクロイックミラー１５０‐２を透過する。本例の走査角度出力部８０も、光検出部１６０の出力に基づいて、電圧信号ＶＯＵＴのピークピーク値と、光スキャナ１３０における走査角度θＭの正負とを補正することができる。
【００９２】
図１３は、第４実施形態における光走査装置２６０の概要を示す図である。本例のダイクロイックミラー５４は、第１の光１３を透過し、第２の光１４を反射する。それゆえ、本例においては、窓部９８がダイクロイックミラー５４の上方に設けられ、光検出部６０がダイクロイックミラー５４の下方に設けられる。本例は、係る点において第３実施形態と異なるが、第３実施形態と同じ有利な効果を得ることができる。なお、本例においては、光検出部６０と光スキャナ３０および１３０とを配線基板７９上に設ける。これにより、光学的な組み立てが容易になる点が有利である。
【００９３】
図１４は、第４実施形態の変形例である光走査装置２７０を示す図である。本例は、窓部９８がダイクロイックミラー５４の上方に設けられ、光検出部６０がダイクロイックミラー５４の下方に設けられる点で第４実施形態と同じであり、２つのダイクロイックミラーを有する点で、第３実施形態の変形例と同じである。ただし、第３実施形態のダイクロイックミラー１５０‐２が、第２の光１４を透過し、第１の光１３を反射するのに対して、本例のダイクロイックミラー１５４は、第１の光１３を透過し、第２の光１４を反射する。係る点で、第３実施形態の変形例と相違する。本例のダイクロイックミラー１５４は第３の光学部材の一例である。本例においても第３実施形態と同じ有利な効果を得ることができる。
【００９４】
なお、本例においては、光検出部１６０と光スキャナ３０および１３０とを配線基板７９上に設ける。これにより、光検出部６０および１６０の両方を配線基板７９上に設けない場合に比べて、光学的な組み立てが容易になる点が有利である。ところで、第３および第４実施形態においては、レーザー光を個別の光スキャナ３０および１３０により直交する２つの方向に走査する例を示した。ただし、２つの光スキャナ３０および１３０に代えて、レーザー光を２次元的に走査する２軸光スキャナを１つ用いてもよい。
【００９５】
図１５Ａは、光スキャナ１３０においてレーザー光がＸ‐Ｚ平面方向に広がった第５実施形態を示す図である。本例では、第１の光１３および第２の光１４が光路上において重ね合されている。ただし、本例では、前段の光スキャナ３０においては点状に光が入射するのに対して、光スキャナ３０から光スキャナ１３０へ反射される過程でレーザー光が広がる場合を示す。光スキャナ１３０の反射面におけるレーザー光の範囲を破線にて示す。破線の範囲の面積は、前段の光スキャナ３０における点状の光の面積よりも大きい。なお、本例の光走査装置の構成は、例えば第３実施形態の光走査装置２４０と同じであってよい。
【００９６】
図１５Ｂは、スクリーン３００における第１の光１３の走査範囲を示す図である。本例においては、第１の光１３はスクリーン３００上の第２方向において曲線状に走査される。これに対して、第１の光１３は、第２方向に直交する第１方向においてスクリーン３００上を直線状に走査される。
【００９７】
ところで、例えば、光スキャナ１３０の温度変化に起因して、交流電源部９２の電圧値ＶＡが一定であっても走査角度θＭが小さくなる場合がある。光スキャナ１３０の走査角度θＭが小さくなった場合、第１の光１３がスクリーン３００上に走査される範囲は、走査範囲Ａから走査範囲Ｂへ縮小する。これに伴い、第１方向の走査長さは走査長さＬＡから走査長さＬＢへ縮小する。第１方向における走査長の減少は、光検出部６０にも同様に反映される。
【００９８】
そこで、本例においては、光検出部６０（例えば、２次元ＰＳＤ）の出力に基づいて走査角度θＭを大きくするよう、交流電源部９２‐２の電圧値ＶＡを増加させてよい。一例において、予め定められた走査角度θＭに対応する光検出部６０の走査長さＬを記録しておけば、光検出部６０においてこの記録された走査長さＬが得られるように電圧値ＶＡを調整してよい。
【００９９】
図１６は、第６実施形態である光走査装置２８０を示す図である。光走査装置２８０においては、一つの光源から発せられるレーザー光が用いられてよい。第６実施形態においては、第１の光１３と第２の光１４とが同じ波長の光であってよい。それゆえ、第１の光源１１および第２の光源１２のいずれかが用いられてよい。本例の光源部１０は、第２の光源１２を有さず、第１の光源１１を有する。さらに、本例の光走査装置２８０は、ダイクロイックミラー５０に代えてビームスプリッタ５６を有する。係る点が、第１実施形態と異なる。
【０１００】
本例において、光スキャナ３０により反射された第１の光１３の一部は、ビームスプリッタ５６により反射される。ビームスプリッタ５６により反射された第１の光１３は、スクリーン３００に入射する。これにより、第１の光１３でスクリーン３００を走査することができる。また、光スキャナ３０により反射された第１の光１３の残りは、ビームスプリッタ５６を透過する。ビームスプリッタ５６を透過した第１の光１３は、光検出部６０に入射する。これにより、光検出部６０は、第１の光１３の強度に応じた電流信号を走査角度出力部８０へ出力することができる。本例においても、第１実施形態と同様に、傾斜角度の正負を特定する等の利点を得ることができる。なお、第１の光源１１に代えて、第２の光源１２を用いてもよい。また、本例を第２実施形態（図１０）の様に変形してもよい。
【０１０１】
図１７は、第７実施形態である光走査装置２９０を示す図である。光走査装置２９０においては、一つの光源から発せられるレーザー光が用いられてよい。第７実施形態においても、第１の光１３と第２の光１４とが同じ波長の光であってよい。それゆえ、第１の光源１１および第２の光源１２のいずれかが用いられてよい。本例の光源部１０は、第２の光源１２を有さず、第１の光源１１を有する。さらに、本例の光走査装置２９０は、ダイクロイックミラー５０に代えてビームスプリッタ５６を有する。係る点が、第３実施形態（図１１）と異なる。
【０１０２】
本例においても、ビームスプリッタ５６により反射された第１の光１３でスクリーン３００を走査することができる。また、ビームスプリッタ５６を透過した第１の光１３は、光検出部６０に入射する。これにより、光検出部６０は、第１の光１３の強度に応じた電流信号を走査角度出力部８０へ出力することができる。本例においても、第３実施形態と同様に、傾斜角度の正負を特定する等の利点を得ることができる。なお、第１の光源１１に代えて、第２の光源１２を用いてもよい。また、本例を、第３実施形態の変形例（図１２）、第４実施形態（図１３）または第４実施形態の変形例（図１４）の様に変形してもよい。
【０１０３】
図１８は、第８実施形態における共焦点顕微鏡システム５００を示す図である。本例の共焦点顕微鏡システム５００は、計測器の一例である。本例の共焦点顕微鏡システム５００は、被走査対象６００の表面または内部の凹凸形状を可視化する機能を有する。
【０１０４】
本例の共焦点顕微鏡システム５００は、光源部１０、光結合部２０、走査角度出力部８０、制御部９０、光ファイバ４００、先端部５１０、ダイクロイックミラー５２０、光検出部５３０、ＡＤ変換部５４０、画像処理部５５０および表示部５６０を有する。先端部５１０は、上述した光走査装置２４０、２５０、２６０および２７０のいずれかと同じ構成を有してよい。ただし、先端部５１０の筐体サイズの制限に起因して、走査角度出力部８０および制御部９０は、先端部５１０の外部に設けられてよい。また、適用する光走査装置の実施形態に応じて、光結合部２０を省略してよく、先端部５１０の構成を変更してもよいのは勿論である。
【０１０５】
先端部５１０は、走査部５１５と、対物レンズ５１２と、コリメートレンズ５１４とを含んでよい。走査部５１５は、光スキャナ３０および１３０、ダイクロイックミラー５０、光検出部６０および１６０、ＣＶ変換部７０および１７０、ならびに、配線基板７９等を含んでよい。なお、交流電源部９２および直流電源部９４は図示を省略するが、交流電源部９２および直流電源部９４は走査部５１５へ電気的に接続してよい。本例においては、コリメートレンズ５１４の後方であって、対物レンズ５１２の焦点位置と共役な位置に光ファイバ４００の端部を配置することにより、共焦点光学系が形成される。なお、本例の先端部５１０は、内視鏡に適用されてもよい。
【０１０６】
被走査対象６００は、細胞培養装置に載置された人間または動物の細胞であってよい。被走査対象６００は、先端部５１０から照射される第１の光１３を吸収して蛍光を放出してよい。本例の被走査対象６００は、内部に蛍光材料を有してよい。当該蛍光材料は、第１の光１３を吸収して、第１の光１３および第２の光１４とは異なる波長帯域の蛍光を放出してよい。被走査対象６００から放出された蛍光は、ダイクロイックミラー５２０を経て光検出部５３０に入射してよい。なお、本例のダイクロイックミラー５２０は、第１の光１３および第２の光１４を反射し、蛍光を透過する機能を有する。
【０１０７】
光検出部５３０は、フォトダイオード等の光電変換素子を有してよい。光検出部５３０は、蛍光の強度に応じて電荷を生成してよい。ＡＤ変換部５４０は、アナログ情報である電荷の量をデジタル信号に変換するアナログ・デジタルコンバータを有してよい。ＡＤ変換部５４０はデジタル信号を画像処理部５５０に出力し、画像処理部５５０はデジタル信号に基づいて画像を生成する。本例の画像処理部５５０はデジタル信号からリサージュ走査画像を生成し、表示部５６０はリサージュ走査画像を表示する。ユーザは、リサージュ走査画像により被走査対象６００を視認することができる。
【０１０８】
なお、上述した各実施形態の光走査装置２００から２７０は、共焦点顕微鏡システム５００だけでなく、工業用計測器に適用されてもよい。工業用計測器は、物体の表面における凹凸の観察、および、物体の表面における異物の検査等に利用されてよい。なお、工業用計測器においては、先端部５１０の筐体サイズの制限は、考慮しなくてもよい。
【０１０９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１１０】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１１１】
１０・・光源部、１１・・第１の光源、１２・・第２の光源、１３・・第１の光、１４・・第２の光、２０・・光結合部、２２・・コンバイナ、２４・・コンバイナ、３０・・光スキャナ、３１・・櫛歯、３２・・反射部、３３・・反射面、３４・・駆動部、３５・・櫛歯、３６・・基体部、３７・・領域、３８・・検出部、３９・・櫛歯、４０・・固定部、４２・・軸部、４４・・鉛直線、５０・・ダイクロイックミラー、５２・・反射部、５４・・ダイクロイックミラー、５６・・ビームスプリッタ、６０・・光検出部、６１・・１次元ＰＳＤ、６２・・受光面、６３・・アノード電極、６４・・カソード電極、６５・・Ｐ型層、６６・・Ｉ型層、６７・・Ｎ型層、６８・・光電変換素子、７０・・ＣＶ変換部、７２・・増幅器、７４・・抵抗器、７６・・コンデンサ、７８・・出力端子、７９・・配線基板、８０・・走査角度出力部、９０・・制御部、９２・・交流電源部、９４・・直流電源部、９８・・窓部、１３０・・光スキャナ、１５０、１５４・・ダイクロイックミラー、１６０・・光検出部、１７０・・ＣＶ変換部、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０・・光走査装置、３００・・スクリーン、４００・・光ファイバ、５００・・共焦点顕微鏡システム、５１０・・先端部、５１２・・対物レンズ、５１４・・コリメートレンズ、５１５・・走査部、５２０・・ダイクロイックミラー、５３０・・光検出部、５４０・・ＡＤ変換部、５５０・・画像処理部、５６０・・表示部、６００・・被走査対象
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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