WO2019239558A1 - 光偏向器、および走査型レーザ顕微鏡 - Google Patents

光偏向器、および走査型レーザ顕微鏡 Download PDF

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WO2019239558A1
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直規 白石
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オリンパス株式会社
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    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors

Definitions

  • the present invention relates to an optical deflector and a scanning laser microscope.
  • Patent Document 1 a rib is formed on the back surface of the reflecting surface of the movable portion, and a stress relaxation region is provided between the end portion of the reflecting surface and the torsion beam, so that the distortion of the reflecting surface is increased without increasing the weight of the moving portion. Is suppressed.
  • a swinging means for swinging the movable part is required.
  • the swinging means is provided on the movable part. This prevents the downsizing of the optical deflector.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical deflector and a scanning laser microscope that can suppress the dynamic distortion of the reflecting surface of the movable part and can be miniaturized.
  • an optical deflector is in contact with an optical reflecting surface and a mirror portion having a first rib formed on the back surface of the optical reflecting surface, and the first rib.
  • the holding surface has a second rib arranged in a direction intersecting with the first rib and joined to the first rib at an intersection with the first rib, and holds the mirror portion.
  • a movable portion having a mirror holding portion and a pair of elastic members, each elastic member being provided on each side of the movable portion and supporting the movable portion so as to be swingable about a swing shaft
  • a pair of elastic members having a first end portion and a second end portion, the movable portion being connected to the first end portion, and a pair of support portions, each of the support portions And a pair of support portions connected to the second end portion of the elastic member and supporting the elastic member.
  • the first rib has at least one first protrusion protruding in the extending direction of the second rib from a joint portion between the first rib and the second rib, or
  • the second rib has at least one second protrusion protruding from the joint in the extending direction of the first rib, or the first rib is the at least one first protrusion.
  • the second rib has the at least one second convex portion.
  • the first rib has a pair of first protrusions
  • the second rib has a pair of second protrusions
  • the top of the at least one first protrusion and the top of the at least one second protrusion each have a rounded corner.
  • the optical deflector according to the present invention is the above-described invention, wherein the connection portion between the at least one first projection and the first rib, and the at least one second projection and the second Each connection portion with the rib has a rounded corner.
  • the pair of first protrusions are in relation to the first rib.
  • the pair of second protrusions are symmetric with respect to the second rib.
  • the joint portion and the pair of first convex portions have an elliptical shape as a whole
  • the joint portion and the pair of second convex portions are: It has an oval shape as a whole.
  • the optical deflector according to the present invention when the contour line of the at least one first convex portion and the contour line of the at least one second convex portion intersect,
  • the angle formed between the tangent line of the first convex part and the tangent line of the second convex part is 90 ° or more.
  • a scanning laser microscope according to the present invention includes the optical deflector described above.
  • the movable part includes a mirror part having an optical reflection surface and a mirror holding part for holding the mirror part, and the light reflection surface of the mirror part.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a scanning laser microscope according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration of an optical deflector used in the scanning laser microscope of FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the movable part of the optical deflector of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view schematically showing a joint portion between the first rib and the second rib having no convex portion.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view schematically showing a joint portion between the first rib and the second rib of the optical deflector in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing the shape of the convex portion according to Modification 1 of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a scanning laser microscope according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a configuration of an optical deflector used in the scanning laser microscope of FIG.
  • FIG. 3
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the shape of the convex portion according to Modification 2 of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing a joint portion between the first rib and the second rib in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing the back surface of the mirror portion of the optical deflector according to the third modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a holding surface of the mirror holding portion of the optical deflector according to the third modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing the back surface of the mirror portion of the optical deflector according to the fourth modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing the holding surface of the mirror holding portion of the optical deflector according to the fourth modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a scanning laser microscope 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the scanning laser microscope 10 includes a microscope main body 11, a controller 12, an input device 13, a display device 14, and a sample stage 15.
  • the microscope body 11 includes an objective lens 21, a revolver 22, beam splitters 23, 28, and 38, an illumination lens 24, a collector lens 25, a white light source 26, an imaging lens 27, a quarter wavelength plate 29, a pupil projection lens 30, Optical deflector 100, polarizing beam splitter 32, condenser lenses 33 and 37, laser light source 34, video camera lens 35, CCD camera 36 for video image acquisition, pinhole 39, detector 40 for confocal image acquisition, non-confocal An image acquisition detector 41 and a Z moving mechanism 50 are provided.
  • the confocal image acquisition detector 40 and the non-confocal image acquisition detector 41 for example, a photomultiplier is used.
  • the white light source 26 for example, a white illumination fiber light source is used.
  • a laser beam (illumination light) emitted from a laser light source 34 is used as a condenser lens 33, a polarization beam splitter 32, an optical deflector 100, a pupil projection lens 30, 1 and the like.
  • the light is condensed on the sample 16 placed on the sample stage 15 through the optical path composed of the / 4 wavelength plate 29, the beam splitter 28, the imaging lens 27, the beam splitter 23, and the objective lens 21, and spotted. Irradiate as light.
  • the spot light on the sample 16 is two directions XY that are orthogonal to each other on a plane perpendicular to the direction of the optical axis of the objective lens 21 (Z direction). Scan in the direction.
  • the reflected light from the sample 16 is guided in the reverse direction from the objective lens 21 to the polarizing beam splitter 32 in the optical path, and is guided toward the condenser lens 37 by the polarizing beam splitter 32.
  • the reflected light that has passed through the condenser lens 37 is branched into two by the beam splitter 38, one of which is incident on the confocal image acquisition detector 40 via the pinhole 39, and the other is not.
  • the light enters the confocal image acquisition detector 41.
  • the illumination light emitted from the white light source 26 is illuminated through the optical path including the collector lens 25, the illumination lens 24, the beam splitter 23, and the objective lens 21.
  • the reflected light from the sample 16 enters the video image acquisition CCD camera 36 via the objective lens 21, the beam splitter 23, the imaging lens 27, the beam splitter 28, and the video camera lens 35.
  • the confocal optical system including the confocal image acquisition detector 40 and the non-confocal image acquisition detector 41
  • the confocal system in which the pinhole 39 is inserted and the non-confocal system without the pinhole 39 are the beam. It arrange
  • a video image of the sample 16 illuminated with illumination light from the white light source 26 is acquired.
  • a signal representing this video image is sent from the video image acquisition CCD camera 36 to the controller 12.
  • the controller 12 includes a calculation unit 61, a control unit 62, and a storage unit 63.
  • the controller 12 for example, an information processing apparatus such as a personal computer is used.
  • the arithmetic unit 61 includes an MPU (arithmetic processing unit) and a memory including a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory).
  • a predetermined basic control program is recorded in the ROM in advance, and the MPU reads out and executes this basic control program when the calculation unit 61 is activated, thereby enabling operation control of each component of the calculation unit 61.
  • the RAM is used as a working storage area as necessary when the MPU executes various control programs.
  • the calculation unit 61 scans the video image acquisition CCD camera 36, the confocal image acquisition detector 40, the non-confocal image acquisition detector 41, the optical deflector 100, the laser light source 34, and the like shown in FIG.
  • the type laser microscope 10 is controlled via the control unit 62.
  • the calculation unit 61 performs storage control processing for storing the confocal image and the video image acquired by the microscope main body 11 in the storage unit 63, and displays for displaying these images being stored in the storage unit 63.
  • Various control processes such as a control process are performed.
  • the input device 13 is, for example, a keyboard device, a pointing device such as a mouse device, a touch panel, or the like.
  • the input device 13 constitutes a graphical user interface (GUI) in cooperation with an operation screen displayed on the monitor screen 51 of the display device 14, and inputs instructions and information by the user of the scanning laser microscope 10 in FIG. 1. Is obtained using this GUI and passed to the controller 12.
  • GUI graphical user interface
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the optical deflector 100 used in the scanning laser microscope 10 of FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the movable part of the optical deflector 100 of FIG.
  • the optical deflector 100 includes a movable portion 110 having an optical reflecting surface 114, elastic members 132 and 134 that support the movable portion 110 so as to be swingable about a swing axis, and an elastic member 132. , 134 are supported at least.
  • the pair of elastic members 132 and 134 have a rectangular cross section and extend symmetrically from the movable portion 110 to both sides.
  • the elastic members 132 and 134 have first end portions 132a and 134a and second end portions 132b and 134b, and the first end portions 132a and 134a are connected to the mirror holding portion 120 of the movable portion 110, respectively.
  • the second end portions 132b and 134b are connected to the support portions 142 and 146, respectively.
  • the movable portion 110 is supported by the support portions 142 and 146 so as to be swingable around a swing shaft passing through the inside of the elastic members 132 and 134.
  • the movable part 110 has a mirror part 112 having an optical reflecting surface 114 and a mirror holding part 120 having a driving force generating surface 128.
  • the mirror part 112 and the mirror holding part 120 are joined so that the optical reflection surface 114 and the driving force generation surface 128 are arranged on the outer sides on the opposite side. It is preferable that both the optical reflecting surface 114 and the driving force generating surface 128 have high flatness.
  • the side surface of the mirror part 112 is orthogonal to the optical reflecting surface 114, and the side surface of the mirror holding part 120 is orthogonal to the driving force generating surface 128.
  • the optical reflecting surface 114 has a smaller area than the driving force generating surface 128.
  • the driving force generating surface 128 of the mirror holding unit 120 is provided with a driving force generating member that swings the movable unit 110.
  • the driving force generating member varies depending on the driving method of the optical deflector 100.
  • the driving force generating member is a driving coil that circulates around the edge of the movable portion 110
  • the driving force generating member is a pair of spreads over almost the entire surface of the movable portion 110. It is a drive electrode.
  • the movable portion 110 swings about the swing axis by a driving force generation member provided on the driving force generation surface 128. By this oscillation, the light incident on the optical reflecting surface 114 is manipulated.
  • the driving force generating surface 128 has a rectangular outline, and the optical reflecting surface 114 has an elliptical outline.
  • the driving force generating surface 128 is long in the direction orthogonal to the swing axis, and the optical reflecting surface 114 has a long diameter in the direction orthogonal to the swing axis.
  • the elliptical shape of the optical reflecting surface 114 preferably has a contour almost inscribed in the rectangle of the driving force generating surface 128, but is not limited thereto.
  • the connecting portions between the elastic members 132 and 134 and the mirror holding portion 120 and the connecting portions between the elastic members 132 and 134 and the support portions 142 and 146 are provided with roundness (R) to prevent stress concentration.
  • the optical deflector 100 is formed from a single crystal silicon substrate by using, for example, a semiconductor process. Since single crystal silicon has high rigidity and low internal damping of the material, it is suitable for the material of the elastic members 132 and 134 for resonance driving, and also for the material of the support portions 142 and 146 bonded to the external member. Are suitable.
  • the mirror part 112 has a first rib 116 formed on the back surface of the optical reflecting surface 114.
  • the first rib 116 protrudes from the back surface of the optical reflecting surface 114 and extends in a direction parallel to the swing axis of the elastic members 132 and 134.
  • the mirror holding part 120 is formed from the same layer as the elastic members 132 and 134. Further, the mirror holding unit 120 includes a driving force generation surface 128 and a second rib 122 formed on the back surface of the driving force generation surface 128, that is, a holding surface in contact with the first rib 116. The second rib 122 protrudes from the back surface of the driving force generation surface 128 and extends in a direction orthogonal to the swinging axis of the elastic members 132 and 134.
  • the first rib 116 and the second rib 122 extend in a three-dimensional manner.
  • the first rib 116 and the second rib 122 extend in a three-dimensional manner so that the first rib 116 is positioned on the second rib 122, This means that the rib 122 extends across the rib 122, and the second rib 122 is located below the first rib 116 and extends across the first rib 116.
  • the 1st rib 116 and the 2nd rib 122 are joined in the part which both cross
  • the mirror unit 112 is a solid body having the end surface of the contour shape of the elliptical optical reflecting surface 114, and includes a first frame 118 formed on the outer peripheral portion of the contour shape. Similar to the first rib 116, the first frame 118 protrudes from the back surface of the optical reflecting surface 114.
  • the mirror holding unit 120 has a second frame 124 joined to the mirror unit 112. That is, the second frame 124 has the same elliptical outline shape as the first frame 118.
  • the mirror holding unit 120 is a solid body having a rectangular contour shape as an end surface, and includes a third frame 126 formed on the outer peripheral portion of the contour shape. Similar to the second rib 122, the second frame 124 and the third frame 126 protrude from the back surface of the driving force generation surface 128.
  • first rib 116 is a pair of protrusions protruding in the extending direction of the second rib 122 along the second rib 122 from the joint 150 between the first rib 116 and the second rib 122. It has the 1st convex part 119.
  • the second rib 122 is a pair of first ribs protruding in the extending direction of the first rib 116 along the first rib 116 from the joint 150 between the first rib 116 and the second rib 122. Convex portion 119.
  • the pair of first protrusions 119 extends symmetrically with respect to the first rib 116, and the pair of second protrusions 123 extends symmetrically with respect to the second rib 122.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view schematically showing a joint 150 between the first rib 116 and the second rib 122 having no convex portion.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view schematically showing the joint 150 between the first rib 116 and the second rib 122 of the optical deflector 100 of FIG.
  • the first rib 116 has a pair of first protrusions 119 protruding in the extending direction of the second rib 122, and the second rib 122 is the first rib 116. It has a pair of 2nd convex part 123 which protrudes in the extending direction.
  • the 1st rib 116 and the 2nd rib 122 do not have the 1st convex part 119 and the 2nd convex part 123, as shown in FIG.
  • the 1st rib 116 and the 2nd rib The connection area with the 122 is only the joint 150 where the first rib 116 and the second rib 122 are in contact, and the stress generated when the optical deflector 100 is swung is concentrated on the joint 150, so The part may be destroyed.
  • the first rib 116 has a first protrusion 119 that protrudes from the joint 150 in the extending direction of the second rib 122, and the first protrusion 119 is the second protrusion 119.
  • the first bonding portion 151 is formed by being bonded to the rib 122.
  • the second rib 122 has a second convex portion 123 that protrudes from the joint portion 150 in the extending direction of the first rib 116, and the second convex portion 123 is joined to the first rib 116.
  • the second bonding portion 152 is formed.
  • the first projecting portion 119 and the second projecting portion 123 are formed so that the joining area is the joining portion 150, the first joining portion 151, and the second joining portion 152. Since the joint area can be increased, the concentration of stress applied to the joint between the first rib 116 and the second rib 122 can be suppressed, and the breakage of the joint can be prevented.
  • the top part 119a of the first convex part 119 and the top part 123a of the second convex part 123 each have a rounded corner.
  • the stress generated at the time of swinging is concentrated at the corner and breakage occurs from the corner, but the contours of the first convex portion 119 and the second convex portion 123 are formed by rounding the corners,
  • the stress generated in the contour portions of the first joint portion 151 and the second joint portion 152 can be dispersed by a curve, and the joint portion can be prevented from being broken.
  • the “rounded corner” generally has a configuration in which corners called corner R and corner R are rounded. That is, the rounded corner portion is a portion having a shape composed of straight lines whose outer peripheral portions are smoothly connected without curves or singularities.
  • the connecting portion 119b between the first convex portion 119 and the first rib 116 and the connecting portion 123b between the second convex portion 123 and the second rib 122 each have a rounded corner. Yes.
  • the stress generated at the time of swinging concentrates on the corner and breaks off from the corner, but the connection between the first protrusion 119 and the first rib 116 and the second protrusion
  • the portion 123, the second rib 122, and the connection portion with rounded corners, the connection portion between the first projection 119 and the first rib 116, and the second projection 123, the second The stress generated in the rib 122 and the connecting portion can be dispersed in a curve, and the joint portion can be prevented from being broken.
  • the first rib 116 and the second rib 122 each have a pair of first convex portions 119 and a pair of second convex portions 123, respectively, but the present invention is not limited thereto. Not what you want.
  • the first rib 116 has at least one first protrusion 119, or the second rib 122 has at least one second protrusion 123, or the first rib If 116 has at least one first projection 119 and the second rib 122 has at least one second projection 123, the area of the junction can be increased, and the junction Since the concentration of stress applied to the joint can be suppressed, the effect of preventing the joint from being broken can be obtained. Further, even when a pair of the first protrusions 119 and the second protrusions 123 are provided, the pair of first protrusions 119 and the pair of second protrusions 123 are not necessarily symmetrical. There is no.
  • the mirror part 112 and the mirror holding part 120 are provided so that the first rib 116 and the second rib 122 face each other.
  • the back surface of the holding surface for holding 112 can be a driving force generation surface 128 that has high flatness and forms a driving force generation member. Thereby, the optical deflector 100 can be reduced in size.
  • the movable part 110 of the optical deflector 100 includes a first rib 116 in which the mirror part 112 extends in parallel with the swing shafts of the elastic members 132 and 134, and the mirror holding part 120 is provided.
  • the second rib 122 extends in a direction perpendicular to the swing axis of the elastic members 132 and 134, but the mirror portion 112 and the mirror holding portion 120 are parallel to the swing shaft of the elastic members 132 and 134.
  • the distortion of the movable part due to the inertial force is small.
  • the rigidity against inertial force can be increased.
  • the optical reflecting surface is compared with the configuration in which the elastic members 132 and 134 are formed on the mirror portion 112 having the optical reflecting surface 114.
  • the reaction force of the elastic members 132 and 134 transmitted to 114 can be reduced.
  • the optical deflector 100 of the embodiment of the present invention in the structure of the movable unit 110, the first rib 116 and the mirror holding unit 120 on the back surface of the optical reflecting surface 114 of the mirror unit 112.
  • the optical reflecting surface 114 caused by the inertial force is applied. Dynamic distortion can be suppressed, and the optical reflecting surface 214 and the driving force generating surface 128 of the movable portion 110 can be both flat, and the optical deflector 100 can be downsized.
  • the elastic members 132 and 134 in the same layer as the mirror holding unit 120, dynamic distortion of the optical reflecting surface 114 due to the reaction force of the elastic members 132 and 134 can be suppressed. Further, by forming the first convex portion 119 and the second convex portion 123 on the first rib 116 and the second rib 122, respectively, it is possible to prevent the joint portion from being broken.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing the shapes of the first convex portion 119A and the second convex portion 123A according to Modification 1 of the embodiment of the present invention.
  • the first convex portion 119A and the second convex portion 123A according to Modification 1 of the embodiment protrude beyond the width of the second rib 122 and the first rib 116.
  • the first rib 116A protrudes in the extending direction of the second rib 122A beyond the width of the second rib 122A from the joint 150 between the first rib 116A and the second rib 122A. It has the 1st convex part 119A.
  • the second rib 122A protrudes in the extending direction of the first rib 116A from the joint 150 between the first rib 116A and the second rib 122A beyond the width of the first rib 116A. It has the 1st convex part 119A.
  • the first convex portion 119A and the second convex portion 123A have a triangular shape.
  • the pair of first protrusions 119A extends symmetrically with respect to the first rib 116A, and the pair of second protrusions 123A extends symmetrically with respect to the second rib 122A.
  • the first rib 116A has a first protrusion 119A protruding from the joint 150 in the extending direction of the second rib 122A, and the first protrusion 119A is the first protrusion 119A.
  • the first rib 151A is joined to the second rib 122A.
  • the second rib 122A has a second convex portion 123A that protrudes from the joint portion 150 in the extending direction of the first rib 116A, and the second convex portion 123A is joined to the first rib 116A.
  • the second bonding portion 152 is formed.
  • the first convex portion 119A is joined to the second convex portion 123A to form a third joint portion 153.
  • the joint area is the joint portion 150, the first joint portion 151, and the second joint portion. 152 and the third joint portion 153, and the joint area can be increased, so that concentration of stress applied to the joint portion between the first rib 116A and the second rib 122A can be suppressed, and the joint portion can be suppressed. Can be prevented.
  • the top part 119a of the first convex part 119A and the top part 123a of the second convex part 123A each have a rounded corner, the first joint part 151 and the second joint part
  • the stress generated in the contour portion 152 can be dispersed by a curve, and the joint portion can be prevented from being broken.
  • the connecting portion 119b between the first convex portion 119A and the first rib 116A and the connecting portion 123b between the second convex portion 123A and the second rib 122A each have a rounded corner. Therefore, the stress generated in the connecting portion between the first convex portion 119A and the first rib 116A and the second convex portion 123A and the second rib 122A and the connecting portion can be dispersed in a curve, and the joint portion is destroyed. Can be prevented.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the shapes of the first convex portion 119B and the second convex portion 123B according to Modification 2 of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing a joint portion between the first rib 116B and the second rib 122B of FIG.
  • the first rib 116B exceeds the width of the second rib 122B and protrudes in the extending direction of the second rib 122B.
  • the first rib 119B has a pair of first protrusions 119B that protrude beyond the width of the first rib 116B and project in the extending direction of the first rib 116B.
  • the pair of first convex portions 119B extends symmetrically with respect to the first rib 116B, and the pair of second convex portions 123B extends symmetrically with respect to the second rib 122B.
  • the joint portion 150 and the pair of first convex portions 119B have an elliptical shape as a whole, and the joint portion 150 and the pair of second convex portions 123B have an elliptical shape as a whole.
  • 1st convex part 119B and 2nd convex part 123B do not overlap completely, but the outline intersects.
  • the angle ⁇ formed by the tangent line of the convex part 119B and the tangent line of the second convex part 123B is preferably 90 ° or more.
  • the angle ⁇ formed by the tangent line of the first convex part 119B and the tangent line of the second convex part 123B at the position P is the first protrusion 119B and the second protrusion 123B. It means the angle made outside.
  • the bonding area between the first rib 116B and the second rib 122B is the same as that of the bonding section 150, the first bonding section 151, and the second bonding area. Since the joint area 152 and the third joint section 153 can be increased and the joint area can be increased, concentration of stress applied to the joint section between the first rib 116B and the second rib 122B can be suppressed. The destruction of the joint can be prevented.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing the back surface of the mirror section 212 of the optical deflector according to the third modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a holding surface of the mirror holding unit 220 of the optical deflector according to the third modification of the embodiment of the present invention.
  • the optical deflector according to Modification 3 includes a movable portion 210 having an optical reflecting surface 214, elastic members 232 and 234 that support the movable portion 210 so as to be swingable about a swing shaft, and elastic members 232 and 234. And at least supporting portions 242 and 246 for supporting.
  • the movable part 210 is formed of a mirror part 212 and a mirror holding part 220 that holds the mirror part.
  • the mirror unit 212 includes an optical reflection surface 214 having an elliptical outline, and a first rib 216 formed on the back surface of the optical reflection surface 214.
  • the first rib 216 protrudes from the back surface of the optical reflecting surface 214, and intersects with the outer periphery of the elliptical optical reflecting surface 214 and the major axis P1, and the outer periphery of the elliptical optical reflecting surface 214 and the intersecting point P2 of the minor diameter. Extends in a direction parallel to the line connecting the two.
  • the mirror holding part 220 is formed from the same layer as the elastic members 232 and 234.
  • the mirror holding unit 220 has a second rib 222 formed on the back surface of the driving force generating surface 128, that is, on the holding surface in contact with the first rib 216.
  • the second rib 222 protrudes from the back surface of the driving force generation surface 228 and extends in a direction parallel to a rectangular diagonal line circumscribing the elliptical optical reflection surface 214.
  • the first rib 216 and the second rib 222 extend so as to cross three-dimensionally, and a part of the first rib 216 and a part of the second rib 222 are joined.
  • the mirror part 212 is a solid body having the contour shape of the elliptical optical reflection surface 214 as an end surface, and has a first frame 218 formed on the outer peripheral part of the contour shape. Similar to the first rib 216, the first frame 218 protrudes from the back surface of the optical reflecting surface 214.
  • the mirror holding unit 220 has a second frame 224 joined to the first frame 218. That is, the second frame 224 has the same elliptical outline shape as the first frame 218.
  • the mirror holding unit 220 is a solid body having a rectangular contour shape as an end surface, and includes a third frame 226 formed on the outer peripheral portion of the contour shape. Similar to the second rib 222, the second frame 224 and the third frame 226 protrude from the back surface of the driving force generation surface 228.
  • first rib 216 protrudes in the extending direction of the second rib 222 along the second rib 222 from the joint portion between the first rib 216 and the second rib 222.
  • the second rib 222 protrudes in the extending direction of the first rib 216 along the first rib 216 from the joint portion between the first rib 216 and the second rib 222. It has a convex part 223.
  • the pair of first protrusions 219 extends symmetrically with respect to the first rib 216, and the pair of second protrusions 223 extends symmetrically with respect to the second rib 222.
  • the bonding area between the first rib 216 and the second rib 222 is obtained. , The concentration of stress applied to the joint portion between the first rib 216 and the second rib 222 can be suppressed, and the breakage of the joint portion can be prevented.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing the back surface of the mirror portion 312 of the optical deflector according to the fourth modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing a holding surface of the mirror holding unit 320 of the optical deflector according to the fourth modification of the embodiment of the present invention.
  • the optical deflector according to Modification 4 includes a movable portion 310 having an optical reflecting surface 314, elastic members 332 and 334 that support the movable portion 210 so as to be swingable about a swing axis, and elastic members 332 and 334. And at least supporting portions 342 and 346 for supporting.
  • the movable part 310 is formed of a mirror part 312 and a mirror holding part 320.
  • the mirror unit 312 includes an optical reflection surface 314 having an elliptical outline and a first rib 316 formed on the back surface of the elliptical optical reflection surface 314.
  • the first rib 316 extends, for example, along a plurality of ellipses arranged concentrically with the center of the optical reflecting surface 214.
  • the mirror holding part 320 is formed from the same layer as the elastic members 332 and 336.
  • the mirror holding unit 320 includes a driving force generation surface 328 and a second rib 322 formed on the back surface of the driving force generation surface 328.
  • the second rib 322 extends in a curved shape.
  • the curve may be, for example, a quadratic curve such as an ellipse, a parabola, or a hyperbola, but is not limited thereto, and may be another curve.
  • the first rib 316 and the second rib 322 extend three-dimensionally so that a part of the first rib 316 and a part of the second rib 322 are joined.
  • the mirror unit 312 is a solid body having an end surface that is the contour shape of the elliptical optical reflection surface 314, and includes a first frame 318 formed on the outer peripheral portion of the contour shape. Similar to the first rib 316, the first frame 318 protrudes from the back surface of the optical reflecting surface 314.
  • the mirror holding unit 320 is a solid body having a rectangular contour shape as an end surface, and has a third frame 326 formed on the outer peripheral portion of the contour shape. Similar to the second rib 322, the third frame 326 protrudes from the back surface of the driving force generation surface 328.
  • first rib 316 protrudes in the extending direction of the second rib 322 along the second rib 322 from the joint portion between the first rib 316 and the second rib 322.
  • first convex portion 319 protrudes in the extending direction of the first rib 316 along the first rib 316 from the joint portion between the first rib 316 and the second rib 322.
  • a convex portion 323 is provided.
  • the pair of first convex portions 319 extends symmetrically with respect to the first rib 316, and the pair of second convex portions 323 extends symmetrically with respect to the second rib 322.
  • the bonding area between the first rib 316 and the second rib 322 is obtained. , The concentration of stress applied to the joint between the first rib 316 and the second rib 322 can be suppressed, and breakage of the joint can be prevented.

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Abstract

光学反射面（１１４）および第１のリブ（１１６）を有するミラー部（１１２）と、前記第１のリブと交差する方向に配列し前記第１のリブとの交点で前記第１のリブと接合されている第２のリブ（１２２）を有し前記ミラー部を保持するミラー保持部（１２０）と、を有する可動部（１１０）と、揺動軸を中心として前記可動部を揺動可能に支持する一対の弾性部材（１３２，１３４）と、前記弾性部材の前記第２の端部（１３２ｂ，１３４ｂ）に連結され前記弾性部材を支持する一対の支持部（１４２，１４６）と、を備え、前記第１のリブ（１１６）及び／又は前記第２のリブ（１２２）は、前記第１のリブと前記第２のリブとの接合部から前記第２のリブ又は前記第１のリブの延出方向に突出する少なくとも１つの第１の凸部（１１９）又は第２の凸部（１２３）を有し、前記可動部（１１０）の前記光学反射面（１１４）の動的な歪みを抑えるとともに小型化可能な、光偏向器および走査型レーザ顕微鏡。

Description

光偏向器、および走査型レーザ顕微鏡
　本発明は、光偏向器、および走査型レーザ顕微鏡に関するものである。
　従来、励起光であるレーザ光を試料に照射しつつ走査し、試料から発する蛍光画像を取得する走査型レーザ顕微鏡が多用されている。近年、このような走査型レーザ顕微鏡等に使用される光偏向器として、反射面を有する可動部を両側から捻り梁により支持し、捻り梁を軸として揺動させ、反射する光を走査させる光偏向器であって、可動部の反射面の裏面にリブを形成するとともに、反射面の端部と捻り梁の間に応力緩和領域を有するものが提案されている（特許文献１参照）。
特許第５８５７６０２号公報
　特許文献１では、可動部の反射面の裏面にリブを形成するとともに、反射面の端部と捻り梁の間に応力緩和領域を設けることにより可動部の重量を増やすことなく、反射面の歪みを抑制している。しかしながら、光偏向器においては、可動部を揺動する揺動手段が必要となるが、特許文献１では、反射面の裏面にリブが形成されているため、揺動手段を可動部に設けることができず、光偏向器の小型化が阻害されてしまう。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可動部の反射面の動的な歪みを抑えるとともに、小型化可能な光偏向器および走査型レーザ顕微鏡を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る光偏向器は、光学反射面、および前記光学反射面の裏面に形成されている第１のリブを有するミラー部と、前記第１のリブと接する保持面に、前記第１のリブと交差する方向に配列し、前記第１のリブとの交点で前記第１のリブと接合されている第２のリブを有し、前記ミラー部を保持するミラー保持部と、を有する可動部と、一対の弾性部材であって、各弾性部材は、前記可動部の両側のそれぞれに設けられ、揺動軸を中心として前記可動部を揺動可能に支持し、第１の端部と第２の端部とを有し、前記第１の端部に前記可動部が接続されている一対の弾性部材と、一対の支持部であって、各支持部は、前記弾性部材の前記第２の端部に連結され、前記弾性部材を支持する一対の支持部と、を備え、前記第１のリブは、前記第１のリブと前記第２のリブとの接合部から前記第２のリブの延出方向に突出する少なくとも１つの第１の凸部を有するか、又は、前記第２のリブは、前記接合部から前記第１のリブの延出方向に突出する少なくとも１つの第２の凸部を有するか、又は前記第１のリブは前記少なくとも１つの第１の凸部を有し且つ前記第２のリブは前記少なくとも１つの第２の凸部を有する。
　また、本発明に係る光偏向器は、上記発明において、前記第１のリブが一対の第１の凸部を有し且つ前記第２のリブが一対の第２の凸部を有する。
　また、本発明に係る光偏向器は、上記発明において、前記少なくとも１つの第１の凸部の頂部、及び前記少なくとも１つの第２の凸部の頂部はそれぞれ、丸められた角部を有する。
　また、本発明に係る光偏向器は、上記発明において、前記少なくとも１つの第１の凸部と前記第１のリブとの接続部、及び前記少なくとも１つの第２の凸部と前記第２のリブとの接続部はそれぞれ、丸められた角部を有する。
　また、本発明に係る光偏向器は、上記発明において、前記第１のリブが前記一対の第１の凸部を有する場合、前記一対の第１の凸部は前記第１のリブに対して対称であり、前記第２のリブが前記一対の第２の凸部を有する場合、前記一対の第２の凸部は前記第２のリブに対して対称である。
　また、本発明に係る光偏向器は、上記発明において、前記接合部および前記一対第１の凸部は、全体として楕円形状を有し、前記接合部および前記一対の第２の凸部は、全体として楕円形状を有する。
　また、本発明に係る光偏向器は、上記発明において、前記少なくとも１つの第１の凸部の輪郭線と前記少なくとも１つの第２の凸部の輪郭線とが交差する場合、交差する位置における前記第１の凸部の接線と前記第２の凸部の接線とがなす角度は、９０°以上である。
　また、本発明に係る走査型レーザ顕微鏡は、上記に記載の光偏向器を備える。
　本発明に係る光偏向器および走査型レーザ顕微鏡装置は、可動部を、光学反射面を有するミラー部と、前記ミラー部を保持するミラー保持部と、から構成し、前記ミラー部の光反射面の裏面および前記ミラー保持部の保持面に第１のリブおよび第２のリブを交差するように設けることにより、光学反射面の動的な歪みを抑制するとともに、ミラー保持部の保持面の裏面に可動部の揺動手段を設けることが可能となり、光偏向器の小型化が可能となる。また、第１のリブおよび第２のリブに、第１の凸部および第２の凸部を設けることにより、接合部に発生する応力の集中を防ぎ、第１のリブ及び第２のリブの破損を防止することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡の構成を示す図である。 図２は、図１の走査型レーザ顕微鏡に使用される光偏向器の構成を模式的に示す斜視図である。 図３は、図２の光偏向器の可動部の分解斜視図である。 図４は、凸部を有しない第１のリブと第２のリブとの接合部を模式的に示す拡大斜視図である。 図５は、図２の光偏向器の第１のリブと第２のリブとの接合部を模式的に示す拡大斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態の変形例１に係る凸部の形状を模式的に示す斜視図である。 図７は、本発明の実施の形態の変形例２に係る凸部の形状を模式的に示す斜視図である。 図８は、図７の第１のリブと第２のリブとの接合部を模式的に示す平面図である。 図９は、本発明の実施の形態の変形例３に係る光偏向器のミラー部の裏面を模式的に示す斜視図である。 図１０は、本発明の実施の形態の変形例３に係る光偏向器のミラー保持部の保持面を模式的に示す斜視図である。 図１１は、本発明の実施の形態の変形例４に係る光偏向器のミラー部の裏面を模式的に示す斜視図である。 図１２は、本発明の実施の形態の変形例４に係る光偏向器のミラー保持部の保持面を模式的に示す斜視図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、光偏向器を備えた走査型レーザ顕微鏡について説明する。また、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。さらに、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は、各図で例示された形状、大きさおよび位置関係のみに限定されるものではない。さらにまた、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態に係る走査型レーザ顕微鏡１０の構成を示す図である。走査型レーザ顕微鏡１０は、顕微鏡本体１１、コントローラ１２、入力装置１３、表示装置１４、及び試料台１５を備えている。
　顕微鏡本体１１は、対物レンズ２１、レボルバ２２、ビームスプリッタ２３、２８、及び３８、照明レンズ２４、コレクタレンズ２５、白色光源２６、結像レンズ２７、１／４波長板２９、瞳投影レンズ３０、光偏向器１００、偏光ビームスプリッタ３２、集光レンズ３３及び３７、レーザ光源３４、ビデオカメラレンズ３５、ビデオ画像取得用ＣＣＤカメラ３６、ピンホール３９、共焦点画像取得用検出器４０、非共焦点画像取得用検出器４１、並びにＺ移動機構５０を備える。ここで、共焦点画像取得用検出器４０及び非共焦点画像取得用検出器４１としては、例えば、フォトマルチプライヤが用いられる。また、白色光源２６としては、例えば、白色照明用ファイバ光源が用いられる。
　共焦点画像及び非共焦点画像を取得する場合には、レーザ光源３４から発せられるレーザ光（照明光）を、集光レンズ３３、偏光ビームスプリッタ３２、光偏向器１００、瞳投影レンズ３０、１／４波長板２９、ビームスプリッタ２８、結像レンズ２７、ビームスプリッタ２３、及び対物レンズ２１からなる光路を経由させて、試料台１５上に載置されている試料１６上に集光させ、スポット光として照射する。ここで、照明光を光偏向器１００により二次元走査させると、試料１６上のスポット光は、対物レンズ２１の光軸の方向（Ｚ方向）に垂直な平面上の直交する２方向であるＸＹ方向に走査する。このとき、試料１６からの反射光は、上記光路における対物レンズ２１から偏光ビームスプリッタ３２まで逆向きに経由して、偏光ビームスプリッタ３２により集光レンズ３７の方へ導かれる。そして、集光レンズ３７を通過した反射光が、ビームスプリッタ３８により２つに分岐して、その一方がピンホール３９を経由して共焦点画像取得用検出器４０に入射し、もう一方は非共焦点画像取得用検出器４１に入射する。
　カラービデオ画像を取得する場合には、白色光源２６から発せられる照明光を、コレクタレンズ２５、照明レンズ２４、ビームスプリッタ２３、及び対物レンズ２１からなる光路を経由させて、試料１６を照明する。このとき、試料１６からの反射光は、対物レンズ２１、ビームスプリッタ２３、結像レンズ２７、ビームスプリッタ２８、及びビデオカメラレンズ３５を経由して、ビデオ画像取得用ＣＣＤカメラ３６に入射する。
　共焦点画像取得用検出器４０及び非共焦点画像取得用検出器４１を含む共焦点光学系では、ピンホール３９が挿入された共焦点系とピンホール３９のない非共焦点系とが、ビームスプリッタ３８を通過後の反射光を同時に検出するように配置されている。そして、２チャンネル１組のＬＳＭ出力信号として、共焦点画像取得用検出器４０及び非共焦点画像取得用検出器１３１の各々の出力信号がコントローラ１２へ送られる。
　ビデオ画像取得用ＣＣＤカメラ３６を含むビデオ光学系では、白色光源２６からの照明光で照明されている試料１６のビデオ画像が取得される。そして、ビデオ出力信号として、このビデオ画像を表している信号がビデオ画像取得用ＣＣＤカメラ３６からコントローラ１２へ送られる。
　コントローラ１２は、演算部６１、制御部６２、及び記憶部６３を備える。コントローラ１２は、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置が用いられる。ここで、演算部６１は、ＭＰＵ（演算処理装置）と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）及びＲＡＭ（Random　Access　Memory）を含むメモリとを備えている。ＲＯＭには、所定の基本制御プログラムが予め記録されており、ＭＰＵが、この基本制御プログラムを演算部６１の起動時に読み出して実行することにより、演算部６１の各構成要素の動作制御が可能になる。また、ＲＡＭは、ＭＰＵが各種の制御プログラムを実行する際に、必要に応じて作業用記憶領域として使用する。
　演算部６１は、ビデオ画像取得用ＣＣＤカメラ３６、共焦点画像取得用検出器４０、非共焦点画像取得用検出器４１、光偏向器１００、及びレーザ光源３４等の、図１に示した走査型レーザ顕微鏡１０の制御を、制御部６２を介して行う。また、演算部６１は、顕微鏡本体１１により取得した共焦点画像及びビデオ画像を記憶部６３で保存させるための保存制御処理や、記憶部６３で保存中のこれらの画像の表示を行うための表示制御処理などといった各種の制御処理を行う。
　入力装置１３は、例えば、キーボード装置、マウス装置等のポインティングデバイス、タッチパネル等である。入力装置１３は、表示装置１４のモニタ画面５１に表示される操作画面との連携によりグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）を構成し、図１の走査型レーザ顕微鏡１０のユーザによる指示や情報の入力を、このＧＵＩを利用して取得してコントローラ１２に渡す。
　次に、走査型レーザ顕微鏡１０で使用される光偏向器１００について説明する。図２は、図１の走査型レーザ顕微鏡１０に使用される光偏向器１００の構成を模式的に示す斜視図である。図３は、図２の光偏向器１００の可動部の分解斜視図である。
　図２に示すように、光偏向器１００は、光学反射面１１４を有する可動部１１０と、可動部１１０を揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材１３２、１３４と、弾性部材１３２、１３４を支持する支持部１４２、１４６とを少なくとも備えている。
　一対の弾性部材１３２、１３４は矩形の断面を有し、可動部１１０から両側に対称的に延びている。弾性部材１３２、１３４は、第１の端部１３２ａ、１３４ａと、第２の端部１３２ｂ、１３４ｂとを有し、第１の端部１３２ａ、１３４ａが可動部１１０のミラー保持部１２０とそれぞれ接続され、第２の端部１３２ｂ、１３４ｂが支持部１４２、１４６とそれぞれ接続されている。可動部１１０は、支持部１４２、１４６に対して、弾性部材１３２、１３４の内部を通る揺動軸の周りに、揺動可能に支持されている。
　可動部１１０は、光学反射面１１４を有するミラー部１１２と、駆動力発生面１２８を有するミラー保持部１２０とを有している。ミラー部１１２とミラー保持部１２０は、光学反射面１１４と駆動力発生面１２８とが反対側の外側に配置されるように接合されている。光学反射面１１４と駆動力発生面１２８はいずれも高い平面性を有していることが好ましい。
　ミラー部１１２の側面は光学反射面１１４に直交し、ミラー保持部１２０の側面は駆動力発生面１２８に直交している。光学反射面１１４は駆動力発生面１２８よりも小さい面積を有している。
　ミラー保持部１２０の駆動力発生面１２８には、可動部１１０を揺動させる駆動力発生部材が設けられている。駆動力発生部材は、光偏向器１００の駆動方式に応じて異なる。例えば、電磁駆動方式においては、駆動力発生部材は、可動部１１０の縁を周回する駆動コイルであり、静電駆動方式においては、駆動力発生部材は、可動部１１０のほぼ全面に広がる一対の駆動電極である。可動部１１０は、駆動力発生面１２８に設けられた駆動力発生部材によって、揺動軸を中心として揺動する。この揺動によって、光学反射面１１４に入射した光が操作される。
　駆動力発生面１２８は長方形の輪郭を有しており、光学反射面１１４は楕円形の輪郭を有している。例えば、駆動力発生面１２８は揺動軸と直交する方向に長く、光学反射面１１４は揺動軸と直交する方向に長径を有している。光学反射面１１４の楕円形は、図２に示すように、駆動力発生面１２８の長方形にほぼ内接する輪郭を有していることが好ましいが、これに限定されるものではない。
　弾性部材１３２、１３４とミラー保持部１２０の接続部分および弾性部材１３２、１３４と支持部１４２、１４６の接続部分には、応力の集中を防ぐために、丸み(Ｒ)が付与されている。
　光偏向器１００は、例えば、半導体プロセスを利用して、単結晶シリコン基板から形成される。単結晶シリコンは、高い剛性を有し、材料の内部減衰が少ないため、共振駆動用の弾性部材１３２、１３４の材料に適しており、外部部材に接着される支持部１４２、１４６の材料にも適している。
　図３に示すように、ミラー部１１２は、光学反射面１１４の裏面に形成されている第１のリブ１１６を有している。第１のリブ１１６は、光学反射面１１４の裏面から突出しており、弾性部材１３２、１３４の揺動軸と平行する方向に延びている。
　ミラー保持部１２０は、弾性部材１３２、１３４と同一の層から形成されている。またミラー保持部１２０は、駆動力発生面１２８と、駆動力発生面１２８の裏面、すなわち第１のリブ１１６と接する保持面に形成された第２のリブ１２２を有している。第２のリブ１２２は、駆動力発生面１２８の裏面から突出しており、弾性部材１３２、１３４の揺動軸と直交する方向に延びている。
　第１のリブ１１６と第２のリブ１２２とは立体的に交差して延びている。本明細書において、第１のリブ１１６と第２のリブ１２２が立体的に交差して延びているとは、第１のリブ１１６が、第２のリブ１２２の上に位置し、第２のリブ１２２を横切って延びており、かつ、かつ第２のリブ１２２が、第１のリブ１１６の下に位置し、第１のリブ１１６を横切って延びていることを意味している。第１のリブ１１６と第２のリブ１２２は、両者が交差する部分において接合されている。
　また、ミラー部１１２は、楕円形の光学反射面１１４の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第１の枠１１８を有している。第１の枠１１８は、第１のリブ１１６と同様に、光学反射面１１４の裏面から突出している。
　ミラー保持部１２０は、ミラー部１１２と接合されている第２の枠１２４を有している。すなわち、第２の枠１２４は、第１の枠１１８と同じ楕円形の輪郭形状を有している。またミラー保持部１２０は、矩形の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第３の枠１２６を有している。第２の枠１２４と第３の枠１２６は、第２のリブ１２２と同様に、駆動力発生面１２８の裏面から突出している。
　さらに、第１のリブ１１６は、第１のリブ１１６と第２のリブ１２２との接合部１５０から第２のリブ１２２に沿って、第２のリブ１２２の延出方向に突出する、一対の第１の凸部１１９を有する。第２のリブ１２２は、第１のリブ１１６と第２のリブ１２２との接合部１５０から第１のリブ１１６に沿って、第１のリブ１１６の延出方向に突出する、一対の第１の凸部１１９を有する。一対の第１の凸部１１９は、第１のリブ１１６に対して対称に延出し、一対の第２の凸部１２３は、第２のリブ１２２に対して対称に延出している。図４は、凸部を有しない第１のリブ１１６と第２のリブ１２２との接合部１５０を模式的に示す拡大斜視図である。図５は、図２の光偏向器１００の第１のリブ１１６と第２のリブ１２２との接合部１５０を模式的に示す拡大斜視図である。
　図５に示すように、第１のリブ１１６は、第２のリブ１２２の延出方向に突出する一対の第１の凸部１１９を有し、第２のリブ１２２は、第１のリブ１１６の延出方向に突出する一対の第２の凸部１２３を有している。第１のリブ１１６および第２のリブ１２２が、第１の凸部１１９および第２の凸部１２３を有していない場合、図４に示すように、第１のリブ１１６と第２のリブ１２２との接続面積は、第１のリブ１１６と第２のリブ１２２とが接する接合部１５０のみとなり、光偏向器１００の揺動時に発生する応力は、接合部１５０に集中してしまい、接合部が破壊するおそれがある。本発明の実施の形態において、第１のリブ１１６は、接合部１５０から第２のリブ１２２の延出方向に突出する第１の凸部１１９を有し、第１の凸部１１９は第２のリブ１２２と接合されて第１の接合部１５１を形成する。また、第２のリブ１２２は、接合部１５０から第１のリブ１１６の延出方向に突出する第２の凸部１２３を有し、第２の凸部１２３は第１のリブ１１６と接合されて第２の接合部１５２を形成する。本発明の実施の形態では、第１の凸部１１９および第２の凸部１２３を形成することにより、接合面積が、接合部１５０と、第１の接合部１５１と、第２の接合部１５２との和となり、接合面積を増加することができるため、第１のリブ１１６と第２のリブ１２２との接合部に加わる応力の集中を抑制でき、接合部の破壊を防止することができる。
　第１の凸部１１９の頂部１１９ａ、及び第２の凸部１２３の頂部１２３ａは、それぞれ丸められた角部を有している。揺動の際に発生する応力は角部に集中し、角部から破壊が生じるが、第１の凸部１１９および第２の凸部１２３の輪郭を、角を丸めた形状とすることにより、第１の接合部１５１、および第２の接合部１５２の輪郭部に発生する応力を曲線で分散でき、接合部の破壊を防止することができる。なお、本明細書において、「丸められた角部」とは、一般的には、角Ｒ、隅Ｒと呼ばれる角が丸められた構成である。すなわち、丸められた角部とは、その外周部が曲線又は特異点なく滑らかに接続された直線で構成された形状を有する部位のことである。
　また、第１の凸部１１９と第１のリブ１１６との接続部１１９ｂ、及び第２の凸部１２３と第２のリブ１２２との接続部１２３ｂは、それぞれ丸められた角部を有している。上述したように、揺動の際に発生する応力は角部に集中し、角部から破壊が生じるが、第１の凸部１１９と第１のリブ１１６との接続部、および第２の凸部１２３と第２のリブ１２２と接続部を、角を丸めた形状とすることにより、第１の凸部１１９と第１のリブ１１６との接続部、および第２の凸部１２３と第２のリブ１２２と接続部に発生する応力を曲線で分散でき、接合部の破壊を防止することができる。
　本発明の実施の形態では、第１のリブ１１６および第２のリブ１２２が、それぞれ一対の第１の凸部１１９および一対の第２の凸部１２３をそれぞれ有しているが、これに限定するものではない。例えば、第１のリブ１１６が少なくとも１つの第１の凸部１１９を有しているか、又は第２のリブ１２２が少なくとも１つの第２の凸部１２３を有しているか、又は第１のリブ１１６が少なくとも１つの第１の凸部１１９を有し、且つ第２のリブ１２２が少なくとも１つの第２の凸部１２３を有していれば、接合部の面積を増やすことができ、接合部に加わる応力の集中を抑制できるため、接合部の破壊を防止する効果を奏することができる。また、第１の凸部１１９および第２の凸部１２３がそれぞれ一対設けられる場合であっても、一対の第１の凸部１１９および一対の第２の凸部１２３は、必ずしも対称である必要はない。
　また、本発明の実施の形態では、ミラー部１１２とミラー保持部１２０は、第１のリブ１１６と第２のリブ１２２とが対向するように設けられているため、ミラー保持部１２０のミラー部１１２を保持する保持面の裏面が、高い平面性を有し、駆動力発生部材を形成する駆動力発生面１２８とすることができる。これにより、光偏向器１００を小型化することが可能となる。
　さらに、本実施形態１の光偏向器１００の可動部１１０は、ミラー部１１２が弾性部材１３２、１３４の揺動軸と平行に延びている第１のリブ１１６を有し、ミラー保持部１２０が、弾性部材１３２、１３４の揺動軸と直交する方向に延びている第２のリブ１２２を有しているが、ミラー部１１２およびミラー保持部１２０が弾性部材１３２、１３４の揺動軸と平行する方向に延びているリブと、弾性部材１３２、１３４の揺動軸と直交する方向に延びているリブの両方を有している可動部と比べて、慣性力による可動部の歪が小さく、慣性力に対する剛性を高くすることができる。
　さらにまた、弾性部材１３２、１３４はミラー保持部１２０と同一の層に形成されているため、光学反射面１１４を有するミラー部１１２に弾性部材１３２、１３４を形成する構成に比べて、光学反射面１１４に伝わる弾性部材１３２、１３４の反力を低減することができる。
　以上説明したように、本発明の実施の形態の光偏向器１００によれば、可動部１１０の構造において、ミラー部１１２の光学反射面１１４の裏面に第１のリブ１１６、ミラー保持部１２０の保持面に第２のリブ１２２を形成し、第１のリブ１１６と第２のリブ１２２とが立体的に交差して延びた構成を採用することで、慣性力に起因する光学反射面１１４の動的な歪を抑え、かつ、可動部１１０の光学反射面２１４と駆動力発生面１２８とを共に平面とすることができ、光偏向器１００の小型化が可能となる。また、弾性部材１３２、１３４をミラー保持部１２０と同一の層に形成することで、弾性部材１３２、１３４の反力に起因する光学反射面１１４の動的な歪を抑えることができる。さらに、第１のリブ１１６及び第２のリブ１２２に、第１の凸部１１９及び第２の凸部１２３をそれぞれ形成することで、接合部の破壊を防止することができる。
（変形例１）
　図６は、本発明の実施の形態の変形例１に係る第１の凸部１１９Ａおよび第２の凸部１２３Ａの形状を模式的に示す斜視図である。実施の形態の変形例１に係る第１の凸部１１９Ａおよび第２の凸部１２３Ａは、第２のリブ１２２および第１のリブ１１６の幅を超えて突出している。
　第１のリブ１１６Ａは、第１のリブ１１６Ａと第２のリブ１２２Ａとの接合部１５０から第２のリブ１２２Ａの幅を超えて、第２のリブ１２２Ａの延出方向に突出する、一対の第１の凸部１１９Ａを有する。第２のリブ１２２Ａは、第１のリブ１１６Ａと第２のリブ１２２Ａとの接合部１５０から第１のリブ１１６Ａの幅を超えて、第１のリブ１１６Ａの延出方向に突出する、一対の第１の凸部１１９Ａを有する。第１の凸部１１９Ａおよび第２の凸部１２３Ａは、三角形状をなしている。一対の第１の凸部１１９Ａは、第１のリブ１１６Ａに対して対称に延出し、一対の第２の凸部１２３Ａは、第２のリブ１２２Ａに対して対称に延出している。
　実施の形態の変形例１において、第１のリブ１１６Ａは、接合部１５０から第２のリブ１２２Ａの延出方向に突出する第１の凸部１１９Ａを有し、第１の凸部１１９Ａは第２のリブ１２２Ａと接合されて第１の接合部１５１を形成する。また、第２のリブ１２２Ａは、接合部１５０から第１のリブ１１６Ａの延出方向に突出する第２の凸部１２３Ａを有し、第２の凸部１２３Ａは第１のリブ１１６Ａと接合されて第２の接合部１５２を形成する。さらに、第１の凸部１１９Ａは、第２の凸部１２３Ａと接合されて第３の接合部１５３を形成する。実施の形態の変形例１では、第１の凸部１１９Ａおよび第２の凸部１２３Ａを形成することにより、接合面積が、接合部１５０と、第１の接合部１５１と、第２の接合部１５２と、第３の接合部１５３との和となり、接合面積を増加することができるため、第１のリブ１１６Ａと第２のリブ１２２Ａとの接合部に加わる応力の集中を抑制でき、接合部の破壊を防止することができる。
　また、第１の凸部１１９Ａの頂部１１９ａ、及び第２の凸部１２３Ａの頂部１２３ａは、それぞれ丸められた角部を有しているため、第１の接合部１５１、および第２の接合部１５２の輪郭部に発生する応力を曲線で分散でき、接合部の破壊を防止することができる。
　また、第１の凸部１１９Ａと第１のリブ１１６Ａとの接続部１１９ｂ、及び第２の凸部１２３Ａと第２のリブ１２２Ａとの接続部１２３ｂは、それぞれ丸められた角部を有しているため、第１の凸部１１９Ａと第１のリブ１１６Ａとの接続部、および第２の凸部１２３Ａと第２のリブ１２２Ａと接続部に発生する応力を曲線で分散でき、接合部の破壊を防止することができる。
（変形例２）
　図７は、本発明の実施の形態の変形例２に係る第１の凸部１１９Ｂおよび第２の凸部１２３Ｂの形状を模式的に示す斜視図である。図８は、図７の第１のリブ１１６Ｂと第２のリブ１２２Ｂとの接合部を模式的に示す平面図である。
　実施の形態の変形例２に係る第１のリブ１１６Ｂは、変形例１と同様に、第２のリブ１２２Ｂの幅を超えて、第２のリブ１２２Ｂの延出方向に突出する、一対の第１の凸部１１９Ｂを有し、第２のリブ１２２Ｂは、第１のリブ１１６Ｂの幅を超えて、第１のリブ１１６Ｂの延出方向に突出する、一対の第１の凸部１１９Ｂを有する。一対の第１の凸部１１９Ｂは、第１のリブ１１６Ｂに対して対称に延出し、一対の第２の凸部１２３Ｂは、第２のリブ１２２Ｂに対して対称に延出している。接合部１５０および一対の第１の凸部１１９Ｂは、全体として楕円形状をなし、接合部１５０および一対の第２の凸部１２３Ｂは、全体として楕円形状をなしている。
　第１の凸部１１９Ｂと第２の凸部１２３Ｂは、完全に重なり合わず輪郭線が交差している。第１の凸部１１９Ｂと第２の凸部１２３Ｂのように、凸部が完全に重なり合わず輪郭線が交差する形状である場合、図８に示すように、交差する位置Ｐにおける第１の凸部１１９Ｂの接線と第２の凸部１２３Ｂの接線とがなす角度θは、９０°以上であることが好ましい。位置Ｐにおける第１の凸部１１９Ｂの接線と第２の凸部１２３Ｂの接線とがなす角度θを９０°以上とすることで、輪郭線が交差する場合でも、剛性が非連続となる変化の割合が穏やかとなり、位置Ｐに加わる応力が逃げやすくなり、位置Ｐにかかる応力の集中を防ぐことができる。なお、本明細書において、交差する位置Ｐにおける第１の凸部１１９Ｂの接線と第２の凸部１２３Ｂの接線とがなす角度θとは、第１の凸部１１９Ｂおよび第２の凸部１２３Ｂの外部でなす角度を意味している。
　また、実施の形態の変形例２において、変形例１と同様に、第１のリブ１１６Ｂと第２のリブ１２２Ｂとの接合面積が、接合部１５０と、第１の接合部１５１と、第２の接合部１５２と、第３の接合部１５３との和となり、接合面積を増加することができるため、第１のリブ１１６Ｂと第２のリブ１２２Ｂとの接合部に加わる応力の集中を抑制でき、接合部の破壊を防止することができる。
（変形例３）
　図９は、本発明の実施の形態の変形例３に係る光偏向器のミラー部２１２の裏面を模式的に示す斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態の変形例３に係る光偏向器のミラー保持部２２０の保持面を模式的に示す斜視図である。
　変形例３に係る光偏向器は、光学反射面２１４を有する可動部２１０と、可動部２１０を揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材２３２、２３４と、弾性部材２３２、２３４を支持する支持部２４２、２４６とを少なくとも備えている。可動部２１０は、ミラー部２１２と、ミラー部を保持するミラー保持部２２０とで形成されている。
　ミラー部２１２は、楕円形の輪郭を有する光学反射面２１４と、光学反射面２１４の裏面に形成された第１のリブ２１６を有している。第１のリブ２１６は、光学反射面２１４の裏面から突出しており、楕円形の光学反射面２１４の外周と長径の交点Ｐ１と、楕円形の光学反射面２１４の外周と短径の交点Ｐ２とを結ぶ線に平行する方向に延びている。
　ミラー保持部２２０は、弾性部材２３２、２３４と同一の層から形成されている。またミラー保持部２２０は、駆動力発生面１２８の裏面、すなわち第１のリブ２１６と接する保持面に形成された第２のリブ２２２を有している。第２のリブ２２２は、駆動力発生面２２８の裏面から突出しており、楕円形の光学反射面２１４に外接する長方形の対角線に平行する方向に延びている。
　第１のリブ２１６と第２のリブ２２２とは立体的に交差して延びており、第１のリブ２１６の一部と第２のリブ２２２の一部が接合されている。
　ミラー部２１２は、楕円形の光学反射面２１４の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第１の枠２１８を有している。第１の枠２１８は、第１のリブ２１６と同様に、光学反射面２１４の裏面から突出している。
　ミラー保持部２２０は、第１の枠２１８と接合された第２の枠２２４を有している。すなわち、第２の枠２２４は、第１の枠２１８と同じ楕円形の輪郭形状を有している。またミラー保持部２２０は、矩形の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第３の枠２２６を有している。第２の枠２２４と第３の枠２２６は、第２のリブ２２２と同様に、駆動力発生面２２８の裏面から突出している。
　さらに、第１のリブ２１６は、第１のリブ２１６と第２のリブ２２２との接合部から第２のリブ２２２に沿って、第２のリブ２２２の延出方向に突出する、一対の第１の凸部２１９を有する。第２のリブ２２２は、第１のリブ２１６と第２のリブ２２２との接合部から第１のリブ２１６に沿って、第１のリブ２１６の延出方向に突出する、一対の第２の凸部２２３を有する。一対の第１の凸部２１９は、第１のリブ２１６に対して対称に延出し、一対の第２の凸部２２３は、第２のリブ２２２に対して対称に延出している。変形例３に係る第１のリブ２１６および第２のリブ２２２に、第１の凸部２１９および第２の凸部２２３を設けることにより、第１のリブ２１６と第２のリブ２２２の接合面積を増加することができ、第１のリブ２１６と第２のリブ２２２との接合部に加わる応力の集中を抑制でき、接合部の破壊を防止することができる。
（変形例４）
　図１１は、本発明の実施の形態の変形例４に係る光偏向器のミラー部３１２の裏面を模式的に示す斜視図である。図１２は、本発明の実施の形態の変形例４に係る光偏向器のミラー保持部３２０の保持面を模式的に示す斜視図である。
　変形例４に係る光偏向器は、光学反射面３１４を有する可動部３１０と、可動部２１０を揺動軸を中心に揺動可能に支持する弾性部材３３２、３３４と、弾性部材３３２、３３４を支持する支持部３４２、３４６とを少なくとも備えている。可動部３１０は、ミラー部３１２とミラー保持部３２０とで形成されている。
　ミラー部３１２は、楕円形の輪郭を有する光学反射面３１４と、楕円形の光学反射面３１４の裏面に形成された第１のリブ３１６を有している。第１のリブ３１６は、例えば光学反射面２１４の中心に対して同中心に配置された複数の楕円に沿って延びている。
　ミラー保持部３２０は、弾性部材３３２、３３６と同一の層から形成されている。またミラー保持部３２０は、駆動力発生面３２８と、駆動力発生面３２８の裏面に形成された第２のリブ３２２を有している。第２のリブ３２２は、曲線状に延びている。曲線は、例えば、楕円、放物線、双曲線等の二次曲線であってよいが、これに限定されることはなく、その他の曲線であってよい。
　第１のリブ３１６と第２のリブ３２２とは立体的に交差して延びており、第１のリブ３１６の一部と第２のリブ３２２の一部が接合されている。
　ミラー部３１２は、楕円形の光学反射面３１４の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第１の枠３１８を有している。第１の枠３１８は、第１のリブ３１６と同様に、光学反射面３１４の裏面から突出している。
　ミラー保持部３２０は、矩形の輪郭形状を端面とする立体であり、輪郭形状の外周部に形成された第３の枠３２６を有している。第３の枠３２６は、第２のリブ３２２と同様に、駆動力発生面３２８の裏面から突出している。
　さらに、第１のリブ３１６は、第１のリブ３１６と第２のリブ３２２との接合部から第２のリブ３２２に沿って、第２のリブ３２２の延出方向に突出する、一対の第１の凸部３１９を有する。第２のリブ３２２は、第１のリブ３１６と第２のリブ３２２との接合部から第１のリブ３１６に沿って、第１のリブ３１６の延出方向に突出する、一対の第２の凸部３２３を有する。一対の第１の凸部３１９は、第１のリブ３１６に対して対称に延出し、一対の第２の凸部３２３は、第２のリブ３２２に対して対称に延出している。変形例４に係る第１のリブ３１６および第２のリブ３２２に、第１の凸部３１９および第２の凸部３２３を設けることにより、第１のリブ３１６と第２のリブ３２２の接合面積を増加することができ、第１のリブ３１６と第２のリブ３２２との接合部に加わる応力の集中を抑制でき、接合部の破壊を防止することができる。
　１０　走査型レーザ顕微鏡
　１１　顕微鏡本体
　１２　コントローラ
　１３　入力装置
　１４　表示装置
　１５　試料台
　１６　試料
　２１　対物レンズ
　２２　レボルバ
　２３、２８、３８　ビームスプリッタ
　２４　照明レンズ
　２５　コレクタレンズ
　２６　白色光源
　２７　結像レンズ
　２９　１／４波長板
　３０　瞳投影レンズ
　３２　偏光ビームスプリッタ
　３３、３７　集光レンズ
　３４　レーザ光源
　３５　ビデオカメラレンズ
　３６　ビデオ画像取得用ＣＣＤカメラ
　３９　ピンホール
　４０　共焦点画像取得用検出器
　４１　非共焦点画像取得用検出器
　１００　光偏向器
　１１０　可動部
　１１２　ミラー部
　１１４　光学反射面
　１１６　第１のリブ
　１１８　第１の枠
　１１９　第１の凸部
　１２０　ミラー保持部
　１２２　第２のリブ
　１２３　第２の凸部
　１２４　第２の枠
　１２６　第３の枠
　１３２、１３４　弾性部材
　１４２、１４６　支持部
　１５０　接合部
　１５１　第１の接合部
　１５２　第２の接合部
　１５３　第３の接合部

Claims (8)

  1. 　光学反射面、および前記光学反射面の裏面に形成されている第１のリブを有するミラー部と、前記第１のリブと接する保持面に、前記第１のリブと交差する方向に配列し、前記第１のリブとの交点で前記第１のリブと接合されている第２のリブを有し、前記ミラー部を保持するミラー保持部と、を有する可動部と、
    　一対の弾性部材であって、各弾性部材は、前記可動部の両側のそれぞれに設けられ、揺動軸を中心として前記可動部を揺動可能に支持し、第１の端部と第２の端部とを有し、前記第１の端部に前記可動部が接続されている一対の弾性部材と、
    　一対の支持部であって、各支持部は、前記弾性部材の前記第２の端部に連結され、前記弾性部材を支持する一対の支持部と、
    　を備え、
    　前記第１のリブは、前記第１のリブと前記第２のリブとの接合部から前記第２のリブの延出方向に突出する少なくとも１つの第１の凸部を有するか、又は、
    　前記第２のリブは、前記接合部から前記第１のリブの延出方向に突出する少なくとも１つの第２の凸部を有するか、又は
    　前記第１のリブは前記少なくとも１つの第１の凸部を有し且つ前記第２のリブは前記少なくとも１つの第２の凸部を有する光偏向器。
  2. 　前記第１のリブが一対の第１の凸部を有し且つ前記第２のリブが一対の第２の凸部を有する請求項１に記載の光偏向器。
  3. 　前記少なくとも１つの第１の凸部の頂部、及び前記少なくとも１つの第２の凸部の頂部はそれぞれ、丸められた角部を有する請求項１に記載の光偏向器。
  4. 　前記少なくとも１つの第１の凸部と前記第１のリブとの接続部、及び前記少なくとも１つの第２の凸部と前記第２のリブとの接続部はそれぞれ、丸められた角部を有する請求項１に記載の光偏向器。
  5. 　前記第１のリブが前記一対の第１の凸部を有する場合、前記一対の第１の凸部は前記第１のリブに対して対称であり、
    　前記第２のリブが前記一対の第２の凸部を有する場合、前記一対の第２の凸部は前記第２のリブに対して対称である請求項２に記載の光偏向器。
  6. 　前記接合部および前記一対の第１の凸部は、全体として楕円形状を有し、前記接合部および前記一対の第２の凸部は、全体として楕円形状を有する請求項５に記載の光偏向器。
  7. 　前記少なくとも１つの第１の凸部の輪郭線と前記少なくとも１つの第２の凸部の輪郭線とが交差する場合、交差する位置における前記第１の凸部の接線と前記第２の凸部の接線とがなす角度は、９０°以上である請求項１に記載の光偏向器。
  8. 　請求項１に記載の光偏向器を備える走査型レーザ顕微鏡。
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