[发明专利]光学扫描探针、光学扫描探针装置及其控制方法

说明书

本申请基于并且根据35 U.S.C.§119要求在2007年9月4日提交的日本专利申请No.2007-229023的优先权，其全部公开内容通过引用而被结合于此。

技术领域

本发明涉及一种光学扫描探针和包括利用物理作用力来移位的微型反射镜的光学扫描装置，以及一种用于控制所述光学扫描探针的方法，并且更具体地，涉及一种优选用于医用内窥镜装置的诊断探针的技术。

背景技术

近来，作为用于观察身体组织和细胞表面及内部状态的装置，已知一种包括光学扫描元件的光学扫描型共焦点光学显微镜，并且还考虑了将使用光学扫描元件的类似技术应用于内窥镜。光学扫描型显微镜和内窥镜具有超过普通光学系统分辨率限制的分辨率，以及它能够形成三维图像的优点。

作为这种光学扫描元件，各种光学扫描元件已被提出，并且具体地，其中通过应用微加工技术制造的微型反射镜被构造成围绕作为转动轴的扭转梁利用静电力往复振荡的一种光学扫描元件被公认为具有实用性。所述光学扫描元件利用在与反射镜基板相对的位置处提供的电极之间的静电吸引力来往复振荡反射镜基板，其中所述反射镜基板是利用围绕用作扭转转动(twist rotation)轴的两个梁而设于相同直线上的两个梁来支撑的。

与使用可转动多边形反射镜的相关技术光学扫描元件相比，通过微加工技术形成的光学扫描元件具有更简单的结构并且能够通过半导体工艺一起形成，从而光学扫描元件能够被容易地减小尺寸并且以低成本制造，并且它具有单一反射表面，从而它并不象在多边形反射镜的情形中那样在反射表面间具有低精度，并且通过往复扫描还能够实现更高速。

作为上述光学扫描元件，例如，已知具有在JP-A-2000-310743、JP-A-11-52278、JP-A-2001-311900、JP-A-2002-267995和JP-A-2002-328329中所披露的结构的元件。

在JP-A-2000-310743中披露的光学扫描元件的构造示于图22A和22B中。这些光学扫描元件1A和1B基于它们被应用于内窥镜的假设而进行构造，并且采用通常的静电驱动作为光学扫描元件驱动方法。换言之，如图22A所示，电压被施加到设于可动部分2的左侧和右侧上的可动电极3a和3b和与所述可动电极相对地设置的固定电极(未示出)之间，并且利用所产生的静电力，可动部分2围绕作为中心轴的梁4转动移位。在图中，阴影区域示出反射镜部分。图22A示出单轴反射镜的构造，并且图22B示出响应于向可动电极3a、3b与可动电极3c、3d施加的电压而围绕作为中心轴的梁4和梁5转动移位的双轴反射镜的构造。

在JP-A-11-52278中披露的光学扫描元件的构造示于图23中。该光学扫描元件1C通常被称为梳状电极结构。具体地，电极间距离较小，并且在电极之间的相对区域较宽，从而能够使驱动电压更低。另外，在可动部分2的移位方向(图中的竖直方向)中不存在固定电极6a和6b，从而利用固定电极6a和6b吸附可动部分2的停靠(pull-in)现象并不发生，并且能够扩大扫描角度。

在JP-A-2001-311900中披露的光学扫描元件示于图24A-24D中。图24A是整个光学扫描装置的前视图，图24B是电极基板的前视图，图24C是包括驱动电极的截面图，并且图24D是示出驱动电极部分的形状的放大截面图。该光学扫描元件1D包括由设于相同直线上的梁4支撑的可动部分2、反射镜7、在与反射镜7相对的位置处设置的对向电极8a和8b，并且通过在可动部分2和对向电极8a、8b之间产生静电吸引力，反射镜7围绕作为扭转转动轴的梁4往复振荡。对向电极8a和8b被设于不平行于反射镜7的倾斜表面9a和9b上，并且在倾斜表面的至少部分上形成凹槽10。在图中，引用数字11表示框架，12表示所有的电极垫片，并且13表示电极基板的背脊(ridge)的顶部。根据这种光学扫描元件1D，对向电极8a、8b与可动部分2的电极被相对地设于倾斜状态中，并且电极间距离缩短且电压降低。

在JP-A-2002-267995中披露的光学元件示于图25A和25B中。图25A是光学扫描元件的截面图(P-P截面)，并且图25B是平面图。在该光学扫描元件1E中，在框架14内部的端面上，驱动固定电极15a和15b被形成为面对反射镜7的基板端部，并且起动固定电极16a和16b通过将它们沿着基板厚度方向偏离反射镜7的基板端部而形成。由此反射镜7的基板利用低压而被稳定地起动。在图中，引用数字17a和17b表示电极垫片，并且18a和18b表示背侧电极垫片。