(57)【要約】      （修正有）【課題】ミラー裏面に一様に凹部を設けてもミラー面の機械的強度の低下が問題とならない光走査装置を提供する。【解決手段】第１方向に延伸する第１の梁部と、第１の梁部の一端に接続され、第１の梁部を回転軸として回転することができる第１の反射部とを備える光走査装置において、第１の反射部は、光を反射する反射面と、反射面の反対側に位置する裏面と、裏面の一部が選択的に除去された凹部とを有し、第１の梁部を通過して第１方向に伸びる第１の反射部の第１の軸部から、第１の軸部から最も離れた第１の反射部の端部にかけて、凹部の体積が増加するように構成する。【選択図】図４
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【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の梁部の一端に接続され、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
を備える光走査装置において、
前記第１の反射部は、
光を反射する反射面と、
前記反射面の反対側に位置する裏面と、
前記裏面の一部が選択的に除去された凹部と
を有し、
前記第１の梁部を通過して前記第１方向に伸びる前記第１の反射部の第１の軸部から、前記第１の軸部から最も離れた前記第１の反射部の端部にかけて、前記凹部の体積が増加する光走査装置。
【請求項２】
前記凹部は予め定められた深さを有する複数の孔を有し、
前記複数の孔の数は、前記第１の軸部から前記第１の反射部の前記端部にかけて増加する
請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記複数の孔は、前記第１の軸部に対して対称に配置される
請求項２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記複数の孔は、前記第１の軸部から前記第１の反射部の前記端部にかけて、前記第１方向における密度が増加する
請求項２または３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記複数の孔の各々は、等しい体積を有し、前記第１方向および前記第１方向に直交する第２方向において、予め定められたピッチで設けられている
請求項２または３に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記複数の孔の各々は、円柱および角柱のいずれかである
請求項２から５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記複数の孔の各々は、前記第１の反射部の前記反射面にまで貫通していない
請求項２から６のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記複数の孔は、前記第１の軸部には設けられていない
請求項２から７のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記複数の孔は、
前記第１の反射部を回転振動させる駆動部に対応する位置に設けられた第１の孔と、
前記第１の反射部の回転角を検出する検出部に対応する位置に設けられた第２の孔と、
前記駆動部と前記検出部との容量結合を防ぐシールド部に対応する位置に設けられた第３の孔と
を有し、
前記第１の孔の体積は、前記第２の孔の体積よりも小さく、
前記第２の孔の体積は、前記第３の孔の体積よりも小さい
請求項２に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記凹部は、前記第１の軸部から前記第１の反射部の前記端部にかけて連続的に体積が増加する
請求項１記載の光走査装置。
【請求項１１】
前記第１方向に直交する第２方向に延伸する第２の梁部と、
前記第１の梁部の他端および前記第２の梁部の一端に接続され、前記第２の梁部を回転軸として回転することができる吊枠部と
をさらに備え、
前記第２の梁部を通過して前記第２方向に伸びる前記第１の反射部の第２の軸部から、前記第２方向と平行である前記第１の反射部の端部にかけて、前記凹部の体積が増加する
請求項１から１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１２】
請求項１から１１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】
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）の一つとして、反射面を有する光走査装置が知られている。従来、反射面に貫通孔を設けていた（例えば、特許文献１および２参照）。また、従来、反射面の裏面に、正四角錐の凹部を格子状に一様に配置していた（例えば、特許文献３参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開２００６−３２１０１７号公報
［特許文献２］  特開２００９−２１３０６８号公報
［特許文献３］  特開２０１１−０６４９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
反射面に貫通孔を有する場合には、貫通孔により迷光が生じるので問題となる。また、反射面の裏面に一様に凹部を設ける場合には、回転動作する光走査装置の機械的強度が低下するので問題となる。
【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の梁部と、第１の梁部の一端に接続され、第１の梁部を回転軸として回転することができる第１の反射部とを備える。第１の反射部は、光を反射する反射面と、反射面の反対側に位置する裏面と、裏面の一部が選択的に除去された凹部とを有してよい。第１の梁部を通過して第１方向に伸びる第１の反射部の第１の軸部から、第１の軸部から最も離れた第１の反射部の端部にかけて、凹部の体積が増加してよい。
【０００５】
凹部は予め定められた深さを有する複数の孔を有してよい。複数の孔の数は、第１の軸部から第１の反射部の端部にかけて増加してよい。
【０００６】
複数の孔は、第１の軸部に対して対称に配置されてよい。
【０００７】
複数の孔は、第１の軸部から第１の反射部の端部にかけて、第１方向における密度が増加してよい。
【０００８】
複数の孔の各々は、等しい体積を有してよい。複数の孔の各々は、第１方向および第１方向に直交する第２方向において、予め定められたピッチで設けられていてよい。
【０００９】
複数の孔の各々は、円柱および角柱のいずれかであってよい。
【００１０】
複数の孔の各々は、第１の反射部の反射面にまで貫通していなくてよい。
【００１１】
複数の孔は、第１の軸部には設けられていなくてよい。
【００１２】
複数の孔は、第１の孔と、第２の孔と、第３の孔とを有してよい。第１の孔は、第１の反射部を回転振動させる駆動部に対応する位置に設けられてよい。第２の孔は、第１の反射部の回転角を検出する検出部に対応する位置に設けられてよい。第３の孔は、駆動部と検出部との容量結合を防ぐシールド部に対応する位置に設けられてよい。第１の孔の体積は、第２の孔の体積よりも小さくてよい。第２の孔の体積は、第３の孔の体積よりも小さくてよい。
【００１３】
凹部は、第１の軸部から第１の反射部の端部にかけて連続的に体積が増加してよい。
【００１４】
光走査装置は、第２の梁部と、吊枠部とをさらに備えてよい。第２の梁部は、第１方向に直交する第２方向に延伸してよい。吊枠部は、第１の梁部の他端および第２の梁部の一端に接続されてよい。吊枠部は、第２の梁部を回転軸として回転することができてよい。第２の梁部を通過して第２方向に伸びる第１の反射部の第２の軸部から、第２方向と平行である第１の反射部の端部にかけて、凹部の体積が増加してよい。
【００１５】
内視鏡は、上述の光走査装置を搭載してよい。
【００１６】
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】
【００１７】
【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実施例におけるＸスキャナ２０およびＹスキャナ１２０の上面図である。
【図４】Ｘスキャナ２０の裏面３４を示す図である。
【図５】図４のＡ‐Ａ'断面を示す図である。
【図６】回転角の検出を説明する図である。
【図７】第１変形例における、（Ａ）Ｘスキャナ２０の裏面３４、および、（Ｂ）Ｂ−Ｂ'断面を示す図である。
【図８】第２変形例における、Ｘスキャナ２０の裏面３４を示す図である。
【図９】第３変形例における、Ｘスキャナ２０の裏面３４を示す図である。
【図１０】第２実施例における、Ｘスキャナ２０の裏面３４を示す図である。
【図１１】第３実施例における、（Ａ）Ｘスキャナ２０の裏面３４、および、（Ｂ）Ｃ−Ｃ'断面を示す図である。
【図１２】第４実施例における、二軸スキャナ８０の上面図である。
【図１３】二軸スキャナ８０の裏面９４を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。レーザ光源３１０は、４８８ｎｍのレーザ光３１２を出力してよい。レーザ光源３１０の出力は、１０００ｍＷ未満であってよい。
【００２３】
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。
【００２４】
対象物５００は、レーザ光３１２を吸収して蛍光３１４を放出する。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、蛍光材料を有してよい。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図２は、光走査装置２００のＹ‐Ｚ断面を示す図である。なお、図２では蛍光３１４の記載を省略している。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。
【００２９】
本明細書において、第１方向としてのＺ方向は、対物レンズ１６の光軸方向と平行な方向である。第２方向としてのＸ方向および第３方向としてのＹ方向は、ともにＺ方向に垂直な方向である。Ｘ方向およびＹ方向も互いに垂直である。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、いわゆる右手系を成す。各方向は、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方向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方向と−Ｚ方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、単にＺ方向と記載した場合、＋Ｚ方向および−Ｚ方向に平行な方向を意味する。なお、本例では、スキャナユニット内のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０４がＸ‐Ｚ平面にあるとして説明する。
【００３０】
管１０は、Ｚ方向に延伸する管である。管１０のＺ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ってよい。管１０のＺ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。
【００３１】
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方向を便宜的に「上」または「上方」とし、−Ｙ方向を便宜的に「下」または「下方」と称する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
ＳＯＩ基板１０４は、Ｘスキャナ２０およびＹスキャナ１２０を有する。Ｘスキャナ２０およびＹスキャナ１２０は、既知のエッチング手法を適用してＳＯＩ基板１０４の活性層をパターニングすることにより形成してよい。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Ｘスキャナ２０およびＹスキャナ１２０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。
【００３５】
Ｘスキャナ２０およびＹスキャナ１２０は、各々回転振動することができる。Ｘスキャナ２０およびＹスキャナ１２０は、回転振動しながらレーザ光３１２を反射する。これにより、スキャナユニット１００は、焦点面５１０においてレーザ光３１２をＸ方向およびＹ方向に走査することができる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図３は、第１実施例におけるＸスキャナ２０およびＹスキャナ１２０の上面図である。Ｘスキャナ２０は、第１の反射部２１と、Ｚ方向に延伸する第１の梁部２２とを備える。第１の反射部２１は、第１の梁部２２の一端２３に接続され、第１の梁部２２を回転軸として回転することができる。
【００３９】
第１の反射部２１は、光を反射する反射面２４を有する。シリコンからなる第１の反射部２１の＋Ｙ方向側に厚さ１００ｎｍのアルミニウム等の金属層を設けることにより、反射面２４を形成してよい。第１の反射部２１の回転により反射面２４も回転する。
【００４０】
第１の反射部２１は、第１の軸部２６を有する。第１の軸部２６は、第１の梁部２２を通過してＺ方向に伸びる。すなわち、第１の軸部２６は、第１の梁部２２の延長線上に位置する。第１の軸部２６は、第１の反射部２１の回転軸となる部分である。本例の第１の軸部２６は、ＳＯＩ基板１０４の活性層の厚みと同じ厚みを有する。なお、厚みとはＹ方向の厚みを意味する。第１の反射部２１は、第１の軸部２６からＸ方向に最も離れた位置の端部２８に複数の櫛歯を有する。
【００４１】
Ｘスキャナ２０は、固定部４２、駆動部５２、シールド部６２および検出部７２を有する。固定部４２は、第１の梁部２２の一端２３とは逆側の他端に接続されている。固定部４２は、第１の梁部２２を介して第１の反射部２１を機械的に支持する。
【００４２】
駆動部５２、シールド部６２および検出部７２は、第１の軸部２６に対して対称であり、かつ、第１の反射部２１の端部２８に対向して設けられる。駆動部５２、シールド部６２および検出部７２の各々が有する櫛歯は、第１の反射部２１の櫛歯と噛み合うように設けられる。ただし、櫛歯同士は互いに接触しない。これにより、駆動部５２、シールド部６２および検出部７２の櫛歯と第１の反射部２１の櫛歯とは、間に空気を挟んで静電容量を形成する。
【００４３】
駆動部５２は、第１の反射部２１を回転振動させる。例えば、駆動部５２には交流電圧が印加され、第１の反射部２１には直流電圧が印加される。これにより、櫛歯間に静電気力が発生するので、第１の反射部２１は第１の梁部２２を回転軸として回転振動することができる。
【００４４】
本例の検出部７２‐１および検出部７２‐３は、駆動部５２‐１に対して対称な位置に設けられる。同様に、検出部７２‐２および検出部７２‐４は、駆動部５２‐２に対して対称な位置に設けられる。検出部７２は、検出部７２の櫛歯と第１の反射部２１の櫛歯との静電容量の変化を検出するために設けられる。静電容量の変化は、検出部７２から後段の回路に伝達される。静電容量の変化を検出することについては、図６の説明において詳しく説明する。
【００４５】
シールド部６２は、駆動部５２と検出部７２との間に設けられる。本例のシールド部６２は、接地されており、ＧＮＤ電位を維持する。したがって、シールド部６２は、検出部７２と駆動部５２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６２が設けられない場合と比較して、駆動部５２に入力される交流電圧の信号が検出部７２にノイズとして混信することを低減することができる。
【００４６】
Ｙスキャナ１２０は、Ｘ‐Ｚ平面においてＸスキャナ２０を９０度回転させたスキャナである。Ｙスキャナ１２０とＸスキャナ２０とは多くの点で共通するので、共通する機能については説明を省略する。
【００４７】
Ｙスキャナ１２０は、第２の反射部１２１と、Ｘ方向に延伸する第２の梁部１２２とを備える。第２の反射部１２１は、第２の梁部１２２の一端１２３に接続され、第２の梁部１２２を回転軸として回転することができる。第２の反射部１２１は、第２の梁部１２２を通過してＸ方向に伸びる第２の軸部１２６を有する。第２の反射部１２１は、第２の反射面１２４、第２の軸部１２６および第２の端部１２８を有する。
【００４８】
Ｙスキャナ１２０は、固定部１４２、駆動部１５２、シールド部１６２および検出部１７２を有する。固定部１４２、駆動部１５２、シールド部１６２および検出部１７２の機能は、Ｘスキャナ２０の固定部４２、駆動部５２、シールド部６２および検出部７２と同じである。
【００４９】
図４は、Ｘスキャナ２０の裏面３４を示す図である。なお、図面の見やすさを考慮して櫛歯は省略する。第１の反射部２１は、裏面３４と裏面３４に設けられた凹部３０とを有する。裏面３４は、反射面２４の反対側に位置する面である。本明細書において、第１の反射部２１の＋Ｙ方向を反射面２４とし、−Ｙ方向を裏面３４とする。なお説明のために、裏面３４においても第１の軸部２６を示す。凹部３０は、裏面３４の一部が選択的に除去された部分である。本例の凹部３０は、複数の孔３２を有する。
【００５０】
本例において、複数の孔３２は、第１の軸部２６に対して対称に配置される。また、複数の孔３２の各々は、等しい開口面積を有する。本例において、複数の孔３２の各々は、円形の開口を有する円柱形状である。複数の孔３２の各々は、Ｚ方向およびＸ方向において、予め定められたピッチＰＸおよびＰＺで設けられている。また、複数の孔３２の各々は、等しい体積を有する。
【００５１】
本例では、複数の孔３２の数が、第１の軸部２６から端部２８にかけて増加することにより、第１の軸部２６から第１の反射部２１の端部２８にかけて、凹部の体積が増加する。つまり、第１の軸部２６における孔３２の数が、端部２８付近における孔３２の数よりも少ない。
【００５２】
本例では、孔３２が第１の軸部２６および端部２８付近に一様に設けられた場合、および、第１の軸部２６における孔３２の数が端部２８付近における孔３２の数よりも多い場合と比較して、第１の軸部２６の機械的強度を高くすることができる。加えて、第１の軸部２６における孔３２の数が端部２８付近における孔３２の数よりも多い場合と比較して、第１の反射部２１における第１の軸部２６周りの慣性モーメントをより効果的に減少させることができる。また、慣性モーメントを効果的に減少させることができるので、第１の反射部２１の駆動に要する消費電力を低減することができる。
【００５３】
また本例では、複数の孔３２が第１の軸部２６に対して対称に配置されるので、第１の軸部２６に対して慣性モーメントを対象にすることができる。なお、エッチングプロセスにおいては規則的なパターンの方が不規則なパターンよりも作成しやすい。本例では、予め定められた規則的なピッチで孔３２を設けるので、孔３２が作成しやすいという効果も有する。
【００５４】
図５は、図４のＡ‐Ａ'断面を示す図である。複数の孔３２は、予め定められた深さ３３を有する。例えば、裏面３４をハーフエッチングすることにより、平坦な底面を有する深さ３３の孔３２を形成することができる。本例において底面とは、孔３２の反射面２４側におけるＸ‐Ｚ平面と平行な面である。複数の孔３２の各々は、第１の反射部２１の反射面２４にまで貫通していない。これにより、迷光の発生を防ぐことができる。
【００５５】
図６は、回転角の検出を説明する図である。本例では、Ｘスキャナ２０について説明するが、Ｙスキャナ１２０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。なお、検出部７２は、検出部７２‐１から検出部７２‐４のいずれであってよい。
【００５６】
本例の第１の反射部２１には、固定部４２を通じて直流電圧が印加される。第１の反射部２１と検出部７２とはキャパシタＣ１を形成する。なお、検出部７２とシールド部６２とはキャパシタＣ２を形成する。シールド部６２と駆動部５２とはキャパシタＣ３を形成する。駆動部５２には交流電圧が印加されるが、シールド部６２は接地されているので、駆動部５２と検出部７２との容量結合は防止される。
【００５７】
キャパシタＣ１において、第１の反射部２１と検出部７２との間の電位差Ｖ１は変化しない。これに対して、第１の反射部２１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、第１の反射部２１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。
【００５８】
本例の光走査装置２００は、電荷電圧変換回路１１０を有する。電荷電圧変換回路１１０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１１０は、出力電圧信号Ｖｏｕｔを制御部１１９に出力する。
【００５９】
本例の電荷電圧変換回路１１０は、増幅器１１２と、キャパシタ１１８とを有する。増幅器１１２は、非反転入力端子１１３と、反転入力端子１１４と、出力端子１１５とを有する。非反転入力端子１１３は電気的に接地され、反転入力端子１１４は、検出部７２と電気的に接続される。
【００６０】
キャパシタ１１８（Ｃ４としても示す。）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１１５に電気的に接続される。本例において、キャパシタ１１８の静電容量は変化しない。つまり、キャパシタ１１８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１１８の電荷Ｑ４が変化する。これをΔＱ４として示す。キャパシタ１１８における電荷量の変化に対応して、キャパシタ１１８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、ΔＱ１の情報はΔＶ４の情報に変換されるので、入力電流信号Ｉｉｎが出力電圧信号Ｖｏｕｔに変換される。
【００６１】
抵抗１１６の一端は反転入力端子１１４に、他端は出力端子１１５にそれぞれ電気的に接続される。抵抗１１６は、ＭΩからＧΩ程度の高い抵抗値を有してよい。本例の抵抗１１６は、１ＧΩの抵抗値を有する。それゆえ、抵抗１１６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１１２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。
【００６２】
制御部１１９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、第１の反射部２１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、回転角が増加するとＶｏｕｔは増加し、回転角が減少するとＶｏｕｔは減少する。当該対応関係を利用して、Ｖｏｕｔが第１の反射部２１の回転角に変換される。なお、制御部１１９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１１９は、ＡＣ電源の電圧値をより大きくする。
【００６３】
図７は、第１変形例における、（Ａ）Ｘスキャナ２０の裏面３４、および、（Ｂ）Ｂ−Ｂ'断面を示す図である。本例は、複数の孔３２の各々が角柱である。係る点において、第１実施例と異なる。他の点は、第１実施例と同じである。本例の孔３２は四角柱であるが、角柱は四角柱に限定されず５以上の頂点を有する多角形であってよい。第１実施例と同様に、深さ３３を有する孔３２は、裏面３４をハーフエッチングするにより形成することができる。
【００６４】
なお、第１変形例の更なる変形例として、Ｚ方向に隣接する複数の孔３２をつなげて短冊形状にしてもよい。この場合、Ｚ方向長さの異なる３つの短冊が、第１の軸部２６を挟んでそれぞれ形成される。これにより、第１の軸部２６から端部２８にかけて凹部３０の体積が不連続に増加するようにしてもよい。
【００６５】
図８は、第２変形例における、Ｘスキャナ２０の裏面３４を示す図である。本例において、複数の孔３２は、第１の軸部２６から端部２８にかけて、Ｚ方向における密度が増加する。具体的には、第１の軸部２６に対応する位置では孔３２が１つであるが、端部２８に近づくに従い、孔３２の数が３つ、５つおよび７つと徐々に増加する。また、Ｚ方向に並んだ３つの孔３２は、Ｚ方向において等しい距離だけ離間している。Ｚ方向に並んだ５つの孔および７つの孔も同様である。係る点において、第１実施例と異なる。他の点は、第１実施例と同じである。
【００６６】
図９は、第３変形例における、Ｘスキャナ２０の裏面３４を示す図である。本例において、複数の孔３２は、第１の軸部２６には設けられていない。係る点において、第１実施例と異なる。他の点は、第１実施例と同じである。本例の構成により、第１の軸部２６の強度をさらに向上させることができる。
【００６７】
図１０は、第２実施例における、Ｘスキャナ２０の裏面３４を示す図である。本例における第１の反射部２１は、端部２８付近におけるＺ方向の位置に応じて孔３２の開口面積が異なる。本例の複数の孔３２は、駆動部５２に対応する位置に設けられた第１の孔３２‐１と、検出部７２に対応する位置に設けられた第２の孔３２‐２と、シールド部６２に対応する位置に設けられた第３の孔３２‐３とを有する。
【００６８】
本例において、駆動部５２に対応する位置に設けられた孔３２とは、駆動部５２の櫛歯が設けられる先端部をＸ方向に延伸させた場合に、第１の反射部２１と重なる領域のうち最も端部２８側の孔３２を意味する。シールド部６２および検出部７２に対応する位置に設けられた孔３２も同様に、シールド部６２および検出部７２の櫛歯が設けられる先端部をそれぞれＸ方向に延伸させた場合に、第１の反射部２１と重なる領域のうち最も端部２８側の孔３２を意味する。
【００６９】
駆動部５２は第１の反射部２１を回転振動させるので、駆動部５２に対応する位置の櫛歯は最も機械的強度が必要となる。検出部７２は第１の反射部２１の回転角を検出するので、検出部７２に対応する位置に設けられた櫛歯は駆動部５２の櫛歯の次に機械的強度が必要となる。これに対して、シールド部６２は駆動部５２と検出部７２との容量結合を防ぐ機能が発揮できればよいので、シールド部６２に対応する位置に設けられた櫛歯の機械的強度は、駆動部５２およびシールド部６２よりも低くてよい。
【００７０】
そこで本例では、第１の孔３２‐１の体積を第２の孔３２‐２の体積よりも小さくし、第２の孔３２‐２の体積を第３の孔３２‐３の体積よりも小さくする。具体的には、本例の第１の孔３２‐１、第２の孔３２‐２および第３の孔３２‐３は、同じ深さ３３を有する。ただし、第１の孔３２‐１の開口面積は、第２の孔３２‐２の開口面積よりも小さく、第２の孔３２‐２の開口面積は、第３の孔３２‐３の開口面積よりも小さいとする。これにより、優先度が高い順に駆動部５２、検出部７２およびシールド部６２の破損を防ぎつつ、かつ、第１実施例と同様に慣性モーメントを低減することができる。
【００７１】
第１実施例と同様に本例においても、複数の孔３２は、第１の軸部２６に対して対称に配置される。本例では、最も端部２８側の孔３２以外の孔３２は、孔３２‐２と同じ体積を有する。また、複数の孔３２の各々は、円形の開口を有する円柱形状である。本例においても、複数の孔３２の数が、第１の軸部２６から端部２８にかけて増加する。
【００７２】
図１１は、第３実施例における、（Ａ）Ｘスキャナ２０の裏面３４、および、（Ｂ）Ｃ−Ｃ'断面を示す図である。本例の凹部３０は複数の孔３２を有さない。本例の凹部は、第１の軸部２６から端部２８にかけて連続的に体積が増加する。
【００７３】
（Ａ）に示す様に、本例の凹部３０は、Ｘ‐Ｚ平面において、第１の軸部２６から端部２８にかけてＺ方向の幅が大きくなる三角形形状を有する。また、（Ｂ）に示す様に、本例の凹部３０は、第１の反射面２４側に頂点を有する三角錐の形状を有する。錐体は、孔３２と比較して大きい面積を有する三角形の開口をエッチングする場合に生じる形状であってよい。ただし、錐体の頂点は、第１の反射面２４に貫通しないようにエッチング条件を制御する。
【００７４】
本例においても、第１の軸部２６の機械的強度を保ちつつ、第１の軸部２６周りの慣性モーメントをより効果的に減少させることができる。また、第１の反射部２１の駆動に要する消費電力を低減することができる。なお、本例の凹部３０は裏面３４において三角形形状を有するとした。しかしながら、第１の軸部２６から端部２８にかけて連続的に体積が増加すれば、台形およびその他の多角形としてもよい。
【００７５】
図１２は、第４実施例における、二軸スキャナ８０の上面図である。本例の二軸スキャナ８０は、第１の反射部８１と、第１の梁部８２と、吊枠部９０と、第２の梁部９２とを備える。第１の反射部８１は、反射面８４を有する。なお、第１の反射部８１は、第１の梁部８２を通過してＺ方向に伸びる第１の軸部８６と、第２の梁部９２を通過してＸ方向に伸びる第２の軸部９６とを有する。上述の様に、第１の軸部８６および第２の軸部９６は、ＳＯＩ基板１０４の活性層の厚みと同じ厚みを有してよい。
【００７６】
第１の反射部８１は、第１の梁部８２の一端８３に接続され、第１の梁部８２を回転軸として回転することができる。第２の梁部９２は、Ｘ方向に延伸する。第２の梁部９２の一端９３は、吊枠部９０に接続する。吊枠部９０は、第１の梁部８２の他端８５に接続される。吊枠部９０は、Ｚ方向の端部に設けられた櫛歯とこれに噛み合う櫛歯との間の静電気力により、第２の梁部９２を回転軸として回転する。第１の反射部８１は、第１の梁部８２および第２の梁部９２を回転軸として回転振動することができる。
【００７７】
図１３は、二軸スキャナ８０の裏面９４を示す図である。第１の反射部８１は、反射面８４の反対側に位置する裏面９４と、裏面の地位部が選択的に除去された凹部３０を有する。本例の凹部３０も複数の孔９５を有する。複数の孔３２の各々は、円形の開口を有する円柱形状であってよい。本例の複数の孔９５は、第１の軸部８６および第２の軸部９６に対して対称な位置に設けられる。
【００７８】
本例において、端部８８は第１の軸部８６から最も離れた第１の反射部８１の端部であり、端部８９は第２の軸部９６から最も離れた第１の反射部８１の端部である。本例の複数の孔９５は同じ深さを有する。ただし、端部８８および端部８９に最も近い孔９５‐３は最も開口面積が大きく、第１の軸部８６および第２の軸部９６の交点に位置する孔９５‐１は最も開口面積が小さい。孔９５‐１と孔９５‐３との間に位置する孔９５‐２は、孔９５‐１よりも大きく、かつ、孔９５‐３よりも小さい開口面積を有する。したがって、本例の凹部３０の体積は、第１の軸部８６から端部８８にかけて増加し、かつ、第２の軸部９６から端部８９にかけて増加する。
【００７９】
本例では、Ｚ方向に加えてＸ方向においても軸部の機械的強度を保ちつつ、第１の反射部８１の慣性モーメントを減少させることができる。加えて、慣性モーメントを効果的に減少させることができるので、第１の反射部８１の駆動に要する消費電力を低減することができる。なお、図７の第１変形例、図８の第２変形例、図９の第３変形例、図１０の第２実施形態および図１１の第３実施形態を本例に適用してもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
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】
【００８２】
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・・Ｘスキャナ、２１・・第１の反射部、２２・・第１の梁部、２３・・一端、２４・・反射面、２６・・第１の軸部、２８・・端部、３０・・凹部、３２・・孔、３３・・深さ、３４・・裏面、４２・・固定部、５２・・駆動部、６２・・シールド部、７２・・検出部、８０・・二軸スキャナ、８１・・第１の反射部、８２・・第１の梁部、８３・・一端、８４・・反射面、８５・・他端、８６・・第１の軸部、８８・・端部、８９・・端部、９０・・吊枠部、９２・・第２の梁部、９３・・一端、９４・・裏面、９５・・孔、９６・・第２の軸部
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・・電荷電圧変換回路、１１２・・増幅器、１１３・・非反転入力端子、１１４・・反転入力端子、１１５・・出力端子、１１６・・抵抗、１１８・・キャパシタ、１１９・・制御部、１２０・・Ｙスキャナ、１２１・・第２の反射部、１２２・・第２の梁部、１２３・・一端、１２４・・第２の反射面、１２６・・第２の軸部、１２８・・端部、１４２・・固定部、１５２・・駆動部、１６２・・シールド部、１７２・・検出部
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】
2017058419.tif 000003
【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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