(57)【要約】      （修正有）【課題】ミラーの回転角を正しく検出する光走査装置を提供する。【解決手段】光走査装置は、第１方向に延伸する第１の梁部と、第１の梁部が接続され、第１の梁部を回転軸として回転することができる第１の反射部と、第１方向とは異なる方向である第２方向において、第１の反射部の両端を部分的に挟み、互いに対向して設けられた第１の駆動部および第２の駆動部と、第１の反射部における第１の駆動部と同じ側に設けられ、第１の駆動部が対応する位置とは異なる第１方向における第１の反射部の位置に対応して設けられる、第１の検出部と、第１の駆動部と同じ側に設けられ、第１の駆動部が対応する位置と第１の検出部が対応する位置との間における第１の反射部の位置に対応して設けられ、第１の検出部と第１の駆動部との容量結合を防ぐ第１のシールド部とを備えるように構成する。【選択図】図３
2017058418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延伸する第１の梁部と、
前記第１の梁部が接続され、前記第１の梁部を回転軸として回転することができる第１の反射部と、
前記第１方向とは異なる方向である第２方向において、前記第１の反射部の両端を部分的に挟み、互いに対向して設けられた第１の駆動部および第２の駆動部と、
前記第１の反射部における前記第１の駆動部と同じ側に設けられ、前記第１の駆動部が対応する位置とは異なる第１方向における前記第１の反射部の位置に対応して設けられる、第１の検出部と、
前記第１の駆動部と同じ側に設けられ、前記第１の駆動部が対応する位置と前記第１の検出部が対応する位置との間における前記第１の反射部の位置に対応して設けられ、前記第１の検出部と前記第１の駆動部との容量結合を防ぐ第１のシールド部と
を備える、光走査装置。
【請求項２】
前記第１の反射部は、前記第２方向における前記両端に複数の櫛歯を有し、
前記第１の駆動部および前記第２の駆動部の各々は、前記第１の反射部の前記複数の櫛歯に対して離間して設けられた２以上の同数の櫛歯を有し、
前記第１の駆動部および前記第２の駆動部の前記櫛歯は、前記第１の梁部を通る前記第１方向に対して対称な位置に設けられる、請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記第１の反射部における前記第２の駆動部と同じ側に、検出部を有さない、請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
接地電位を有し、前記第１の反射部における前記第２の駆動部と同じ側に設けられ、前記第２の駆動部が対応する位置とは異なる第１方向における前記第１の反射部の位置に対応して設けられる、ダミー部をさらに備え、
前記第１のシールド部および前記第１の検出部と前記ダミー部とは、同数の櫛歯を有し、前記第１の梁部を通る前記第１方向に対して対称な位置に設けられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項５】
電気的に接地された非反転入力端子と、
前記第１の検出部と電気的に接続された反転入力端子と、
出力端子と
を有する増幅器と、
一端が前記反転入力端子に電気的に接続され、他端が前記出力端子に電気的に接続されるキャパシタと
を有する電荷電圧変換回路をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記第１の反射部における前記第２の駆動部と同じ側に設けられ、前記第２の駆動部が対応する位置とは異なる第１方向における前記第１の反射部の位置に対応して設けられる、第２の検出部をさらに備える、請求項１に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記第２の駆動部と同じ側に設けられ、前記第２の駆動部が対応する位置と前記第２の検出部が対応する位置との間における前記第１の反射部の位置に対応して設けられる、第２のシールド部をさらに備える、請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記第２方向に延伸する第２の梁部と、
前記第２の梁部が接続され、前記第１の反射部から離れた位置において、前記第１の駆動部よりも前記第２の駆動部に隣接して設けられ、前記第２の梁部を回転軸として回転することができる第２の反射部と
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９】
前記第１方向において前記第２の反射部の両端を部分的に挟み、互いに対向して設けられた第３の駆動部および第４の駆動部と、
前記第２の反射部における前記第３の駆動部と同じ側に設けられ、前記第３の駆動部が対応する位置とは異なる第２方向における前記第２の反射部の位置に対応して設けられる、第３の検出部と、
前記第２の反射部における前記第４の駆動部と同じ側に設けられ、前記第４の駆動部が対応する位置とは異なる第２方向における前記第２の反射部の位置に対応して設けられる、第４の検出部と、
前記第２方向において、前記第３の駆動部と前記第３の検出部との間に位置する第３のシールド部と、
前記第２方向において、前記第４の駆動部と前記第４の検出部との間に位置する第４のシールド部と
をさらに備える、請求項８に記載の光走査装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の光走査装置を搭載した内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置および内視鏡に関する。
【０００２】
従来、ねじり梁を回転軸として回転振動し、光ビームを偏向させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、回転軸の周囲に回転するミラーを２つ用いることでビームを二次元に走査する光走査装置ことが知られている（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２００４−０６９７３１号公報
［特許文献２］  特表２００８−５１４９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光走査装置には、ミラーを回転駆動するべく、交流電源に電気的に接続された駆動電極がミラーに近接して設けられる。また、光走査装置には、ミラーの回転角を検出するべく、ミラーに近接して検出電極が設けられる。検出電極と駆動電極とは近接して設けられるので、交流電源から駆動電極に送られる駆動信号が検出電極に混信する場合がある。この場合、検出電極はミラーの回転角を正しく検出できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の一般的開示）光走査装置は、第１方向に延伸する第１の梁部を備えてよい。光走査装置は、第１の梁部が接続され、第１の梁部を回転軸として回転することができる第１の反射部を備えてよい。光走査装置は、第１方向とは異なる方向である第２方向において、第１の反射部の両端を部分的に挟み、互いに対向して設けられた第１の駆動部および第２の駆動部を備えてよい。光走査装置は、第１の反射部における第１の駆動部と同じ側に設けられ、第１の駆動部が対応する位置とは異なる第１方向における第１の反射部の位置に対応して設けられる、第１の検出部を備えてよい。光走査装置は、第１の駆動部と同じ側に設けられ、第１の駆動部が対応する位置と第１の検出部が対応する位置との間における第１の反射部の位置に対応して設けられ、第１の検出部と第１の駆動部との容量結合を防ぐ第１のシールド部とを備えてよい。
【０００５】
第１の反射部は、第２方向における両端に複数の櫛歯を有してよい。第１の駆動部および第２の駆動部の各々は、第１の反射部の複数の櫛歯に対して離間して設けられた２以上の同数の櫛歯を有してよい。第１の駆動部および第２の駆動部の櫛歯は、第１の梁部を通る第１方向に対して対称な位置に設けられてよい。
【０００６】
光走査装置は、第１の反射部における第２の駆動部と同じ側に、検出部を有さなくてよい。
【０００７】
光走査装置は、ダミー部をさらに備えてよい。ダミー部は、接地電位を有し、第１の反射部における第２の駆動部と同じ側に設けられ、第２の駆動部が対応する位置とは異なる第１方向における第１の反射部の位置に対応して設けられてよい。第１のシールド部および第１の検出部とダミー部とは、同数の櫛歯を有し、第１の梁部を通る第１方向に対して対称な位置に設けられてよい。
【０００８】
光走査装置は、電荷電圧変換回路をさらに備えてよい。電荷電圧変換回路は、増幅器と、キャパシタとを有してよい。増幅器は、電気的に接地された非反転入力端子を有してよい。増幅器は、第１の検出部と電気的に接続された反転入力端子を有してよい。増幅器は、出力端子を有してよい。キャパシタは、一端が反転入力端子に電気的に接続され、他端が出力端子に電気的に接続されてよい。
【０００９】
光走査装置は、第２の検出部をさらに備えてよい。第２の検出部は、第１の反射部における第２の駆動部と同じ側に設けられ、第２の駆動部が対応する位置とは異なる第１方向における第１の反射部の位置に対応して設けられてよい。
【００１０】
光走査装置は、第２のシールド部をさらに備えてよい。第２のシールド部は、第２の駆動部と同じ側に設けられ、第２の駆動部が対応する位置と第２の検出部が対応する位置との間における第１の反射部の位置に対応して設けられてよい。
【００１１】
光走査装置は、第２方向に延伸する第２の梁部をさらに備えてよい。光走査装置は、第２の反射部をさらに備えてよい。第２の反射部は、第２の梁部が接続され、第１の反射部から離れた位置において、第１の駆動部よりも第２の駆動部に隣接して設けられ、第２の梁部を回転軸として回転することができてよい。
【００１２】
光走査装置は、第３の駆動部および第４の駆動部をさらに備えてよい。第３の駆動部および第４の駆動部は、第１方向において第２の反射部の両端を部分的に挟み、互いに対向して設けられてよい。光走査装置は、第３の検出部をさらに備えてよい。第３の検出部は、第２の反射部における第３の駆動部と同じ側に設けられ、前記第３の駆動部が対応する位置とは異なる第２方向における前記第２の反射部の位置に対応して設けられてよい。光走査装置は、第４の検出部をさらに備えてよい。第４の検出部は、第２の反射部における第４の駆動部と同じ側に設けられ、第４の駆動部が対応する位置とは異なる第２方向における第２の反射部の位置に対応して設けられてよい。光走査装置は、第２方向において、第３の駆動部と第３の検出部との間に位置する第３のシールド部をさらに備えてよい。光走査装置は、第２方向において、第４の駆動部と第４の検出部との間に位置する第４のシールド部をさらに備えてよい。
【００１３】
内視鏡は、上記に記載の光走査装置を搭載してよい。
【００１４】
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】
【００１５】
【図１】内視鏡システム４００の概要を示す図である。
【図２】光走査装置２００のＹ‐Ｚ断面を示す図である。
【図３】第１実施形態におけるＹスキャナ２０およびＸスキャナ６０の上面図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、Ｙスキャナ２０の櫛歯２８‐１、３８‐１、４８−３および５８‐３を含む部分の拡大図である
【図５】回転角の検出を説明する図である。
【図６】第２実施形態におけるＹスキャナ２０およびＸスキャナ６０の上面図である。
【図７】第３実施形態におけるＹスキャナ２０およびＸスキャナ６０の上面図である。
【図８】第１比較例におけるＹスキャナ２０およびＸスキャナ６０の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および−Ｚ軸に平行な方向を意味する。
【００１７】
図１は、内視鏡システム４００の概要を示す図である。本例の内視鏡システム４００は、内視鏡３００、レーザ光源３１０、ダイクロイックミラー３２０、光検出部３３０、ＡＤ変換部３４０、画像処理部３５０および表示部３６０を有する。なお、本例は、内視鏡システム４００の例示的構成であり、内視鏡システム４００はここに示す以外の構成を有してもよい。
【００１８】
内視鏡３００は、非走査型光学装置２１０、鉗子口２２０、ライト２３０およびノズル２４０を有する。光走査装置２００は、鉗子口２２０に挿入されて使用されるものであり、内視鏡３００とは別の装置である。光走査装置２００は、内視鏡３００に搭載されてよい。光走査装置２００については図２以降において詳述する。光走査装置２００は、対象物５００の焦点面５１０（Ｘ‐Ｙ平面）において光を走査することができる。非走査型光学装置２１０は、Ｘ‐Ｙ平面において光を走査できない通常型の光学装置である。
【００１９】
対象物５００は、人間または他の動物の体内の一部であってよい。鉗子口２２０は、対象物５００の一部を切除する鉗子が出入りすることができる開口である。ライト２３０は、対象物５００を照らすために用いられてよい。ノズル２４０は、送水または送風の機能を有する。ノズル２４０は機能の数に応じて複数設けてもよい。
【００２０】
レーザ光源３１０は、光走査装置２００の光源となる光を発生する。本例のレーザ光源３１０は、４８８ｎｍのレーザ光３１２を出力する。レーザ光源３１０の出力は、１０００ｍＷ未満であってよい。
【００２１】
ダイクロイックミラー３２０は、レーザ光３１２を反射する機能を有する。反射されたレーザ光３１２は、光走査装置２００の光ファイバ１９に入射し、光走査装置２００を経て対象物５００に入射する。
【００２２】
対象物５００は、レーザ光３１２を吸収して蛍光３１４を放出する。本例の対象物５００は、青色帯域（波長換算で４３５ｎｍ〜５００ｎｍ程度）のレーザ光３１２を吸収して緑色帯域（波長換算で５００ｎｍ〜５６０ｎｍ程度）の蛍光３１４を放出する、蛍光材料を有する。当該状況は、人間または他の動物の体内に蛍光材料を導入することにより実現することができる。
【００２３】
対象物５００が放出した蛍光３１４は、光走査装置２００、光ファイバ１９およびダイクロイックミラー３２０を経て、光検出部３３０に入射する。なお、本例のダイクロイックミラー３２０は、蛍光３１４を透過する機能を有する。
【００２４】
光検出部３３０は、対象物５００からの蛍光を検知する。光検出部３３０は、フォトダイオード等の光電変換装置を有してよい。光検出部３３０は、蛍光３１４の強度に応じて電荷を生成する。例えば、蛍光３１４の強度が強い程より多くの電荷を生成する。
【００２５】
ＡＤ変換部３４０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する。ＡＤ変換部３４０はデジタル信号を画像処理部３５０に出力し、画像処理部３５０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３５０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３６０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対象物５００の焦点面５１０を視認することができる。
【００２６】
図２は、光走査装置２００のＹ‐Ｚ断面を示す図である。光走査装置２００は、管１０、フランジ１２、対物レンズ１６、コリメートレンズ１７、スキャナユニット１００、配線基板１０６を有する。本明細書において、Ｚ軸方向は対物レンズ１６の光軸方向と平行な方向である。なお、図２では蛍光３１４の記載を省略している。
【００２７】
管１０は、Ｚ軸方向に延伸する管である。管１０のＺ軸方向の長さは、人間または他の動物の体内を曲がりながら移動できる長さであることが望ましい。管１０のＺ軸方向の長さは、１０ｍｍ〜２０ｍｍであってよい。また、管１０の外径は３．０ｍｍであってよい。
【００２８】
配線基板１０６は、管１０内部に設けられる。本例の配線基板１０６上には、レンズホルダ１４、スキャナユニット１００、レンズホルダ１８および複数のＩＣチップ１０８が載置される。なお、本明細書において、＋Ｙ軸方向を便宜的に「上」または「上方」とし、−Ｙ軸方向を便宜的に「下」または「下方」と称する。
【００２９】
レンズホルダ１４には、対物レンズ１６が固定して設けられる。対物レンズ１６は、スキャナユニット１００から出射されたレーザ光３１２を焦点面５１０に集光する。
【００３０】
スキャナユニット１００は、配線基板１０６上に載置される。スキャナユニット１００は、固定鏡１０２およびＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０４を有する。固定鏡１０２は複数の反射面を有する。本例の固定鏡１０２は３つの反射面を有する。
【００３１】
ＳＯＩ基板１０４には複数の反射部が設けられる。本例において、複数の反射部はＳＯＩ基板１０４の活性層から形成される。コリメートレンズ１７から入射した光は固定鏡１０２の反射面とＳＯＩ基板１０４の反射部との間で反射され、最終的に対物レンズ１６から出射される。
【００３２】
複数の反射部は、各々回転振動することができる。スキャナユニット１００は、複数の反射部によりレーザ光３１２を反射させることで、レーザ光３１２をＸ方向およびＹ方向に走査することができる。
【００３３】
レンズホルダ１８には、コリメートレンズ１７が固定して設けられる。コリメートレンズ１７は、光ファイバ１９から出射されたレーザ光３１２を平行光にする。フランジ１２は光ファイバ１９を固定する。これにより、光ファイバ１９の断面中心とコリメートレンズ１７および対物レンズ１６の光軸とを一致させることができる。
【００３４】
ＩＣチップ１０８は、反射部の回転角度を検知する角度検知機能、ノイズ除去機能およびオペアンプ機能を有してよい。スキャナユニット１００とＩＣチップ１０８とを共に配線基板１０６上に載置することにより、両者を物理的に近接して配置することができる。これにより、ノイズに埋もれやすい微小電圧信号をより正確に捉えることができる。
【００３５】
図３は、第１実施形態におけるＹスキャナ２０およびＸスキャナ６０の上面図である。ＳＯＩ基板１０４は、Ｙスキャナ２０およびＸスキャナ６０を備える。本例で開示するＹスキャナ２０およびＸスキャナ６０は、既知のエッチング手法を適用してＳＯＩ基板をパターニングすることにより形成することができる。
【００３６】
（Ｙスキャナ２０）Ｙスキャナ２０は、第１の梁部としての梁部２１と、第１の固定部２２‐１、第２の固定部２２‐２と、第１の反射部としての反射部２４を有する。本例において、反射部２４の＋Ｙ軸方向の面には、光を反射するべく厚さ１００ｎｍのアルミニウム等の金属層を設ける。Ｙスキャナ２０は、第１の駆動部および第２の駆動部としての駆動部３２‐１および３２‐２と、第１、第２、第５および第６の検出部としての検出部５２‐１〜５２‐４と、第１、第２、第５および第６のシールド部としてのシールド部４２‐１〜４２‐４とをさらに有する。
【００３７】
（固定部２２、反射部２４、櫛歯２８）梁部２１は、第１方向としてのＸ軸方向に延伸する。反射部２４のＸ軸方向の両端には、梁部２１が接続される。反射部２４は、梁部２１を回転軸として回転することができる。反射部２４は、第２方向としてのＺ軸方向における両端に複数の櫛歯２８を有する。本例の第２方向はＺ軸方向であるので、第１方向（Ｘ軸方向）とは異なる方向であり、かつ、直交する方向である。本例の梁部２１、固定部２２、反射部２４および櫛歯２８は、ＳＯＩ基板１０４の活性層から形成される。
【００３８】
（駆動部３２、櫛歯３８）本例において、第１の駆動部としての駆動部３２‐１は、反射部２４の端部２６‐１の位置３５に対して＋Ｚ軸方向に対向して設けられる。また、第２の駆動部としての駆動部３２‐２は、梁部２１を通るＸ軸方向に対して駆動部３２‐１と対称な位置に設けられる。駆動部３２‐１および３２‐２は、反射部２４の両端を部分的に挟み、互いに対向して設けられる。
【００３９】
駆動部３２‐１は、反射部２４の複数の櫛歯２８に対して離間して設けられた２以上の櫛歯３８‐１を有する。駆動部３２‐２も、櫛歯２８に対して離間して設けられ、櫛歯３８‐１と同数の２以上の櫛歯３８‐２を有する。櫛歯３８は、反射部２４の櫛歯２８と噛み合うように配置される。櫛歯３８‐１および３８‐２は、梁部２１を通るＸ軸方向に対して対称な位置に設けられる。
【００４０】
（櫛歯２８および３８による容量形成）駆動部３２の櫛歯３８と反射部２４の櫛歯２８とは互いに接触しない。櫛歯３８は反射部２４に接触せず、櫛歯２８も駆動部３２に接触しない。これにより、櫛歯２８と櫛歯３８とは、間に空気を挟んで静電容量を形成する。
【００４１】
本例の反射部２４には、固定部２２の±Ｘ軸方向端部のパッド（図３では四角枠で示す。）を介して直流電圧が印加される。なお、梁部２１、固定部２２および反射部２４は、電気的に接続されている。また、本例の駆動部３２には、±Ｘ軸方向端部のパッド（図３では四角枠で示す。）を介して交流電圧が印加される。パッドはアルミニウム等の金属薄膜層であってよい。櫛歯２８と櫛歯３８との間に働く静電気力により、反射部２４は、梁部２１を回転軸として回転振動する。本例では、駆動部３２‐１と反射部２４との静電容量と、駆動部３２‐２と反射部２４との静電容量とを等しくすることにより、反射部２４は梁部２１を回転軸として左右にバランスよく回転振動することができる。
【００４２】
（検出部５２、櫛歯５８）検出部５２‐１は、反射部２４における駆動部３２‐１と同じ側に設けられる。また、検出部５２‐１は、反射部２４において駆動部３２‐１が対応する位置３５とは異なる位置５５に対応して設けられる。位置３５と位置５５とは、反射部２４の端部２６のＸ軸方向における異なる位置である。
【００４３】
第１の検出部としての検出部５２‐１と、第２の検出部としての検出部５２‐２とは、梁部２１を通るＸ軸方向に対して対称な位置に設けられる。検出部５２‐２は、反射部２４における駆動部３２‐２と同じ側に設けられる。検出部５２‐２は、駆動部３２‐２が対応する位置とは異なるＸ軸方向における反射部２４の位置に対応して設けられる。検出部５２‐１は櫛歯５８‐１を有し、検出部５２‐２は櫛歯５８‐２を有する。
【００４４】
第５の検出部５２‐３は、駆動部３２‐１に対して検出部５２‐１と対称な位置に設けられる。また、第６の検出部５２‐４は、駆動部３２‐２に対して検出部５２‐２と対称な位置に設けられる。検出部５２‐３と検出部５２‐４とは、梁部２１を通るＸ軸方向に対して対称な位置に設けられる。検出部５２‐３は櫛歯５８‐３を有し、検出部５２‐４は櫛歯５８‐４を有する。
【００４５】
本例では、検出部５２‐１から５２‐４のそれぞれを電気的に接続した上で、検出部５２と反射部２４との静電容量の変化を検出する。検出の原理については後述の図５で説明する。
【００４６】
（櫛歯２８および櫛歯５８による容量形成）検出部５２の櫛歯５８と反射部２４の櫛歯２８とは互いに接触しない。櫛歯５８は反射部２４に接触せず、櫛歯２８も検出部５２に接触しない。これにより、櫛歯２８と櫛歯５８とは、間に空気を挟んだ静電容量を形成する。
【００４７】
反射部２４が梁部２１を回転軸として回転振動することに応じて、櫛歯２８と櫛歯５８との静電容量が変化する。検出部５２は、静電容量の変化を後段の回路に伝達する。本例の検出部５２には、±Ｘ軸方向端部にパッド（図３では四角枠で示す。）を有する。検出部５２は、櫛歯２８と櫛歯５８との静電容量の変化に応じた電荷の変化を、入力電流信号Ｉｉｎとして後段の回路に出力する。
【００４８】
（シールド部４２）第１のシールド部としてのシールド部４２‐１は、駆動部３２‐１と同じ側に設けられる。シールド部４２‐１は、反射部２４の位置３５と位置５５との間における位置４５に対応して設けられる。本例のシールド部４２は、接地されており、ＧＮＤ電位を維持する。それゆえ、シールド部４２は、検出部５２と駆動部３２との容量結合を防ぐ機能を有する。これにより、シールド部４２が設けられない場合と比較して、駆動部３２に入力される交流電圧の信号が、検出部５２にノイズとして混信することを低減することができる。
【００４９】
第２のシールド部としてのシールド部４２‐２は、駆動部３２‐２と同じ側に設けられる。シールド部４２‐２は、駆動部３２‐２が対応する反射部２４の位置と検出部５２‐２が対応する反射部２４の位置との間における反射部２４の位置に対応して設けられる。シールド部４２‐１は櫛歯４８‐１を有し、シールド部４２‐２は櫛歯４８‐２を有する。
【００５０】
第５のシールド部４２‐３は、駆動部３２‐１に対してシールド部４２‐１と対称な位置に設けられる。また、第６のシールド部４２‐４は、駆動部３２‐２に対してシールド部４２‐２と対称な位置に設けられる。シールド部４２‐３とシールド部４２‐４とは、梁部２１を通るＸ軸方向に対して対称な位置に設けられる。シールド部４２‐３は櫛歯４８‐３を有し、シールド部４２‐４は櫛歯４８‐４を有する。
【００５１】
（Ｘスキャナ６０）Ｘスキャナ６０は、Ｙスキャナ２０と形状が異なる。ただし、Ｘスキャナ６０は、機能的には、Ｘ‐Ｚ平面に置いてＹスキャナ２０を９０度回転させたスキャナである。それゆえ、Ｙスキャナ２０とＸスキャナ６０とは多くの点で共通する。Ｙスキャナ２０と共通する機能については説明を省略する。
【００５２】
Ｘスキャナ６０は、第２の梁部としての梁部６１と、第３の固定部６２‐１、第４の固定部６２‐２と、第２の反射部としての反射部６４を有する。Ｘスキャナ６０は、第３の駆動部および第４の駆動部としての駆動部７２‐１および７２‐２と、第３、第４、第７および第８の検出部としての検出部５２‐１〜５２‐４と、第３、第４、第７および第８のシールド部としてのシールド部４２‐１〜４２‐４とをさらに有する。
【００５３】
（固定部６２、反射部６４、櫛歯６８）反射部６４は、Ｘ‐Ｚ平面の反射部２４から離れた位置において、Ｙスキャナ２０の駆動部３２‐１よりも駆動部３２‐２に隣接して設けられる。梁部６１は、第２方向としてのＺ軸方向に延伸する。反射部６４のＺ軸方向の両端には、梁部６１が接続される。反射部６４は、梁部６１を回転軸として回転することができる。反射部６４は、Ｘ軸方向における両端に複数の櫛歯６８を有する。本例の梁部６１、固定部６２、反射部６４および櫛歯６８も、ＳＯＩ基板１０４の活性層から形成される。
【００５４】
本例では、Ｘスキャナ６０の反射部６４をＹスキャナ２０の駆動部３２‐２に近接して設ける。これにより、駆動部３２、シールド部４２および検出部５２を有する本例において、Ｙスキャナ２０の反射部２４とＸスキャナ６０の反射部６４との間隔を最小化することができる。これにより、光走査装置２００のＺ軸方向の大きさを縮小することができる。
【００５５】
（駆動部７２、櫛歯７８）本例において、第３の駆動部としての駆動部７２‐１は、反射部６４の端部６６‐１の位置７５に対して−Ｘ軸方向に対向して設けられる。また、第４の駆動部としての駆動部７２‐２は、梁部６１を通るＺ軸方向に対して駆動部７２‐１と対称な位置に設けられる。駆動部７２‐１および７２‐２は、Ｘ軸方向において反射部６４の両端を部分的に挟み、互いに対向して設けられる。
【００５６】
駆動部７２‐１は、反射部６４の複数の櫛歯６８に対して離間して設けられた２以上の櫛歯７８‐１を有する。駆動部７２‐２も、櫛歯６８に対して離間して設けられ、櫛歯７８‐１と同数の２以上の櫛歯７８‐２を有する。櫛歯７８は、反射部６４の櫛歯６８と噛み合うように配置される。櫛歯７８‐１および７８‐２は、梁部６１を通るＺ軸方向に対して対称な位置に設けられる。
【００５７】
（検出部９２、櫛歯９８）検出部９２‐１は、反射部６４における駆動部７２‐１と同じ側に設けられる。また、検出部９２‐１は、反射部６４において駆動部７２‐１が対応する位置７５とは異なる位置９５に対応して設けられる。位置７５と位置９５とは、反射部６４の端部６６のＺ軸方向における異なる位置である。
【００５８】
第３の検出部としての検出部９２‐１と、第４の検出部としての検出部９２‐２とは、梁部６１を通るＺ軸方向に対して対称な位置に設けられる。検出部９２‐２は、反射部６４における駆動部７２‐２と同じ側に設けられる。検出部９２‐２は、駆動部７２‐２が対応する位置とは異なるＺ軸方向における反射部６４の位置に対応して設けられる。検出部９２‐１は櫛歯９８‐１を有し、検出部９２‐２は櫛歯９８‐２を有する。
（シールド部８２）第３のシールド部としてのシールド部８２‐１は、Ｚ軸方向において、駆動部７２‐１と検出部９２‐１との間に位置する。第４のシールド部としてのシールド部８２‐２は、Ｚ軸方向において、駆動部７２‐２と検出部９２‐２との間の位置８５に位置する。シールド部８２‐１は櫛歯８８‐１を有し、シールド部８２‐２は櫛歯８８‐２を有する。
【００５９】
第７のシールド部としてのシールド部８２‐３は、駆動部７２‐１に対してシールド部８２‐１と対称な位置に設けられる。また、第８のシールド部としてのシールド部８２‐４は、駆動部７２‐２に対してシールド部８２‐２と対称な位置に設けられる。シールド部８２‐３とシールド部８２‐４とは、梁部６１を通るＺ軸方向に対して対称な位置に設けられる。シールド部８２‐３は櫛歯８８‐３を有し、シールド部８２‐４は櫛歯８８‐４を有する。
【００６０】
図４の（Ａ）および（Ｂ）は、Ｙスキャナ２０の櫛歯２８‐１、３８‐１、４８−３および５８‐３を含む部分の拡大図である。本例では、Ｙスキャナ２０について説明するが、Ｘスキャナ６０においても、同様である。本例において、反射部２４および検出部５２の活性層の厚みは同じである。そこで、反射部２４および検出部５２の活性層の最下部を基準位置とする。
【００６１】
（Ａ）は、回転角が０度の状態を示す。（Ａ）において、反射部２４および検出部５２の活性層の最下部は、ともに一致している。（Ｂ）は、回転角がθ（≠０）度の状態を示す。（Ｂ）において、反射部２４の最下部と検出部５２‐３の最下部とは、梁部２１を回転軸として角度θを成す。
【００６２】
（Ａ）において、反射部２４と検出部５２‐３とがＸ軸方向において重なる面積は最大となる。それゆえ、回転角が０度の場合に、反射部２４と検出部５２‐３とが形成する静電容量は最大値となる。これに対して、梁部２１を回転軸として反射部２４が回転する（回転角が±θ度となる）と共に、反射部２４と検出部５２‐３とがＸ軸方向において重なる面積は減少する。それゆえ、反射部２４が回転するとともに反射部２４と検出部５２‐３とが形成する静電容量は減少する。
【００６３】
図５は、回転角の検出を説明する図である。本例では、Ｙスキャナ２０について説明するが、Ｘスキャナ６０においても、同様の回転角の検出機構を適用することができる。
【００６４】
反射部２４には、固定部２２を通じて直流電圧が印加される。反射部２４と検出部５２とはキャパシタＣ１を形成する。なお、検出部５２とシールド部４２とはキャパシタＣ２を形成する。シールド部４２と駆動部３２とはキャパシタＣ３を形成する。駆動部３２には交流電圧が印加されるが、シールド部４２は接地されているので、駆動部３２と検出部５２との容量結合は防止される。
【００６５】
キャパシタＣ１において、反射部２４と検出部５２との間の電位差Ｖ１は変化しない。これに対して、反射部２４の回転に伴いキャパシタＣ１の静電容量は変化する。これをΔＣ１とする。キャパシタＣ１における静電容量の変化に対応して、キャパシタＣ１における電荷Ｑ１が変化する。これをΔＱ１とする。したがって、反射部２４の回転角の情報は、ΔＱ１の情報に変換される。単位時間当たりのΔＱ１を入力電流信号Ｉｉｎとする。
【００６６】
本例の光走査装置２００は、電荷電圧変換回路１２０を有する。電荷電圧変換回路１２０は、入力電流信号Ｉｉｎを出力電圧信号Ｖｏｕｔに変換する。電荷電圧変換回路１２０は、出力電圧信号Ｖｏｕｔを制御部１２５に出力する。
【００６７】
本例の電荷電圧変換回路１２０は、増幅器１１０と、キャパシタ１１９とを有する。増幅器１１０は、非反転入力端子１１２と、反転入力端子１１４と、出力端子１１６とを有する。非反転入力端子１１２は電気的に接地され、反転入力端子１１４は、検出部５２と電気的に接続される。
【００６８】
キャパシタ１１９の一端は反転入力端子１１４に電気的に接続され、他端は出力端子１１６に電気的に接続される。本例において、キャパシタ１１９（Ｃ４としても示す。）の静電容量は変化しない。つまり、キャパシタ１１９の静電容量は固定である。入力電流信号Ｉｉｎにより電荷がチャージ／ディスチャージされると、キャパシタ１１９の電荷Ｑ４が変化する。これをΔＱ４として示す。キャパシタ１１９における電荷量の変化に対応して、キャパシタ１１９における電圧Ｖ４が変化する。これをΔＶ４として示す。これにより、入力電流信号Ｉｉｎは、出力電圧信号Ｖｏｕｔに変換される。
【００６９】
抵抗１１８の一端は反転入力端子１１４に電気的に接続され、他端は出力端子１１６に電気的に接続される。抵抗１１８は、ＭΩからＧΩ程度の高い抵抗値を有してよい。本例の抵抗１１８は、１ＧΩの抵抗値を有する。それゆえ、抵抗１１８は、入力電流信号Ｉｉｎの直流成分を通過させることなく、かつ、増幅器１１０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１１４と非反転入力端子１１２とは仮想接地されているので、検出部５２は接地電位であると見なすことができる。
【００７０】
制御部１２５はＶｏｕｔの情報を回転角の情報に変換することができる。例えば、回転角の絶対値｜±θ｜が増加することによりΔＣ１が減少した場合、ΔＱ１が減少する。この場合、ΔＱ１の減少分がキャパシタＣ４に移動するので、ΔＱ４およびΔＶ４はともに増加する。本例では、反射部２４にＤＣ電源の正電圧が印加されているので、ΔＣ１が減少した場合、キャパシタＣ４の負電荷が増加して、ΔＱ４およびΔＶ４が増加する。したがって、Ｖｏｕｔは増加する。つまり、回転角の絶対値｜±θ｜が増加するとＶｏｕｔは増加し、回転角の絶対値｜±θ｜が減少するとＶｏｕｔは減少する。当該対応関係を利用して、Ｖｏｕｔが反射部２４の回転角に変換される。なお、制御部１２５は、回転角の大きさに応じてＡＣ電源の電圧値を変更してもよい。例えば、回転角の最大振れ角を大きくするべく、制御部１２５は、ＡＣ電源の電圧値をより大きくする。
【００７１】
図６は、第２実施形態におけるＹスキャナ２０およびＸスキャナ６０の上面図である。本例の光走査装置２００のＹスキャナ２０は、第２のシールド部４２‐２および第６のシールド部４２‐４を有さない。これに伴い、第２の検出部５２‐２の櫛歯５８‐２および第６の検出部５２‐４の櫛歯５８‐４が、第１実施形態の櫛歯５８‐２および櫛歯５８‐４よりも多い。係る点において、第１実施形態と異なる。他の点は、第１実施形態と同じである。
【００７２】
本例では、第２のシールド部４２‐２および第６のシールド部４２‐４を有さないので、反射部２４と反射部６４とを第１実施形態よりも近づけることができる。それゆえ、第１実施形態よりも光走査装置２００のＺ軸方向のサイズをより小型化することができる。
【００７３】
図７は、第３実施形態におけるＹスキャナ２０およびＸスキャナ６０の上面図である。本例の光走査装置２００のＹスキャナ２０は、反射部２４における駆動部３２‐２と同じ側に、検出部５２‐２および５２‐４を有さない。本例では検出部５２‐２および５２‐４に代えて、第１のダミー部としてのダミー部１３２‐１および第２のダミー部としてのダミー部１３２‐２を備える。係る点において、第２実施形態と異なる。他の点は、第２実施形態と同じである。
【００７４】
ダミー部１３２‐１および１３２‐２は、接地電位を有する。ダミー部１３２‐１および１３２‐２は、反射部２４における駆動部３２‐２と同じ側に設けられる。ダミー部１３２‐１は、駆動部３２‐２が対応する反射部２４の位置３５‐２とは異なる反射部２４の位置１３５に対応して設けられる。位置３５‐２と位置１３５とはＸ軸方向において異なる位置である。ダミー部１３２‐２は、駆動部３２‐２に対してダミー部１３２‐１と対称な位置に設けられる。
【００７５】
ダミー部１３２‐１および１３２‐２の各々は、櫛歯１３８‐１および１３８‐２を有する。シールド部４２‐１および検出部５２‐１とダミー部１３２‐１とは、同数の櫛歯を有する。本例では、シールド部４２‐１の櫛歯４８−１および検出部５２‐１の櫛歯５８‐１はそれぞれ１つであり、ダミー部１３２‐１の櫛歯１３８‐１は２つである。また、櫛歯４８−１および櫛歯５８‐１と櫛歯１３８‐１とは、梁部２１を通るＸ軸方向に対して対称な位置に設けられる。
【００７６】
第２実施形態においては、検出部５２‐２および５２‐４と駆動部３２‐２とが容量結合して、検出部５２‐２および５２‐４にノイズが混信する可能性がある。これに対して、本例においては、検出部５２‐２および５２‐４を無くしたので、駆動部３２‐２の側で駆動部３２‐２から検出部へのノイズ混信が無い。加えて、図５の説明で述べたように、検出部５２は接地電位と見なすことができる。したがって、検出部５２‐１および５２‐２、シールド部４２‐１および４２‐２、ならびに、ダミー部１３２‐１および１３２‐２は、全て接地電位である。これにより梁部２１を挟んで＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とにおいて静電容量を等しくすることができる。
【００７７】
具体的には、シールド部４２‐１および検出部５２‐１と反射部２４とが形成する静電容量と、ダミー部１３２‐１と反射部２４とが形成する静電容量とが等しい。加えて、シールド部４２‐３および検出部５２‐３と反射部２４とが形成する静電容量と、ダミー部１３２‐２と反射部２４とが形成する静電容量とが等しい。さらに、駆動部３２‐１と反射部２４とが形成する静電容量と、駆動部３２‐２と反射部２４とが形成する静電容量とが等しい。これにより、梁部２１挟んで＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とにおいて、反射部２４への駆動力がアンバランスになることを防ぐことができる。
【００７８】
図８は、第１比較例におけるＹスキャナ２０およびＸスキャナ６０の上面図である。本例では、Ｙスキャナ２０がダミー部１３２を有しない。これに代えて、駆動部３２‐２が反射部２４の櫛歯２８‐２の全てに対応する櫛歯３８‐２を有する。係る点において、第３実施形態と異なる。本例では、検出部において駆動部３２‐２からのノイズが混信することは無いが、梁部２１挟んで＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とにおいて、反射部２４への駆動力がアンバランスになるという問題がある。
【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
１０・・管、１２・・フランジ、１４・・レンズホルダ、１６・・対物レンズ、１７・・コリメートレンズ、１８・・レンズホルダ、１９・・光ファイバ、２０・・Ｙスキャナ、２１・・梁部、２２・・固定部、２４・・反射部、２６・・端部、２８・・櫛歯、３２・・駆動部、３５・・位置、３８・・櫛歯、４２・・シールド部、４５・・位置、４８・・櫛歯、５２・・検出部、５５・・位置、５８・・櫛歯、６０・・Ｘスキャナ、６１・・梁部、６２・・固定部、６４・・反射部、６６・・端部、６８・・櫛歯、７２・・駆動部、７５・・位置、７８・・櫛歯、８２・・シールド部、８５・・位置、８８・・櫛歯、９２・・検出部、９５・・位置、９８・・櫛歯、１００・・スキャナユニット、１０２・・固定鏡、１０４・・ＳＯＩ基板、１０６・・配線基板、１０８・・ＩＣチップ、１１０・・増幅器、１１２・・非反転入力端子、１１４・・反転入力端子、１１６・・出力端子、１１８・・抵抗、１１９・・キャパシタ、１２０・・電荷電圧変換回路、１２５・・制御部、１３２・・ダミー部、１３５・・位置、１３８・・櫛歯、２００・・光走査装置、２１０・・非走査型光学装置、２２０・・鉗子口、２３０・・ライト、２４０・・ノズル、３００・・内視鏡、３１０・・レーザ光源、３１２・・レーザ光、３１４・・蛍光、３２０・・ダイクロイックミラー、３３０・・光検出部、３４０・・ＡＤ変換部、３５０・・画像処理部、３６０・・表示部、４００・・内視鏡システム、５００・・対象物、５１０・・焦点面
【図１】
2017058418.tif 000003
【図２】
2017058418.tif 000004
【図３】
2017058418.tif 000005
【図４】
2017058418.tif 000006
【図５】
2017058418.tif 000007
【図６】
2017058418.tif 000008
【図７】
2017058418.tif 000009
【図８】
2017058418.tif 000010