专利名称：光学扫描元件及其驱动方法、以及采用光学扫描元件的光学扫描探针的制作方法
技术领域：
本发明涉及 一种具有通过物理作用力移位的微型镜的光学扫描 元件；用于该光学扫描元件的驱动方法；以及采用这种光学扫描元件 的光学扫描探针。具体来说，本发明涉及一种优选地用于医用内窥镜 仪器的诊断探针的技术。
背景技术：
近年来，作为用于观察身体组织和细胞表面和内部的微小状况的 装置，已知例如一种其中安装有光学扫描元件的光学扫描式共焦光学 显微镜。甚至对将采用光学扫描元件的类似技术应用于内窥镜进行了 讨论。这种光学扫描式显微镜和内窥镜具有的优点在于实现了超过普 通光学系统的分辨率极限的分辨能力并且能够构造三维图像。
作为在这种应用中采用的光学扫描元件，提出各种类型。具体来 说，从实用的观点来看，其中通过微加工技术制造的微型镜被保持在 扭曲梁的旋转轴上然后通过静电力往复振荡的光学扫描元件是有希望 的。在IBM J. Res. Develop Vol.24 (1980)中披露了这种光学扫描元件 的详细实例。在该构造中，在两个梁用作扭转轴的状态中，由设于同 一直线上的该两个梁支撑的镜基片利用相对于在与镜基片相对的位置 处设置的电极产生的静电吸引力往复振荡。
与在相关技术中采用旋转多边形镜的光学扫描元件相比较，通过 微加工技术形成的光学扫描元件具有简单的结构并且因此能够在半导 体工艺中一体地形成。因此，易于降低尺寸并且制造成本低。而且， 因为单个反射表面，避免了在多边形镜的情形中可能发生的取决于各 个反射表面的精度变化。进而，往复扫描允许提高速度。
作为上述光学扫描元件，例如，已知在JP-A-2000-310743、 JP-T-11-52278和JP-A-2005-141229中披露的结构。
图30A和30B示出在JP-A-2000-310743中披露的光学扫描元件的 构造。光学扫描元件1A和1B具有用以应用于内窥镜的构造。每一个 光学扫描元件采用的驱动系统是普通的静电驱动器。也就是，如图30A 所示，在设于可移动部分2的左部和右部的可移动电极3a和3b与未被 示出但是以相对方式安装的固定电极之间施加电压。然后，所产生的 静电力引起可移动部分2围绕用作中心轴的梁4的旋转移位。图中阴 影区域表示镜部分。图31A示出单轴镜的构造。图31B示出当在可移 动电极3a和3b与可移动电极3c和3d之间施加电压时围绕用作中心轴 的梁4和5进行旋转移位的双轴镜的构造。
图31示出在JP-T-11-52278中披露的光学扫描元件的构造。示于 图31中的光学扫描元件1C的构造通常被称作梳齿电极结构。也就是， 电极间的距离小，而电极相向区域被增大。这允许在驱动电压中的电 压下降。而且，由于固定电极6a和6b不沿着可移动部分2的移位方向 (垂直于图的方向)定位，不发生可移动部分2附着到固定电极6a和 6b的吸合(pull-in)现象。这允许更大的扫描角度。
图32示出在JP-A-2005-141229中披露的光学扫描元件的构造。类 似于在JP-A-2005-141229中所披露的，示于图32的光学扫描元件ID 具有梳齿电极结构。因此，在电极之间的距离小，而电极相对区域被 增大。这允许在驱动电压中的电压下降。而且，由于固定电极7a、 7b、
8a和8b不沿着可移动部分2的移位方向定位，不发生吸合现象。这允 许更大的扫描角度
同时，当光学扫描元件将要被安装在内窥镜上时，由于将被插入 内窥镜镊子端口中的探针直径极小，需要以相当小的尺寸构造光学扫 描元件。而且，当采用共焦光学系统时，用于光学扫描元件的扫描驱 动需要沿着两个单独的轴向方向。然而，在根据现有技术的光学扫描 元件的元件形状中，由电极和支撑部件占据的面积与反射表面的面积 比率比较大，因此反射表面的孔径比小。这消除了充分利用采用MEMS (微机电系统)技术的微制造的优点
而且，在于JP-A-2000-310743中描述的技术中，需要在用作反射 表面的镜的周围确保用于支撑镜的支撑驱动区域(图中阴影区域)。 因此，围绕反射表面的区域大。具体来说，在双轴镜的情形中，需要 确保用于两个轴的支撑驱动区域。因此，反射表面面积与整个元件面 积的比率(孔径比)不可避免地被降低。当将在薄的内窥镜探针的尖 端部分中安装光学扫描元件时，整个元件的尺寸受到限制。这样，反 射表面较小，因此孔径比不能太高。而且，可移动部分2的尺寸也受 到限制。这样，在元件设计中可得到的灵活性低。
而且，在于JP-T-11-52278中描述的技术中，具有梳齿结构的电极 沿着可移动部分的水平方向定位。这样，除了用于支撑部分的区域， 需要确保用于设置梳齿电极的区域。这进一步降低了孔径比。当电极 面积降低时，所施加的电压需被增加。这对于实现低电压驱动造成困 难。而且，具体地，在应用于将被插入体内的仪器例如内窥镜时，不 希望使用高电压。这引起功能欠缺的问题。
而且，在于JP-A-2005-141229中描述的技术中，类似于 JP-T-11-52278的情形，围绕可移动部分2设置具有梳齿结构的电极7a、 7b、 8a和8b。因此，除了用于支撑部分的区域，需要确保用于设置梳
齿电极7a、 7b、 8a和8b的区域。这样，当通过采用梳齿电极实现双轴 镜时，用于设置梳齿电极所必需的区域增加。这进一步降低了孔径比。
发明内容
本发明的目的在于提供 一种光学扫描元件，其中，能够在内窥 镜上安装的小的光学扫描元件以允许沿着两个各自的轴向方向驱动的 方式被构造，并且其中，光学系统的孔径比能够被增加； 一种用于该 光学扫描元件的驱动方法；和一种采用这种光学扫描元件的光学扫描探针。
能够通过下面的构造实现上述本发明的目的。 (1) 一种光学扫描元件，包括-
基片；
第一可移动部分，该第一可移动部分被支撑在所述基片上以能够 围绕平行于所述基片的表面的第一轴线摇摆移位；
第二可移动部分，该第二可移动部分在所述第一可移动部分上集 成地设置并被支撑，以能够围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线摇摆 移位，该第二可移动部分在其上表面上具有微型镜；以及
驱动部分，该驱动部分在所述第一可移动部分和所述第二可移动 部分上施加物理作用力，以使所述微型镜沿着围绕所述第一轴线和所 述第二轴线的两个轴向方向进行摇摆移位。
根据这种光学扫描元件，因为具有微型镜的第二可移动部分被设 置在第一可移动部分上，能够沿着两个单独的轴向方向驱动微型镜。 而且，为被暴露出的微型镜的反射表面面积和整个光学扫描元件的面 积的比率的孔径比得以提高。也就是，能够以沿着厚度方向相互重叠 的方式设置微型镜的表面和支撑微型镜的第一可移动部分的表面。而 且，用于以允许摇摆的方式支撑第一可移动部分和第二可移动部分所 必需的支撑区域能够以沿着厚度方向与微型镜的表面相重叠的方式设
置。因此，当从上方看微型镜的表面时，支撑区域和第一可移动部分 延伸到微型镜的表面周围的区域的面积能够被减小。
(2) 在(1)中描述的光学扫描元件，其中在与所述第一可移动
部分和所述第二可移动部分中的至少一个沿其厚度方向相重叠的区域 内设置所述驱动部分。
根据该光学扫描元件，关于微型镜面积，为微型镜面积与整个光 学扫描元件的面积的比率的孔径比能够被充分增加，而与用于驱动装 置的安装面积无关。
(3) 在(1)或者(2)中描述的光学扫描元件，其中所述驱动 部分包括.-
第一驱动部分，该第一驱动部分沿着围绕所述第一轴线的第一旋 转方向在所述第一可移动部分上施加物理作用力；
第二驱动部分，该第二驱动部分沿着与所述第一旋转方向相反的 第二旋转方向在所述第一可移动部分上施加物理作用力；
第三驱动部分，该第三驱动部分沿着围绕所述第二轴线的第三旋 转方向在所述第二可移动部分上施加物理作用力；以及
第四驱动部分，该第四驱动部分沿着与所述第三旋转方向相反的 第四旋转方向在所述第二可移动部分上施加物理作用力。
根据该光学扫描元件，当第一驱动部分和第二驱动部分受到控制 时，能够在第一可移动部分上施加用于沿着第一旋转方向及其相反方 向围绕第一轴线引起旋转移位的物理作用力。而且，当第三驱动部分 和第四驱动部分受到控制时，能够在第二可移动部分上施加用于沿着 第三旋转方向及其相反方向围绕第二轴线引起旋转移位的物理作用 力。因此，微型镜的表面能够沿着各个轴向方向摇摆。
(4) 在(3)中描述的光学扫描元件，其中在位于所述第一可移
动部分和第二可移动部分之间的高度位置设置所述第三驱动部分和所 述第四驱动部分。
根据该光学扫描元件，在位于第一可移动部分和第二可移动部分 之间的高度位置设置第三驱动部分和第四驱动部分。因此，在靠近第 二可移动部分的位置处设置第三驱动部分和第四驱动部分，因此在第 三和第四驱动部分与第二可移动部分之间的距离减小。结果，所产生 的物理作用力能够增加，因此在微型镜旋转移位驱动中实现节电。
(5) 在(1)到(4)的任何一项中描述的光学扫描元件，还包
括在沿着所述第二可移动部分的厚度方向重叠的区域中设置的支撑部 件，并且该支撑部件连接到所述第二可移动部分从而能够弹性移位。
根据该光学扫描元件，在允许弹性移位的状态中支撑第二可移动 部分的支撑部件以沿着厚度方向(上下方向)与第二可移动部分重叠 的方式设置。这避免了支撑部件延伸到设于第二可移动部分中的微型 镜的表面的外侧。因此，微型镜的孔径比被进一步提高。
(6) 在(1)到(5)的任何一项中描述的光学扫描元件，其中 所述第二可移动部分沿着垂直于所述第二轴线的方向的最大尺寸基本 等于所述第一可移动部分沿着所述第一轴线的方向的最大尺寸。
根据该光学扫描元件，具有微型镜的第二可移动部分的表面和第 一可移动部分的表面能够被设置成沿着与第一轴线对准的方向完全地 相互重叠。因此，与整个光学扫描元件的面积相比，微型镜的面积能 够被增加。因此，孔径比被进一步提高。
(7) 在(1)到(6)的任何一项中描述的光学扫描元件，还包 括密封结构，其中至少所述第一可移动部分和所述第二可移动部分在 降低压力状态中被密封。
根据该光学扫描元件，第一可移动部分和第二可移动部分在降低
压力环境下操作。这降低了空气粘度的影响。在以显著小的尺寸形成 的光学扫描元件中，第一可移动部分和第二可移动部分具有的质量小。
因此，当这些部分高速振荡(摇摆)时，它们受到周边空气粘度的影 响。这对于增加振荡频率造成困难。因此，当第一可移动部分和第二 可移动部分在降低压力状态中被密封时，第一可移动部分和第二可移 动部分在具有低于正常密度的密度的空气中振荡。这降低了空气粘度 的影响，因此允许高速振荡(摇摆)运动。
(8) 在(1)到(7)的任何一项中描述的光学扫描元件，其中 所述物理作用力是静电力。
根据该光学扫描元件，通过使用静电力执行驱动。因此，例如， 当切换在固定侧上的电极和可移动侧上的电极之间施加的电压时，能 够容易地控制驱动状态。
(9) 在(8)中描述的光学扫描元件，其中所述第一可移动部分 和所述第二可移动部分中的每一个至少部分地具有传导性质并且所述 第一可移动部分和所述第二可移动部分相互电连接。
根据该光学扫描元件，在第一可移动部分中形成的具有传导性质
的区域和在第二可移动部分中形成的具有传导性质的区域形成各个电 极。因此，当在与这些区域相对的位置设置的固定电极上施加电压时， 产生用作驱动力的静电力。而且，当第一可移动部分和第二可移动部 分被电连接到一起时，在它们之间不产生静电力。这避免了在第一可 移动部分的操作和第二可移动部分的操作之间的相互干涉，因此允许 精确扫描。
(10) —种用于在(1)到(9)的任何一项中描述的光学扫描元 件的驱动方法，包括
以第一频率在所述第二可移动部分上执行主扫描驱动；并且 以低于第一频率的第二频率在所述第一可移动部分上执行次扫描
驱动，以便在所述第一可移动部分摇摆一次的时间期间所述第二可移
动部分应该摇摆多次。
根据该用于光学扫描元件的驱动方法，在第一可移动部分摇摆一 次的时间期间，第二可移动部分能够摇摆多次。因此，能够使得在第 二可移动部分上设置的微型镜的表面的定向方向沿着扫描方向和次扫 描方向在两个维度中进行扫描。
(11) 在(10)中描述的用于光学扫描元件的驱动方法，其中在 所述可移动部分的下端接触位于一个旋转方向的最终移位位置下面的 部件之前，所述第一可移动部分和所述第二可移动部分开始从所述一 个旋转方向转变到另一个旋转方向。
根据该用于光学扫描元件的驱动方法，当第一可移动部分和第二 可移动部分各自地摇摆时，重复进行摇摆而不接触其它周围部件，这 避免了发生与接触有关的机械振动，因此允许对微型镜表面的定向方 向进行精确控制。
(12) 在(10)或者(11)中描述的用于光学扫描元件的驱动方
法，其中所述第二可移动部分被驱动以在基本等于所述第二可移动部 分的共振频率的频率下摇摆。
根据该用于光学扫描元件的驱动方法，进行驱动以使第二可移动 部分在相应于由第二可移动部分的形状、质量等确定的特征频率的共 振频率下摇摆。这允许以必须的最小驱动力进行驱动，因此稳定摇摆操作。
(13) 在(10)或者(11)中描述的用于光学扫描元件的驱动方
法，其中所述第二可移动部分被驱动以在高于所述第二可移动部分的 共振频率的频率下摇摆。
根据该用于光学扫描元件的驱动方法，进行驱动以使第二可移动 部分在高于相应于由第二可移动部分的形状、质量等确定的特征频率 的共振频率的频率下摇摆。也就是，第二可移动部分被强制地移动，
因此实现了高速扫描。而且，共振频率的影响得以避免，因此提高了 元件设计灵活性。
(14) 在(10)或者(11)中描述的用于光学扫描元件的驱动方
法，其中所述第二可移动部分被驱动以在低于所述第二可移动部分的 共振频率的频率下摇摆。
根据该用于光学扫描元件的驱动方法，进行驱动以使第二可移动 部分在低于相应于由第二可移动部分的形状、质量等确定的特征频率 的共振频率的频率下摇摆。因此，与第二可移动部分的共振频率无关，
通过使用必须的时间能够足够缓慢地执行扫描。
(15) 在(13)或者(14)中描述的用于光学扫描元件的驱动方 法，其中使得所述第一可移动部分在基本等于与所述第一可移动部分 集成的结构的共振频率的频率下摇摆。
根据该用于光学扫描元件的驱动方法，进行驱动以使第一可移动 部分在相应于由与第一可移动部分集成的结构，即包括第二可移动部 分的结构，的形状、质量等确定的特征频率的共振频率下摇摆。这允 许利用必须的最小驱动力进行驱动，因此稳定摇摆操作。
(16) —种光学扫描探针，包括-探针，该探针将被插入测试受体的体内；
光源，该光源产生用于照射所述测试受体的光；
光传递部分，该光传递部分将来自所述光源的光引导到所述探针
的尖端部分；
光学扫描部分，包括位于所述探针的尖端部分上的在(1)到(9) 的任何一项中描述的光学扫描元件，并且该光学扫描部分利用被从所 述光源引导到所述光学扫描元件的光对所述测试受体执行二维扫描；
扫描驱动部分，该扫描驱动部分向所述光学扫描部分的所述光学 扫描元件提供用于驱动所述微型镜摇摆的驱动信号；以及
反射光传递部分，该反射光传递部分将当由所述光学扫描部分执 行的二维扫描的光被从所述测试受体反射时产生的反射光引导到基础 端部。
根据该光学扫描探针，通过使用设于光学扫描部分中的光学扫描 元件，利用从光源引入的光进行二维扫描。因此，测试受体中的特定 区域被照亮，同时来自该特定区域的反射光(返回光)被引导到基础 端部侧，从而探测到特定区域的二维图像。
(17)在(16)中描述的光学扫描探针，包括具有共焦针孔的部 件，其中针孔在所述光源和所述光学扫描部分之间形成，并且其中通 过所述针孔的光基本形成点光源，以相对于所述测试受体构造出共焦 光学系统。
根据该光学扫描探针，构造共焦光学系统。因此，当使用光学扫 描元件执行光的二维扫描时，在于测试受体中的目标中，仅焦点对准 区域(扫描位置)的光图能够被探测到。而且，照明光通过用作点光 源的针孔经由共焦光学系统被照射到测试受体中的目标上。因此，照 明光仅仅被集中地照射到焦点对准点上。这避免了在扫描位置周边中 产生不必要的散射光，因此允许在扫描位置进行高对比度图像探测。 而且，当使用这种共焦光学系统时，能够通过薄的部件例如光学纤维 引导照明光和返回光。因此，能够构造出能够优选地用于内窥镜中的
薄并且长的光学扫描探针。
通过考虑在图中概略地示出的本发明的示例性实施例，本发明特 征将更加充分地显现，其中
图1是示出根据第一示例性实施例的光学扫描元件的基本结构的 透视图2是图1所示的光学扫描元件的部分分解透视图； 图3是沿着图1中的线A1-A1的纵向截面图； 图4是沿着图1中的线B1-B1的纵向截面图； 图5是示出在光学扫描元件和用于驱动它的电信号之间的连接状 态的说明图6是示出光学扫描元件和用于驱动它的电路的框图7A是示出在光学扫描元件的第二可移动板中的旋转移位状态
的说明图，并且图7B是示出在第二可移动板中的旋转移位状态的说明
图8是示出在从与图3相同方向看光学扫描元件的情形中第一可 移动板的操作状态(a)到(d)的说明图9是示出在从与图4相同方向看光学扫描元件的情形中第一可 移动板的操作状态(a)到(d)的说明图10是示出用于驱动光学扫描元件的驱动信号和由此实现的操 作的时序图11是示出根据光学扫描元件的驱动而改变的扫描位置的概略
图表；
图12是示出用于驱动光学扫描元件的驱动信号和由此实现的操 作的时序图13是示出用于驱动光学扫描元件的驱动信号和由此实现的操 作的时序图14是示出根据第二示例性实施例的光学扫描元件的基本结构 的透视图。
图15是图14所示的光学扫描元件的局部分解透视图16是沿着图14中的线A2-A2的纵向截面图； 图17是沿着图14中的线B2-B2的纵向截面图18是示出根据第三示例性实施例的光学扫描元件的基本结构 的透视图19是图18所示的光学扫描元件的局部分解透视图； 图20是沿着图18中的线A3-A3的纵向截面图； 图21是沿着图18中的线B3-B3的纵向截面图； 图22是示出用于光学扫描元件的制造过程的各个阶段(a)到(1) 的说明图23是示出采用其上安装光学扫描元件的光学扫描探针的整个 内窥镜仪器的构造的前视图24是示出内窥镜的构造的框图25是示出光学扫描探针的尖端部分的结构的截面图； 图26是示出在降低的压力中密封的光学扫描元件的示例性构造 的纵向截面图27是示出光学扫描探针的尖端框架的内部空间处于降低压力 状态中的情形的说明图28A-28C是示出在结构分析中采用的光学扫描元件的结构的 图，图28A是示出分析模型的总体构造的透视图，图28B是示出第一 可移动板的形状和尺寸的平面图，并且图28C是示出第二可移动部分 的形状和尺寸的平面图29是示出驱动根据示于图28中的模型的光学扫描元件的实例 的说明图30A和30B是示出在相关技术中的光学扫描元件的构造的平面
视图31是示出在相关技术中的光学扫描元件的构造的平面视图；并
且
图32是示出在相关技术中的光学扫描元件的构造的平面视图。其中在下面给出在图中的一些数字和符号的说明
11-第一可移动板
13、 14:第二可移动板
13a、 13b:端部 15-基片 15a: 上表面 17A、 17B:弹性支撑梁 19、 21:第一支撑部件 23A、 23B:弹性支撑梁 25、 27:第二支撑部件 29:微型镜
31、 33:第一固定电极
35、 36、 37、 38:第二固定电极
39、 40:支撑底座
41:驱动单元
43:驱动电压控制电路
45:存储电路
51:弹性支撑梁
53:结合部分
55: SOI基片
57:驱动电路 81:护套 83:内窥镜 85:镊子端口 87:插入部件 89:操作部分 91:信号处理器 93:显示部分 95:光源
97:光探测部分
99:光耦合器
100、200、 300:光学扫描元件
101:光学纤维
103:控制部分
105:扫描驱动部分
107:测试受体
111:尖端框架
113:连结部分
115:信号线
117:保持部件
117a、117b:连通孔
119:套圈
121:包装
123:内部空间
125:盖玻璃
127:聚光透镜
129:准直透镜
131:校正表
133:包装
135:盖玻璃
137:驱动电路
141:被包装的元件
143:降低压力空间
400:光学扫描探针
具体实施例方式
根据本发明一个方面的光学扫描元件及其驱动方法，因为具有微 型镜的第二可移动部分被设置在第一可移动部分上，能够沿着两个单 独的轴向方向驱动微型镜。而且，为微型镜的被暴露出的反射表面的
面积和整个光学扫描元件的面积的比率的孔径比得以提高，因此，即 使在用于光学扫描元件的安装位置极小并且因此元件尺寸需被降低的 情形中，也能够在微型镜中确保大的有效面积。
而且，根据本发明一个方面的光学扫描探针，通过使用设于光学 扫描部分中的光学扫描元件利用光进行二维扫描。因此，测试受体中 的特定区域被照亮，而来自该特定区域的反射光(返回光)被引导到 基础端部侧以便探测到特定区域的二维图像。而且，因为微型镜的孔 径比高，即使在如具有小直径的内窥镜的应用情形中，能够探测到目 标(身体组织或者细胞的表面、工业产品内部等)的高分辨率图像。
在下面参考附图详细描述根据本发明方面的光学扫描元件、用于 它的驱动方法以及光学扫描探针的示例性实施例。
(第一实施例)
假设在本实施例中的光学扫描元件是例如这样一种光学扫描元 件，该光学扫描元件具有能够在靠近内窥镜的探针的末端的内部空间
中安装的非常小的尺寸(例如，最大尺寸接近7mm或者更小)。显然， 在其它应用中，可以构造稍微更大的光学扫描元件。
图1是示出根据第一示例性实施例的光学扫描元件的基本结构的 透视图。图2是图1所示的光学扫描元件的部分分解透视图。图3是 沿着图1中的线A1-A1的纵向截面图。图4是沿着图1中的线B1-B1 的纵向截面图。
如图1所示，光学扫描元件100具有包括第一平板形可移动板(第 一可移动部分)11和在第一可移动板11上集成地设置的第二可移动板 (第二可移动部分)13的可移动部分。以沿着厚度方向(图中Z方向) 重叠的方式在基片15上的相互上下重叠的位置设置第一可移动板11 和第二可移动板13。以允许独立倾斜的方式支撑这两个板。而且，如
图2所示，第一可移动板ll在平面视图中具有H形状，而第二可移动 板13的平面形状是长方形，这两个板各自以均匀厚度形成。
如图2和4所示，在第一可移动板11中，位于X方向的中心的两 个端部lla和Ub经由用作支撑部件的弹性支撑梁17A和17B分别地 联结到第一支撑部件19和21。由此，以允许围绕旋转轴线Ax2倾斜 的方式支撑第一可移动板11。弹性支撑梁17A和17B形成由弹性材料 构成的单独的扭曲梁，并且被固定到在基片15上形成的第一支撑部件 19和21上。
第一可移动板11经由弹性材料构成的弹性支撑梁17A和17B由 第一支撑部件19和21支撑，因此能够围绕旋转轴线Ax2旋转移位。 在实践中，旋转位移的容许范围受到限制。因此，当从外侧施加力时， 第一可移动板11围绕旋转轴线Ax2摇摆。
如图2和3所示，在第二可移动板13中，位于Y方向的中心的两 个端部13a和13b经由用作支撑部件的弹性支撑梁23A和23B分别地 联结到第二支撑部件25和27。由此，以允许围绕旋转轴线Axl倾斜 的方式支撑第二可移动板13。弹性支撑梁23A和23B形成由弹性材料 构成的单独的扭曲梁，并且被固定到在第一可移动板11上形成的第二 支撑部件25和27上。
第二可移动板13经由弹性材料构成的弹性支撑梁23A和23B由 第二支撑部件25和27支撑，因此能够围绕旋转轴线Axl旋转移位。 在实践中，旋转移位的容许范围受到限制。因此，当从外侧施加力时， 第二可移动板13围绕旋转轴线Axl摇摆。
因此，经由第二支撑部件25和27在第一可移动板11上支撑第二 可移动板13，而经由第一支撑部件19和21在基片15上支撑第一可移 动板11。因此，第二可移动板13的表面方向围绕与第一可移动板11
的旋转移位相关联的旋转轴线Ax2倾斜，并且还围绕与第二可移动板 13的旋转移位相关联的旋转轴线Axl倾斜。也就是，第二可移动板13 的表面方向相对于基片15沿着两个单独的轴向方向移位。在第二可移 动板13的上表面上，以覆盖整个上表面的方式形成用作光反射表面的 微型镜29。
如图2和3所示，在基片15的上表面15a上，在下表面靠近第一 可移动板11的沿着X方向的两个端部并且在沿着厚度方向(Z方向) 的相对位置，分别地设置具有薄板形状的第一固定电极31和33。这里， 第一固定电极31和33沿着Y方向的尺寸基本等于第一可移动板11沿 着Y方向的尺寸。而且，在第一可移动板ll中，它的整体由导电材料 构成，或者可替代地它的表面覆盖有导电薄膜。而且，在第一可移动 板ll中，至少与第一固定电极31和33相对的区域可以利用导电材料 形成。即使当采用这种方法时，第一可移动板11也基本用作具有传导 性质的可移动电极。上述第一固定电极31和33用作用于沿着围绕第 一轴线Ax2的第一旋转方向和第二旋转方向在第一可移动板11上施加 物理作用力的第一和第二驱动部分。
而且，如图2所示，在基片15的上表面15a上，在与靠近第二可 移动板13的沿着Y方向的两个端部的下表面相对的位置的支撑底座 39上，分别地设置第二固定电极35、 36、 37和38。这些第二固定电 极35、 36、 37和38被设置在第一可移动板11沿着Y方向的宽度窄的 凹进区域中。第二固定电极35、 36、 37和38中的每一个均具有使得 它的上表面位置与第一可移动板11的上表面基本相等的高度。
这里，第二固定电极35被设置在第一固定电极31和第一支撑部 件19之间，而第二固定电极36被设置在第一固定电极33和第一支撑 部件19之间。它们被设置在第一可移动板11的凹进区域中。类似地 设置在相对侧上的第二固定电极37和38。
而且，在第二可移动板13中，其整体由导电材料构成，或者可替
代地它的表面覆盖有导电薄膜。而且，在第二可移动板13的各个区域 中，至少与第二固定电极35、 36、 37和38相对的区域可以利用导电 材料形成。当采用这种方法时，第二可移动板13基本用作具有传导性 质的可移动电极。上述第二固定电极35、 36、 37和38用作用于沿着 围绕第二轴线Axl的第三旋转方向和第四旋转方向在第二可移动板13 上施加物理作用力的第三和第四驱动部分。
如图1和4所示，在具有上述一构造的光学扫描元件100中，第 一可移动板ll沿着Y方向的最大尺寸La基本等于第二可移动板13和 微型镜29沿着Y方向的最大尺寸Lb。也就是，第一支撑部件19和21 以及第二固定电极35、 36、 37和38被设置在第一可移动板11沿着Y 方向的宽度窄的凹进区域中。因此，当沿着Z方向从上方看整个光学 扫描元件100时，第一支撑部件19和21以及第二固定电极35、 36、 37和38被隐藏在第二可移动板13的下面。
也就是，第一到第四驱动部分在沿着可移动板11和13的至少任 何一个的厚度方向相互重叠的区域中设置。因此，至于微型镜29的面 积，与用于设置第一支撑部件19和21以及第二固定电极35、 36、 37 和38所必需的空间无关，为微型镜29的面积与整个光学扫描元件100 的面积的比率的孔径比能够被足够地增加。
关于引起具有上述构造的光学扫描元件100的第一可移动板11和 第二可移动板13的旋转移位的基本操作给出下面的说明。
图5是示出在光学扫描元件和用于驱动它的电信号之间的连接状 态的说明图。当驱动光学扫描元件100时，如图5所示，在各个电极 上施加驱动信号<I V1到$V4。也就是，在第一固定电极31上施加驱 动信号》Vl、在第一固定电极33上施加驱动信号$V2、在第二固定电 极35和36上施加驱动信号4 V3、以及在第二固定电极37和38上施
加驱动信号$V4。而且，第一可移动板11、第二可移动板13和支撑这 些板的第一支撑部件19和21以及第二支撑部件25和27被电连接到 一起。它们被连接到地并且因此具有地电势
图6是示出光学扫描元件和用于驱动它的电路的框图。
示于图6的驱动单元41具有驱动电压控制电路43和存储电路45。 驱动电压控制电路43产生在光学扫描元件100的各个电极上施加的驱 动信号争V1到争V4。在驱动元件之前，存储电路45保存有关相应于 围绕用于光学扫描元件100的微型镜29的每一个轴线的倾斜的位移量 作为各个驱动信号金V1到$V4输出的信号波形的信息。当从外部输入 位移量指令时，存储电路45向驱动电压控制电路43提供用于产生相 应于位移量的信号波形所必须的信息。基于从存储电路45输入的信息， 驱动电压控制电路43在必要的时刻产生各个驱动信号$V1到々V4的 波形。
这里，在第一可移动板11中形成的具有传导性质的区域和在第二 可移动板13中形成的具有传导性质的区域分别地形成公共电极。然后， 它们被相互电连接。因此，当在与这些区域相对的位置处设置的固定 电极31和33等上施加电压时，产生用作驱动力的静电力。而且，当 第一可移动板11和第二可移动板13被电连接到一起时，在它们之间 不产生静电力。这避免了在第一可移动板11的操作和第二可移动板13 的操作之间的相互干扰，因此允许精确扫描。
图7A是示出光学扫描元件的第二可移动板中的旋转移位状态的 说明图。图7B是示出第一可移动板中的旋转移位状态的说明图。
如图7A所示，光学扫描元件的第二可移动板13围绕旋转轴线Axl 倾斜(倾斜角度")。而且，如图7B所示，第一可移动板ll围绕旋 转轴线Ax2倾斜(倾斜角度ei)。
下面，在下面描述用于第一可移动板11和第二可移动板13的每 一个的驱动操作。
图8是示出在从与图3相同的方向看光学扫描元件的情形中第一 可移动板的操作状态(a)到(d)的说明图。
这里，假设第一可移动板11由导电材料构成并且整个板表面用作 电极。
在其中在第一可移动板11和第一固定电极31之间以及在第一可 移动板11和第一固定电极33之间的电势差为0的稳态状态中，基片 15的表面和第一可移动板11的表面相互平行地设置，如图8(a)所示。 这里，假设第二可移动板13的表面处于平行于第一可移动板U的表 面的状态中。
然后，施加用于引起在第一固定电极31和第一可移动板11之间 的电压差的驱动信号。因此，如图8(b)所示，沿着箭头Z1方向的静 电吸引力作用在第一固定电极31和第一可移动板11的相对端部llc 之间。相应地，第一可移动板11和第一可移动板11上的第二可移动 板13围绕旋转轴线Ax2执行逆时针旋转移位。因此。第一可移动板 11倾斜。
在图8 (b)所示的状态中，当在第一固定电极31和第一可移动 板11之间的电势差被再次设为0时，静电吸引力在第一固定电极31 和第一可移动板11的相对端部11c之间消失。相应地，弹性支撑梁17A 和17B (见图2)中的弹性恢复力使光学扫描元件进入图8 (c)所示的 状态中(与图8 (a)相同的状态)。
然后，施加用于在第一固定电极33和第一可移动板11之间引起
电压差的驱动信号。因此，如图8(d)所示，沿着箭头Z2方向的静电 吸引力作用在第一固定电极33和第一可移动板11的相对端部lld之 间。相应地，第一可移动板11和在第一可移动板11上的第二可移动 板13围绕旋转轴线Ax2执行顺时针旋转移位。因此，第一可移动板 ll倾斜。而且，当在该状态中将电势差设为O时，弹性支撑梁17A和 17B中的弹性恢复力使光学扫描元件进入图8 (c)所示的状态(与图8 (a)相同的状态)。
下面对于在具有上述构造的光学扫描元件100的第二可移动板13 中引起旋转移位的基本操作给出说明。
图9是示出在从与图4相同的方向看光学扫描元件的情形中操作 状态(a)到(d)的说明图。
这里，假设第二可移动板13由导电材料构成并且整个板表面用作 电极。
在其中在第一可移动板13和第二固定电极35和36之间以及在第 二可移动板13和第二固定电极37和38之间的电势差为0的稳态状态 中，基片15的表面和第二可移动板13的表面(微型镜29的反射表面) 相互平行地设置，如图9 (a)所示。这里，假设第一可移动板11的表 面处于平行于基片15的表面的状态中。
这里，施加用于引起在第二固定电极35和36和第二可移动板13 之间的电压差的驱动信号。然后，如图9 (b)所示，沿着箭头Z3方向 的静电吸引力作用在第二固定电极35和36与第二可移动板13的相对 端部13c之间。相应地，第二可移动板13围绕旋转轴线Axl执行逆时 针旋转移位。因此。第二可移动板B倾斜。
在图9 (b)所示的状态中，当在第二固定电极35和36与第二可
移动板13之间的电势差被再次设为0时，静电吸引力在第二固定电极
35和36与第二可移动板13的相对端部13c之间消失。相应地，弹性 支撑梁23A和23B (见图2)中的弹性恢复力使光学扫描元件进入图9 (c)所示的状态中(与图9 (a)相同的状态)。
然后，施加用于在第二固定电极37和38与第二可移动板13之间 引起电压差的驱动信号。因此，如图9(d)所示，沿着箭头Z4方向的 静电吸引力作用在第二固定电极37和38与第二可移动板13的相对端 部13d之间。相应地，第二可移动板13围绕旋转轴线Axl执行顺时针 旋转移位。因此，第二可移动板13倾斜。而且，当在该状态中将电势 差设为0时，弹性支撑梁23A和23B中的弹性恢复力使光学扫描元件 进入图9 (c)所示的状态(与图9 (a)相同的状态)。
下面，在下面参考详细实例描述用于驱动光学扫描元件100的驱 动信号。
(第一驱动实例)
图10是示出用于驱动光学扫描元件的驱动信号和由此实现的操 作的时序图。
在示于图10的实例中，通过使用在由相应于第二可移动板13的 特征频率的共振频率确定的第一频率(fl)下的驱动信号驱动第二可移 动板13的移位(倾斜角度02)。然后，通过使用在低于第一频率(fl) 的第二频率(f2)下的驱动信号驱动第一可移动板11的移位(倾斜角 度01)。至于共振频率，通过第二可移动板13的形状和质量确定特征 频率。因此，当在该特征频率，即共振频率下进行驱动时，摇摆操作 稳定。
在该实例中，如图10所示，施加四个驱动信号牵V1到多V4以在 第一可移动板11和第二可移动板13中分别地引起旋转移位。驱动信
号多V3和争V4是用于在第二可移动板13中引起旋转移位的驱动信号。 然后，当交替地施加脉冲时，第二可移动板13被吸引并且倾斜到一侧 和另一侧，如图9所示。这里，驱动信号巾V3和巾V4具有彼此相同的 脉冲宽度T1和相同频率。然而，它们的脉冲施加开始时刻以半周期彼 此偏离。因此，当施加驱动信号《V3和争V4时，第二可移动板13的 倾斜角度62以具有振幅2A02的正弦曲线的形式从初始状态变化为 +△02， 0， -/\02，……。旋转移位的周期T2是相应于第二频率f2的倒 数的周期。
而且，驱动信号$V1和$V2是用于在第一可移动板11中引起旋 转移位的驱动信号。然后，当交替地施加脉冲时，第一可移动板ll被 吸引并且倾斜到一侧和另一侧，如图8所示。这里，驱动信号争V1和 多V2具有彼此相同的脉冲宽度T3和相同频率。然而，它们的脉冲施加 时刻以半周期彼此偏离。因此，当施加驱动信号争V1和争V2时，第一 可移动板11的倾斜角度M以具有振幅2Aei的正弦曲线的形式从初始 状态变化为+A61， 0， -Aei，……。旋转移位的周期T4是相应于第一 频率fl的倒数的周期。这里，在该实例中，驱动信号多V1和々V2的 脉冲宽度T3被设为大于$V3和$V4的脉冲宽度，以使施加所产生的 静电吸引力的时间周期增加。由此，结构比第二可移动板13更大的第 一可移动板11能够在必要的时刻和速度下驱动。这里，第一可移动板 11的周期T4具有等于周期T2的整数倍的长度。
当施加上述驱动信号$V1到$V4时，第一可移动板11和第二可 移动板13如下执行旋转移位。
在其中第二可移动板13的倾斜角度62为0。的稳态状态(静止状 态)中，当从低电势向高电势切换驱动信号$V3时，由于上述静电吸 引力，倾斜角度^ (见图9 (b))逐渐地增加，然后达到最大值A62。 然后，在达到最大值A62之后，当驱动信号》V3已被再次切换成低电 势时，静电吸引力被解除。因此，在弹性支撑梁23A和23B中的弹性
恢复力使倾斜角度再次返回到0。的状态。
当倾斜角度02已经返回到0。的状态时，然后驱动信号$V4被从 低电势切换到高电势。因此，在相对侧上的位置产生静电吸引力。因 此，倾斜角度02沿着负方向逐渐增加，然后达到-A62。当驱动信号$V4 已经再次被切换成低电势时，静电吸引力被解除。因此，在弹性支撑 梁23A和23B中的弹性恢复力使倾斜角度再次返回到0。的状态。
通过控制在各个电极上施加的驱动信号和》V4的高电势电 压值能够调节倾斜角度M的最大值A02。当倾斜角度62的最大值A02 受到限制时，能够在旋转移位时防止第二可移动板13与其它周围部件 相接触。
类似地，在第一可移动板11的情形中，在其中倾斜角度01为0° 的稳态状态(静止状态)中，当从低电势向高电势切换驱动信号$V1 时，由于上述静电吸引力，倾斜角度ei (见图8 (b))逐渐地增加，
然后达到最大值Aei。在此情形中，在倾斜角度ei达到最大值Aei之 前，驱动信号争vi被切换为低电势。然后，在达到最大值Aei之后，
在弹性支撑梁17A和17B中的弹性恢复力使倾斜角度01再次返回到0° 的状态。
当倾斜角度01已经返回到0。的状态时，然后驱动信号4V2被从 低电势切换到高电势。因此，在相对侧上的位置产生静电吸引力。因 此，倾斜角度W沿着负方向逐渐增加，然后达到-Aei。在驱动信号$V4 已经再次被切换成低电势之后，静电吸引力被解除。因此，在弹性支 撑梁17A和17B中的弹性恢复力使倾斜角度01再次返回到0。的状态。
通过控制在各个电极上施加的驱动电压信号<I V1和$V2的高电 势电压值能够调节倾斜角度M的最大值Aei。当倾斜角度ei的最大值 A61受到限制时，能够在旋转移位时防止第二可移动板13与其它周围
部件相接触。
也就是，当第一可移动板11和第二可移动板13从一个旋转方向 转变到另一个旋转方向时，在可移动板的下端与位于所述一个旋转方 向的最终移位位置下面的部件相接触之前，向所述另一个旋转方向的 移位开始，因此，当第一可移动板11和第二可移动板13各自摇摆时， 重复进行摇摆而不接触其它周围部件。这避免了发生与接触相关联的 机械振动，因此允许对微型镜表面的定向方向进行精确控制。
当执行图10所示的控制时，光学扫描元件100的第一可移动板ll和第二可移动板13彼此同步地执行旋转移位。因此，至于在光学扫 描元件100的微型镜29上入射的光，使得它的反射光沿着两个轴向方 向顺序地扫描，例如，如图11所示，以实现二维扫描。也就是，第二 可移动板13承担主扫描的任务，而第一可移动板11承当次扫描的任 务。这样，在低频率下驱动具有大的惯性重量的第一可移动板ll侧的 结构，而在高频率下有效率地驱动具有小的惯性重量的第二可移动板 13侧的结构。
(第二驱动实例)
同时，当在实践中为了图像获取的目的而执行二维扫描时，存在 提高分辨率的要求。因此，为了会在短时间内完成一个帧的二维扫描，
提高主扫描的速度是有利的。因此，在下面描述一个实例，其中在高 于第二可移动板13的结构的专有共振频率的频率下驱动第二可移动板 13。
图12是示出用于驱动光学扫描元件的驱动信号和由此实现的操 作的时序图。
在示于图12的实例中，假设在上述第二频率(f2)下驱动第一可 移动板11并且通过使用在高于为共振频率的上述第一频率(fl)的频
率(f3)的驱动信号驱动第二可移动板13。第一可移动板11的驱动类 似于上述图10中的实例，因此省略说明。
还在该实例中，如图12所示，施加四个驱动信号》V1到》V4以 在第一可移动板11和第二可移动板13中分别地引起旋转移位。驱动 信号$V3和$V4是其中当交替地施加具有脉冲宽度T5的脉冲时，第 二可移动板13被吸引并且倾斜到一侧和另一侧的驱动信号，如图9所 示。这里，驱动信号々V3和多V4具有彼此相同的脉冲宽度T5和相同 频率。然而，它们的脉冲施加开始时刻以半周期相互偏离。因此，当 施加驱动信号牵V3和$V4时，第二可移动板13的倾斜角度32以类似 于上述的正弦曲线的形式改变。旋转移位的周期T6是相应于第三频率 f3的倒数的周期。在此情形中，需要在高于共振频率的振荡频率下执 行驱动。因此，即使当第二可移动板13沿着第二可移动板13的倾斜 角度返回到零位置的方向移动时，需要通过施加力而强制地加速移 动。由于这种控制，用于改变倾斜角度02的周期T6变得短于由第二 可移动板13等的特征频率确定的共振频率的周期。这里，驱动信号》V1 和争V2类似于图IO所示，因此省略说明。
当施加上述驱动信号$V1到$V4时，第一可移动板11和第二可 移动板13基本以类似于上述情形的方式执行旋转移位。然而，特别地， 在高于由第二可移动板B专有的共振频率确定的第一频率(fl)的第 三频率下驱动第二可移动板13。因此，以第二可移动板13的移位(倾 斜角度M)以短周期改变的方式，使得来自微型镜的反射光进行扫描， 以使操作速度提高。这降低了在二维扫描中对于一个帧的扫描周期， 因此允许高速图像获取等。而且，因为第二可移动板13被强制地移动， 元件设计自由度得以提高，而与共振频率无关。
(第三驱动实例)
在另一方面，在根据应用的一些情形中，光学扫描元件100以比 较慢的速度扫描。在这种情形中，在低于第二可移动板13的共振频率
的频率下驱动第二可移动板13。这里，在下面描述一个实例，其中在
低于第二可移动板13的结构专有的共振频率的第四频率下驱动第二可 移动板13。
图13是示出用于驱动光学扫描元件的驱动信号和由此实现的操 作的时序图。
在图13所示的实例中，假设在上述第二频率(￡2)下驱动第一可 移动板11并且通过使用在低于为共振频率的上述第一频率(fl)的第 四频率(f4)的驱动信号驱动第二可移动板13。第一可移动板11的驱 动类似于上述图IO中的实例，因此省略说明。
在示于图13的实例中，所使用的驱动信号牵V3和多V4具有类似 锯齿波的信号波形，所述波形具有一定斜度，其中电势随着时间继续 以固定斜率增长。当这种使用信号波形时，能够在低于为上述共振频 率的第一频率(fl)的速度的速度下驱动第二可移动板13。
也就是，在其中倾斜角度P2为0的稳态状态(静止状态)中，当 驱动信号$V3从低电势朝向高电势逐渐地增加时，上述静电吸引力逐 渐地增加。因此，倾斜角度M (见图9 (a))的变化变得逐渐升高。 在倾斜角度02己经达到最大值A02时，当驱动信号$V3被切换到低 电势时，静电吸引力被解除。因此，根据在弹性支撑梁23A和23B中 的惯性力、弹性恢复力等之间的物理力关系，发生变化以再次进入倾 斜角度0。的状态。
在返回其中倾斜角度62为0。的状态之后，然后驱动信号$V4从 低电势朝向高电势逐渐地增加。因此，朝向在相对侧上的位置的静电 吸引力逐渐地增加，因此倾斜角度02沿着负方向缓慢地改变。然后， 在倾斜角度在负侧上已经达到最大值-A92时，当驱动信号*V4被 从高电势切换到低电势时，静电吸引力被解除。因此，根据在弹性支
撑梁23A和23B中的惯性力、弹性恢复力等之间的物理力关系，发生 改变以进入倾斜角度0°的状态。结果，以周期T8执行第二可移动板 13的旋转移位。
如上所述，驱动信号$V4的锯齿波的面积相应于驱动第二可移动 板13的能量。因此，当波形适当地改变时，在第二可移动板13中实 现了所需的操作。
这里，在上述第二和第三驱动实例中，已经在低于第二可移动板 13的共振频率的频率下驱动第一可移动板U。然而，本发明不限于此。 也就是，第一可移动板11可以在大致等于与第一可移动板11集成的 结构的共振频率的频率下振荡。在此情形中，执行驱动以使第一可移 动板在相应于由与第一可移动板11集成的结构，即包括第二可移动板 13的结构，的形状、质量等确定的特征频率的共振频率下摇摆。这允 许以必须的最小驱动力进行驱动，因此稳定摇摆操作。
(第二实施例)
下面，在下面描述根据本发明的光学扫描元件的第二示例性实施 例。在本实施例的光学扫描元件中，第二可移动板被进一步放大。
图H是示出根据第二实施例的光学扫描元件的基本结构的透视 图。图15是图14所示的光学扫描元件的局部分解透视图。而且，图 16是沿着图14中的线A2-A2的纵向截面图。图17是沿着图14中的 线B2-B2的纵向截面图。这里，在图14到17中，利用相同的数字标 注相应于根据第一实施例的结构中的那些元件的元件。
如图14所示，在该光学扫描元件200中，在第一平板形可移动板 (第一可移动部分)11上设置第二可移动板(第二可移动部分)14, 并且所述第二可移动板沿着图中的X方向延伸。在本实施例的光学扫 描元件200中，改变用于第二可移动板M的支撑模式以使第二可移动
板14的尺寸被放大。
如图15所示，类似于上述第一实施例，第二支撑部件25和27被 设置在第一可移动板11上。然而，不同之处在于弹性支撑梁51被设 置成在第二支撑部件25和27上方延伸并且在弹性支撑梁51的中心部 分中向上凸出的结合部分53结合并且支撑第二可移动板14。也就是， 第二可移动板14在沿着厚度方向重叠的区域中连接到以允许相对于第 二可移动板14弹性移位的方式用作支撑部件的弹性支撑梁51 。弹性支 撑梁51由沿着X-方向延伸并且具有大致等于从第一可移动板II的一 端到另一端的距离的长度的长并且薄的板形弹性材料形成。弹性支撑 梁51形成扭曲梁。
通过上述构造，弹性支撑梁51能够围绕轴线Axl执行旋转移位。 而且，在允许围绕轴线Axl旋转移位的状态中支撑由弹性支撑梁51的 结合部分53结合的第二可移动板14。在第二可移动板14的上表面上， 以覆盖全部表面的方式形成用作光反射表面的微型镜29。
这里，第二可移动板14的微型镜29沿着Y方向的尺寸类似于第 一实施例。也就是，第一可移动板11的最大尺寸La几乎等于第二可 移动板14和微型镜29的最大尺寸Lb。至于X方向，如图16所示， 第一可移动板11沿着X方向的最大尺寸Lc几乎等于第二可移动板14 和微型镜29沿着X方向的最大尺寸Ld。
也就是，第一支撑部件19和21以及第二固定电极35、 36、 37和 38被设置在其中第一可移动板11沿着Y方向的宽度窄的凹形区域中。 因此，当沿着Z方向从上方看整个光学扫描元件200时，第一支撑部 件19和21以及第二固定电极35、 36、 37和38被隐藏在第二可移动 板14的下面。也就是，它们沿着厚度方向相互重叠。而且，第二支撑 部件25和27以及弹性支撑梁51被类似地隐藏在第二可移动板14的 下面。因此，当沿着Z方向从上方看整个光学扫描元件200时，第一
支撑部件19和21，第二固定电极35、 36、 37和38，第二支撑部件25 和27，以及弹性支撑梁51被第二可移动板13的表面隐藏。结果，第 二可移动板13的微型镜29被放大成接近整个光学扫描元件200的平 面尺寸的尺寸。也就是，以沿着厚度方向(上下方向)与第二可移动 板14重叠的方式设置第一固定电极31和33以及第二固定电极35、36、 37和38。因此，它们，包括弹性支撑梁51，不延伸到设于第二可移动 板14中的微型镜的表面的外侧。因此，为微型镜29的面积与整个光 学扫描元件200的面积的比率的孔径比进一步变得更高，即使与第一 实施例的光学扫描元件100相比。
这里，驱动光学扫描元件200的第一可移动板11和第二可移动板 14的操作类似于第一实施例，因此省略说明。
(第三实施例)
下面，在下面描述根据本发明的光学扫描元件的第三示例性实施 例。本实施例的光学扫描元件具有在第二可移动板和第二固定电极之 间的电极一到一电极的距离被减小的构造。
图18是示出根据第三实施例的光学扫描元件的基本结构的透视 图。图19是图18所示的光学扫描元件的局部分解透视图。而且，图 20是沿着图18中的线A3-A3的纵向截面图。图21是沿着图18中的 线B3-B3的纵向截面图。这里，在图18到21中，利用相同的数字标 注相应于在根据第一和第二实施例的结构中的那些元件的元件。
与上述光学扫描元件200的构造相比，如图18和19所示，光学 扫描元件300具有涉及第二可移动板13等的相同的主要构造。然而， 涉及在基片15上设置并且在顶部具有第二固定电极35、 36、 37和38 的支撑底座以及涉及第一可移动板11的形状的构造是不同的。
支撑底座40被竖直地安装在基片15的上表面15a上并且在各顶
部上具有第二固定电极35、 36、 37和38。如图20和21所示，第二固 定电极35、 36、 37和38的高度处于在第一可移动板11和第二可移动 板14之间的高度位置处，也就是，大致等于弹性支撑梁51的高度。 因此，所述高度从第一可移动板11的安装表面高度凸出。然后，在于 第一可移动板11上方延伸的第二固定电极35到37之间的距离，类似 地，在第二固定电极36到38之间的距离短于上述第二实施例。这是 通过进一步降低第一可移动板11沿着Y方向的宽度窄的凹形区域的宽 度而实现的。也就是，在第二可移动板14的旋转轴线Ax2和第二固定 电极35、 36、 37和38之间的距离减小。
因为在第二可移动板14与第二固定电极35、 36、 37和38之间的 电极一到一电极的距离减小，当施加相同电势差时，产生更高的静电 力。因此，施加低电压是足够的，因此实现了电压下降。而且，在第 二固定电极35、 36、 37和38与旋转轴线Ax2之间的距离减小，能够 增加第二可移动板14的扫描角度。因此，利用低电力实现了宽范围扫 描。
接下来，在下面描述用于具有上述构造的光学扫描元件的制造过 程。这里，关于制造相应于在上述第二实施例中描述的光学扫描元件 200的元件的情形描述制造过程的详细实例。
图22是示出用于光学扫描元件的制造过程的各个阶段(a)到(1) 的说明图。这里，图22所示各个过程步骤的状态对应于图14所示的 光学扫描元件200的前侧上的结构(沿着Y方向的较窄侧)。
如图22 (a)所示，首先，在形成于SOI (绝缘体上的Si)基片上 的第一绝缘层55上形成由CMOS构成的驱动电路57。
接下来，通过PECVD在驱动电路57上形成Si02薄膜以形成第二 绝缘层59。然后，用于将驱动电路57的输出连接到元件的各个电极的
接触孔61被形成图案并且通过光刻和氟族RIE蚀刻而形成。
在这之后，通过溅射形成基础TiN薄的薄膜(未示出)。然后， 通过溅射形成钨W薄膜。结果，钨W被嵌入到接触孔61中。在这之 后，通过CMP平化表面。然后，形成第二绝缘层(未示出)以便覆盖 其中填充钨W的接触孔61的平坦表面。
在第二绝缘层上，通过溅射形成用于第一固定电极31和33的薄 膜、用于第二固定电极(35、 36、 37、 38)的底层薄膜、和用作用于 第一公共电极(第一可移动板11)的底层薄膜的Al薄膜(优选地， 含有高熔点金属的Al合金)。然后，通过光刻和氟族RIE蚀刻形成所 需的电极形状的图案，以形成第一固定电极31和33的薄膜、第二固 定电极的底层薄膜、和第一公共电极的底层薄膜。这里，此时，第一 固定电极31和33的薄膜、第二固定电极的底层薄膜、和第一公共电 极的底层薄膜经由接触孔61被分别地连接到驱动电路57的输出，因 此能够接收适当电势
然后，如图22 (b)所示，应用正性光刻胶薄膜63作为牺牲层， 然后进行硬烘。在深UV照射下在超过200。的温度下执行硬烘。由此， 即使在随后的过程步骤中的高温过程中，形状也得以保持。而且，获 得光刻胶去除溶剂的不溶性。当光刻胶被应用并且形成薄膜时，光刻 胶表面变平坦，而与基础薄膜的水平差异无关。该光刻胶层用作牺牲 层，因此在以后描述的过程步骤中被移除。因此，在硬烘之后的光刻 胶薄膜63的薄膜厚度确定将来在下方电极和支撑部件或者可移动部分 之间的间隙。
然后，如图22 (c)所示，通过光刻将相应于第二固定电极35、 36、 37和38以及第一公共电极的位置形成图案以便形成接触孔65。
然后，如图22 (d)所示，构成第一可移动板11，第二固定电极
35、 36、 37和38，以及第一公共电极的薄膜的由Al (优选地，含有高 熔点金属的A1合金)构成的导电薄膜67通过溅射形成。
然后，如图22 (e)所示，在导电薄膜67中，通过使用正性光刻 胶的光刻和氟族RIE蚀刻，将相应于第一可移动板11,第二固定电极 35、 36、 37和38，以及第一公共电极的薄膜的位置形成图案。在这之 后，通过氧族等离子体蚀刻(灰化)移除光刻胶。
然后，如图22 (f)所示，再次应用正性光刻胶薄膜69作为牺牲 层，然后执行硬烘。在硬烘之后的光刻胶薄膜69的薄膜厚度在确定将 来在以后的第一可移动板11，第二固定电极35、 36、 37和38,以及 第一公共电极和用于第二可移动板13的支撑部件(第二公共电极)之 间的间隙。
然后，如图22 (g)所示，通过光刻将相应于第二公共电极的位 置形成图案以形成接触孔71。
接下来，如图22 (h)所示，构成第二公共电极(用于第二可移 动板13的支撑部件)的由Al (优选地，含有高熔点金属的Al合金) 构成的导电薄膜73通过溅射形成。然后，通过使用正性光刻胶的光刻 并且通过氟族RIE蚀刻形成图案。在这之后，通过氧族等离子体蚀刻 (灰化)移除光刻胶。
然后，如图22 (i)所示，再次应用正性光刻胶薄膜75作为牺牲 层，然后执行硬烘。在硬烘之后的光刻胶薄膜75的薄膜厚度确定将来 在第二公共电极(用于第二可移动薄膜的支撑部件)和第二可移动薄 膜之间的间隙。
而且，如图22 (j)所示，通过光刻将相应于第二可移动板13的 支撑杆的位置形成图案以便形成接触孔76。
然后，如图22 (k)所示，构成第二可移动板13的由Al (优选地， 含有高熔点金属的Al合金)构成的导电薄膜77通过溅射形成。然后， 通过使用正性光刻胶的光刻并且通过氟族RIE蚀刻形成图案。在这之 后，通过氧族等离子体蚀刻(灰化)移除光刻胶。
然后，如图22 (1)所示，通过氧族和/或氟族等离子体蚀刻(灰 化)移除用作牺牲层的光刻胶层63、 69和75，以形成间隙79。结果， 形成具有所需结构的光学扫描元件。
这里，上述材料和制造方法是一些实例。也就是，在本发明范围 内可以使用任意材料和制造方法。
(第四实施例)
下面，描述一个实例，其中在内窥镜仪器的光学元件中应用根据 本发明的光学扫描元件。
在该实施例中，参考图23到28在下面描述其中在内窥镜仪器中 采用具有上述构造的光学扫描元件的详细实例。
图23是示出含有采用所述光学扫描元件的光学扫描探针的光学 扫描探针装置以及整个内窥镜仪器的构造的前视图。
在光学扫描探针400中，尖端部分被插入测试受体中。然后，在 扫描时利用光照射测试受体中的一定区域。当探测到从照射点发射的 光时，观察测试受体内部。利用具有柔性的薄并且长的护套81覆盖光 学扫描探针400。
指示器94的底端侧被连接到内窥镜仪器90的连接部分92。而且， 操作部分89被连接到指示器94的另一端侧。然后，薄并且长的插入
部件87被连接到操作部分89的尖端。用于镊子的插入端口 89a被设于 操作部分89中。然后，通过插入端口 89a插入探针。探针通过在插入 部件89a中形成的镊子端口 85延伸到插入部件87的尖端。
然后，光学扫描探针装置96具有光学扫描探针400;信号处理 器91，用于基于通过光学扫描探针400的光学纤维101引导的反射光 和扫描驱动部分105的驱动信号，计算从测试受体中的一维或者二维 照射点发射的光的分布信息；和显示部分98，用于显示从信号处理器 91输出的视频信号。因此，通过使用具有简单结构的光学扫描探针400， 利用低电压执行高速光学扫描。然后，根据从照射点发射的光的强度 获得的电信号被输入信号处理器91，以从照射点发射的光的分布信息 能够以高度响应性被显示在显示部分98上。
图24是示出内窥镜的构造的框图。
内窥镜83具有用于向光学扫描探针400输入和输出光学信息的 光学系统；以及用于输入驱动控制信息的驱动系统。因而，从所述两 个系统输入和输出信息，以使所观察到的图像经由信号处理器91被输 出到显示部分93。
所述光学系统具有由半导体激光器等构成的光源95;光探测部 分97;光耦合器99;和用作用于连接它们的光传递装置(和反射光传 递装置)的光学纤维101。所述驱动系统具有操作部分89;连接于 此的控制部分103;扫描驱动部分105;和校正表131 (所有这些均在
以后详细描述)。
在通过适当的光强度控制装置进行光强度调节之后，从光源95发 射的激光被引导到第一光学纤维0F1,然后通过具有四个输入和输出 的光耦合器99被分支到第三光学纤维0F3和第四光学纤维OF4。通过 第三光学纤维OF3，通过结合可见激光光束而产生的激光被传递到光
学扫描探针400。然后，当通过以后描述的在光学扫描探针400的尖端 部分中内置的目标单元执行扫描时，使得观察光(观察光束)被扫描 并且光在靠近测试受体107的表面的观察点上聚焦。
在另一方面，来自将被探测的测试受体107的扫描位置的反射光 返回光学扫描探针400，然后通过光学纤维101被引导到光耦合器99。 然后，通过光探测部分97探测被光耦合器99分支到第二光学纤维OF2 的光。光探测部分97是类似用于将入射光的强度的作为电信号输出的 光电转换器的装置。从光探测部分97输出的电信号被输入信号处理器 91然后显示在显示部分93上。
这里，为了应该防止分支到第四光学纤维OF4的光在末端被反射 然后返回到光耦合器99侧，在第四光学纤维OF4的末端进行封闭或者 非反射处理。第一光学纤维OFl、第二光学纤维OF2、第三光学纤维 OF3和第四光学纤维OF4可以优选地是例如单模纤维；和能够保持 充分的相干性的极化保持纤维或者低阶多模纤维。
然后，控制部分103控制如下的各种操作使得扫描驱动部分105 产生用于在目标单元中执行光学扫描的驱动信号；向信号处理器91输 出驱动信号以执行成像操作；响应来自操作部分89的操作信号对于所 获取的图像执行抓取并保存操作(freezing叩eration)以及硬拷贝静态 图像；以及弯曲光学扫描探针400。
图25是示出光学扫描探针400的尖端部分的结构的截面图。
在光学扫描探针400中，尖端框架111经由具有环形的联结部分 113被连接到护套81的尖端。然后，被插入护套81中的光学纤维101 和信号线115被连接到尖端框架111侧。尖端框架111具有尖端部分 封闭的柱形形状的结构。
在尖端框架lll内，保持部件117被保持，保持部件117具有大 致等于尖端框架111的内径的外径。保持部件U7具有连通孔117a和 117b，通过该连通孔插入光学纤维101和信号线115。在连通孔117a 中，设置设于光学纤维101的尖端的套圈119。通过连通孔117b，信 号线115与包装121 —起地被插入。结果，在尖端框架111的内，形 成被保持部件117密封的内部空间123。
而且，在靠近尖端框架111的尖端的部分中，形成通过其获取测 试受体107的图像的开口。盖玻璃125被附连到该开口部分。聚光透 镜127被设置在邻近于盖玻璃125的位置。而且，以与聚光透镜127 相对的方式设置上述光学扫描元件100。在相对于尖端框架111的轴线 方向以大致45度倾斜的状态中安装光学扫描元件100。然后，通过能 够执行旋转移位的上述微型镜29 (见图1)改变入射光的光学路径。 也就是，通过固定到保持部件117的套圈119输出的光通过由保持部 件117支撑的准直透镜129被投射到光学扫描元件100上。然后，它 的反射光被扫描并且被投射到测试受体107上。
这里，在其上施加用于在光学扫描元件100中引起扫描驱动的驱 动信号(相应于上述$V1到》V4)的各个电极通过信号线115被连接 到扫描驱动部分105 (见图24)。
在通过保持部件117的中心部分的位置设置的套圈119具有通过 中心部分的微小通孔。然后，光学纤维101连接到它的一个末端。在 另一末端侧上的开口被释放。因此，图24所示的光学扫描探针400的 光学系统构成共焦光学系统，并且套圈119用作共焦针孔。照明光被 从光源95 (见图24)输入光学纤维101中，然后作为来自点光源的照 明光被从套圈119的开口发射。该照明光通过准直透镜129被转换成 平行光束，然后入射到光学扫描元件100的微型镜29的表面上，然后 被微型镜29的表面反射，然后被聚光透镜127聚光，并且然后通过盖 玻璃125被投射到测试受体107上。
在另一方面，在测试受体107的区域中，来自相应于由光学扫描 元件100的微型镜29的表面的倾斜角度(01， 02)确定的扫描位置的 点的反射光沿着入射路径返回，也就是，通过盖玻璃125，然后被聚光 透镜127聚光，然后被引导到光学扫描元件100的微型镜29，然后被 微型镜29的表面反射，然后通过准直透镜129被传递，然后入射到用 作共焦针孔的套圈119的开口上，并且然后经由光学纤维101被引导 到光探测部分97 (见图24)。
在这种共焦光学系统中，当在与聚光透镜127的焦点位置共轭的 位置(图像位置)设置具有圆形开口的针孔时，仅仅来自聚焦位置的 光能够被探测到。而且，在共焦光学系统中，从点光源发射的光通过 物镜被聚光并且被投射到测试受体107的一个点上。因此，不同于其 中全部测试受体107被均匀地照亮的通常照明，不从扫描位置的周边 部分产生不必要的散射光。这显著地提高了图像对比度。因此，能够 以高质量图像的形式观察到测试受体的体内例如身体组织内部的表 面。
在上述图像获取时。控制部分103 (见图24)识别通过扫描驱动 部分105产生的各个扫描控制信号的时序，也就是，光学扫描元件IOO 的微型镜29的扫描位置。然后，与该扫描位置相关地，控制部分103 使信号处理器91处理从光探测部分97输入的电信号，并且将为测试 受体107的获取图像的二维图像的信息输出到显示部分93。这里，在
上面关于所使用的光学扫描元件是根据第一实施例的光学扫描元件 IOO的情形给出上述说明。然而，可以使用根据另一实施例的光学扫描 元件200或者300的构造。
同时，确定扫描域(图像获取域)的光学扫描元件100的微型镜 29的倾斜角度的大小(厶ei， A02)根据在光学扫描元件IOO的各个电 极上施加的驱动电压的大小而改变。然而，当在光学扫描元件100中
电极一到一电极的距离等发生变化时，即使当施加同一驱动电压时， 在根据具体光学扫描元件100的实际扫描域中出现错误。而且，环境 变化例如温度变化能够引起扫描域的变化。
因此，为了稳定光学扫描元件100的实际扫描域，控制部分103 具有用于校正在光学扫描元件100上施加的驱动电压的校正表131。也 就是，表示在所施加的驱动电压值和实际倾斜角度"1， 02)之间的 关系的信息被预先登记并保存在表中。然后，当将要实际驱动光学扫 描元件100时，为了使得扫描域会具有所需大小，参考校正表131的 内容确定将被施加的驱动电压值。
在运送内窥镜产品时之前产生校正表131。而且，校正表131的 内容可以是可再写的。然后，在周期性维护时，校正表131的内容可 被再写。而且，当必要时，在内窥镜通电时或者可替代地在由使用者 确定的任意时刻可以对校正表131的内容更新。
而且，在驱动光学扫描元件100时的扫描时序和实际扫描位置之 间的对应关系是非线性的情形中，表示这种关系的信息被登记到校正 表131中。
同时，光学扫描元件100的各个可移动部分具有复杂结构，还具 有较低的质量。因此，即使当期望高速执行光学扫描元件100的扫描 (可移动部分的旋转移位)时，在大气压力下，空气粘度对操作产生 影响。这对于在高频下高速驱动光学扫描元件100造成困难。因此， 为了抑制空气粘度对于光学扫描元件100的影响，优选的是光学扫描 元件100在具有比通常大气状况更低的空气密度的降低的压力状态中使用。
这里，在下面描述在降低的压力状态中具有密封结构的光学扫描 元件的一个实例。
图26是示出在降低的压力中密封的光学扫描元件的示例性构造 的纵向截面图。
根据该光学扫描元件100，在包装133中容纳光学扫描元件100。 然后，包装133的内部空间处于降低的压力状态中，并且包装133被 透明盖玻璃135密封。在包装133中的光学扫描元件100的下面，设 置电连接到光学扫描元件100的各个电极的驱动电路137，所述电路承 担在于包装133中封装光学扫描元件100之后输入和输出驱动信号的 任务。
根据该被包装的元件141，在具有降低的压力状态的环境下驱动 光学扫描元件100的可移动部分。这允许在空气粘度影响降低的情形 中进行高速驱动。当该空气压力被设为例如0.1大气压或者更低时，空 气粘度的影响能够被降低至实际上足够的程度。然后，当在上述图25 所示的光学扫描元件100的位置设置被包装的元件141时，获得能够 执行更高速的图像获取的光学扫描探针。
而且，替代对在包装中封装光学扫描元件100，可以使用图27所 示的结构。
图27是示出光学扫描探针的尖端框架111的内部空间处于降低压 力状态中的情形的说明图。
在此情形中的构造类似于上述内窥镜的构造。然而，在光学扫描 探针400的尖端框架111内形成降低压力空间143。这避免了在降低压 力中独立地密封光学扫描元件100的必要性，因此简化了结构。具体 地，被图中的点线围绕的部件在降低压力环境下被制造，然后被密封， 并且然后被固定到光学扫描探针400。
(利用光学扫描元件的详细实例的结构分析结果) 下面，在下面描述光学扫描元件的详细结构及其操作分析结果。
在该实例中，在假定扫描行数为300X300的情形中实际确定光学 扫描元件的结构。然后，利用有限元方法进行结构分析。在该结构分 析中使用的光学扫描元件的结构示于图28中。图28A是示出分析模型 的总体构造的透视图。图28B是示出第一可移动板11的形状和尺寸的 平面图。图28C是示出第二可移动部分(第二可移动板13)的形状和 尺寸的平面图。
在图28中，各个尺寸如下。
Lll:640拜L12-640/mi: L13=120/mi: L14=400pm L15=200#m: L16-200/im: L17=10pm: L21-400/mi L22-500拜L23-10拜L24-40jtim
而且，第一可移动板11与弹性支撑梁17A和17B的厚度为10/mi。 而且，第二可移动板13的厚度为10/mi。弹性支撑梁23A和23B的厚 度为4/im。假设各个部件的材料为Si，其中杨氏模量为170GPa并且泊 松比为0.26。
作为采用上述模型的结构分析的结果，第一可移动板11和与之一 体地执行移位的结构的共振频率大致为8kHz。第二可移动板13的共振 频率大致为15kHz。因此，当驱动具有该结构的光学扫描元件时，优选 的是通过使用50Hz的驱动频率以非共振状态驱动第一可移动板11并 且通过使用15kHz的驱动频率(共振频率)在共振状态中驱动第二可 移动板13。
下面，在下面参考图29描述该模型的驱动状况。
如图29所示，用于第一可移动板11沿着扫描域的Y轴方向扫描
一次所需的时间周期是振荡周期的一半。因此，当第一可移动板ll的
驱动频率是50Hz时，所需时间周期为(1/50Hz) / 2=0.01秒。在第 一可移动板11沿着Y轴方向扫描一次的时间期间，第二可移动板13 沿着X轴方向扫描300次。而且，类似地，用于第二可移动板13扫描 一次所需的时间周期是驱动周期的一半。因此，当假设第二可移动板 13的驱动频率(共振频率，在此情形中)是15kHz时，所需的时间周 期为((1/15kHz) / 2) X300-0.01秒。这与第一可移动板ll沿着 Y轴方向扫描一次的时间周期一致。因此，当采用用于元件的这些设 计值时，在第一可移动板11沿着Y轴扫描一次的时间期间，第二可移 动板13能够沿着X轴方向扫描300次。
因此，当在沿着X轴方向一次扫描期间从光源投射300次脉冲， 或者可替代地探测器的光闸在高速下切换300次时，能够以300X300
个测量点的形式对扫描域进行扫描。
根据上述每一个实施例的光学扫描元件能够被应用于各种应用例 如激光扫描记录仪器如激光束打印机、激光束加工仪器、激光扫描显 微镜、激光扫描仪器、激光显示器、和视网膜扫描显示器(RSD)。而 且，上述光学扫描探针被优选地用在共焦光学系统光学扫描探针装置、 激光计算X线断层摄影装置(OCT)、血管光学扫描探针装置等中， 并且能够被应用于任何其它内窥镜仪器比如医用内窥镜仪器如口腔内 窥镜、气管内窥镜、和结肠内窥镜、以及工业内窥镜装置。
权利要求
1. 一种光学扫描元件，包括基片；第一可移动部分，该第一可移动部分被支撑在所述基片上以能够围绕平行于所述基片的表面的第一轴线摇摆移位；第二可移动部分，该第二可移动部分在所述第一可移动部分上集成地设置并被支撑以能够围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线摇摆移位，该第二可移动部分在其上表面上具有微型镜；以及驱动部分，该驱动部分在所述第一可移动部分和所述第二可移动部分上施加物理作用力，以使所述微型镜沿着围绕所述第一轴线和所述第二轴线的两个轴向方向进行摇摆移位。
2. 根据权利要求1所述的光学扫描元件，其中在与所述第一可移 动部分和所述第二可移动部分中的至少一个沿其厚度方向相重叠的区 域内设置所述驱动部分。
3. 根据权利要求1所述的光学扫描元件，其中所述驱动部分包括 第一驱动部分，该第一驱动部分沿着围绕所述第一轴线的第一旋转方向在所述第一可移动部分上施加物理作用力；第二驱动部分，该第二驱动部分沿着与所述第一旋转方向相反的 第二旋转方向在所述第一可移动部分上施加物理作用力；第三驱动部分，该第三驱动部分沿着围绕所述第二轴线的第三旋 转方向在所述第二可移动部分上施加物理作用力；以及第四驱动部分，该第四驱动部分沿着与所述第三旋转方向相反的 第四旋转方向在所述第二可移动部分上施加物理作用力。
4. 根据权利要求3所述的光学扫描元件，其中在位于所述第一可 移动部分和所述第二可移动部分之间的高度位置设置所述第三驱动部 分和所述第四驱动部分。
5. 根据权利要求l所述的光学扫描元件，还包括在沿着所述第二 可移动部分的厚度方向重叠的区域中设置的支撑部件，并且所述支撑 部件连接到所述第二可移动部分从而能够弹性移位。
6. 根据权利要求l所述的光学扫描元件，其中所述第二可移动部 分沿着垂直于所述第二轴线的方向的最大尺寸基本等于所述第一可移 动部分沿着所述第一轴线的方向的最大尺寸。
7. 根据权利要求l所述的光学扫描元件，还包括密封结构，其中 至少所述第一可移动部分和所述第二可移动部分在降低压力状态中被密封。
8. 根据权利要求l所述的光学扫描元件，其中所述物理作用力是 静电力。
9. 根据权利要求8所述的光学扫描元件，其中所述第一可移动部 分和所述第二可移动部分中的每一个至少部分地具有传导性质，并且 所述第一可移动部分和所述第二可移动部分相互电连接。
10. —种用于驱动如权利要求1所述的光学扫描元件的方法，包括以第一频率在所述第二可移动部分上执行主扫描驱动；并且以低于第一频率的第二频率在所述第一可移动部分上执行次扫描 驱动，以在所述第一可移动部分摇摆一次的时间期间使所述第二可移 动部分摇摆多次。
11. 根据权利要求io所述的方法，其中在所述可移动部分的下端接触位于一个旋转方向的最终移位位置下面的部件之前，所述第一可 移动部分和所述第二可移动部分开始从所述一个旋转方向转变到另一 个旋转方向。
12. 根据权利要求IO所述的方法，其中所述第二可移动部分被驱 动以在基本等于所述第二可移动部分的共振频率的频率下摇摆。
13. 根据权利要求IO所述的方法，其中所述第二可移动部分被驱 动以在高于所述第二可移动部分的共振频率的频率下摇摆。
14. 根据权利要求IO所述的方法，其中所述第二可移动部分被驱 动以在低于所述第二可移动部分的共振频率的频率下摇摆。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中使得所述第一可移动部分 在基本等于与所述第一可移动部分集成的结构的共振频率的频率下摇 摆。
16. —种光学扫描探针，包括探针，该探针将被插入测试受体的体内； 光源，该光源产生用于照射所述测试受体的光； 光传递部分，该光传递部分将来自所述光源的光引导到所述探针 的尖端部分；光学扫描部分，该光学扫描部分包括位于所述探针的尖端部分上 的根据权利要求1所述的光学扫描元件，并且该光学扫描部分利用被 从所述光源引导到所述光学扫描元件的光对所述测试受体执行二维扫 描；扫描驱动部分，该扫描驱动部分向所述光学扫描部分的所述光学 扫描元件提供用于驱动所述微型镜摇摆的驱动信号；以及反射光传递部分，该反射光传递部分将当由所述光学扫描部分执 行的二维扫描的光被从所述测试受体反射时产生的反射光引导到基础 端部。
17.根据权利要求16所述的光学扫描探针，包括具有共焦针孔的 部件，其中针孔位于所述光源和所述光学扫描部分之间，并且其中通 过所述针孔的光基本形成点光源，以相对于所述测试受体构造出共焦 光学系统。
全文摘要
本发明提供一种光学扫描元件，该光学扫描元件包括基片；第一可移动部分，该第一可移动部分被支撑在所述基片上以能够围绕平行于所述基片的表面的第一轴线摇摆移位；第二可移动部分，该第二可移动部分在所述第一可移动部分上集成地设置并被支撑以能够围绕垂直于所述第一轴线的第二轴线摇摆移位，该第二可移动部分在其上表面上具有微型镜；以及驱动部分，该驱动部分在所述第一可移动部分和所述第二可移动部分上施加物理作用力，以使所述微型镜沿着围绕所述第一轴线和所述第二轴线的两个轴向方向进行摇摆移位。
文档编号G02B23/24GK101393105SQ200810161709
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年9月20日
发明者荻漥真也 申请人:富士胶片株式会社