CN110709752B - 光扫描装置、光扫描装置的控制方法及移动体 - Google Patents

光扫描装置、光扫描装置的控制方法及移动体 Download PDF

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Abstract

光扫描装置(1)具备光源(10)、基板(13)、反射构件(20)、驱动部(25)及控制部(30)。在基板(13)一体化有扫描镜(15)和姿态检测部(18)。姿态检测部(18)输出与基板(13)的姿态角对应的第一信号(31)。反射构件(20)反射由扫描镜(15)反射后的光束(11)。驱动部(25)能够调整反射构件(20)相对于基板(13)的主面(13m)的斜率。控制部(30)基于第一信号(31)控制驱动部(25)。因此，能够与光扫描装置(1)相对于水平面(45)的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置(1)的光束(11)相对于水平面(45)的出射角度。

Description

光扫描装置、光扫描装置的控制方法及移动体
技术领域
本发明涉及光扫描装置、光扫描装置的控制方法及移动体。
背景技术
日本特开2008-310204号公报(专利文献1)公开了一种光扫描装置，其具备产生光束的光源单元和配置在光束的传播轴上的光扫描部件。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-310204号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1公开的光扫描装置中，存在如下问题：在光扫描装置相对于水平面倾斜时，来自光扫描装置的光束相对于水平面的出射角度会发生变化。本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的在于提供能够与光扫描装置相对于水平面的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置的光束相对于水平面的出射角度的光扫描装置及其控制方法。本发明的另一目的在于提供具备这样的光扫描装置的移动体。
用于解决课题的手段
本发明的光扫描装置具备光源和基板。在基板一体化有扫描镜和姿态检测部。扫描镜构成为能够反射从光源射出的光束并进行扫描。扫描镜设置于基板的主面。姿态检测部构成为能够输出与基板的姿态角对应的第一信号。本发明的光扫描装置还具备反射构件、驱动部及控制部。反射构件构成为能够反射由扫描镜反射后的光束。驱动部构成为能够调整反射构件相对于基板的主面的斜率。控制部构成为能够基于第一信号控制驱动部。
本发明的移动体具备本发明的光扫描装置。
在本发明的光扫描装置的控制方法中，光扫描装置包含光源、基板及反射构件。在基板一体化有扫描镜和姿态检测部。扫描镜反射从光源射出的光束并进行扫描。扫描镜设置于基板的主面。反射构件反射由扫描镜反射后的光束。本发明的光扫描装置的控制方法具备：姿态检测部输出与基板的姿态角对应的第一信号的步骤、以及基于第一信号调整反射构件相对于基板的主面的斜率的步骤。
发明效果
在本发明的光扫描装置中，能够基于从姿态检测部输出的、与基板的姿态角对应的第一信号，调整反射构件相对于基板的主面的斜率。并且，由于在基板一体化有扫描镜和姿态检测部，所以姿态检测部相对于包含扫描镜的光扫描装置的光学系统的位置及斜率实质不变。因此，姿态检测部能够稳定且准确地检测包含扫描镜的光扫描装置的光学系统相对于水平面的姿态。根据本发明的光扫描装置，能够与光扫描装置相对于水平面的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置的光束相对于水平面的出射角度。
在本发明的移动体中，能够基于从姿态检测部输出的、与基板的姿态角对应的第一信号，调整反射构件相对于基板的主面的斜率。并且，由于在基板一体化有扫描镜和姿态检测部，所以姿态检测部相对于包含扫描镜的光扫描装置的光学系统的位置及斜率实质不变。因此，姿态检测部能够稳定且准确地检测包含扫描镜的光扫描装置的光学系统相对于水平面的姿态。根据本发明的移动体，即使组装有光扫描装置的移动体在倾斜面上移动，也能够稳定地维持来自光扫描装置的光束相对于水平面的出射角度。
在本发明的光扫描装置的控制方法中，能够基于从姿态检测部输出的、与基板的姿态角对应的第一信号，调整反射构件相对于基板的主面的斜率。并且，由于在基板一体化有扫描镜和姿态检测部，所以姿态检测部相对于包含扫描镜的光扫描装置的光学系统的位置及斜率实质不变。因此，姿态检测部能够稳定且准确地检测包含扫描镜的光扫描装置的光学系统相对于水平面的姿态。根据本实施方式的光扫描装置的控制方法，能够与光扫描装置相对于水平面的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置的光束相对于水平面的出射角度。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的光扫描装置的概略侧视图。
图2是本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的光源及扫描镜的概略局部放大侧视图。
图3是本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的反射构件及第一驱动部的概略局部放大侧视图。
图4是本发明的实施方式1的光扫描装置的控制框图。
图5是本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的概略局部放大俯视图。
图6是本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的、图5所示的剖面线VI-VI处的概略剖视图。
图7是本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的、图5所示的剖面线VII-VII处的概略剖视图。
图8是本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜的、图5所示的剖面线VIII-VIII处的概略剖视图。
图9是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的、图6所示的部分的制造方法的一个工序的概略局部放大剖视图。
图10是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的、图7所示的部分的制造方法的一个工序的概略局部放大剖视图。
图11是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图9所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图12是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图10所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图13是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图11所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图14是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图12所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图15是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图13所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图16是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图14所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图17是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图15所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图18是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图16所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图19是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图17所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图20是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图18所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图21是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图19所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图22是示出本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的制造方法中的、图20所示的工序的下一工序的概略局部放大俯视图。
图23是本发明的实施方式1的光扫描装置的概略侧视图。
图24是本发明的实施方式1的光扫描装置所包含的姿态检测部的概略局部放大侧视图。
图25是示出本发明的实施方式1的光扫描装置的控制方法的流程的图。
图26是本发明的实施方式1的第一变形例的光扫描装置的概略侧视图。
图27是本发明的实施方式1的第二变形例的光扫描装置的概略侧视图。
图28是本发明的实施方式2的光扫描装置的概略侧视图。
图29是本发明的实施方式2的光扫描装置所包含的扫描镜及姿态检测部的概略局部放大俯视图。
图30是本发明的实施方式2的光扫描装置的概略侧视图。
图31是本发明的实施方式2的光扫描装置所包含的姿态检测部的概略局部放大侧视图。
图32是本发明的实施方式2的光扫描装置的概略后视图。
图33是本发明的实施方式2的光扫描装置所包含的姿态检测部的概略局部放大后视图。
图34是本发明的实施方式2的光扫描装置的控制框图。
图35是示出本发明的实施方式2的光扫描装置的控制方法的流程的图。
图36是本发明的实施方式3的光扫描装置的概略侧视图。
图37是本发明的实施方式3的光扫描装置的概略侧视图。
图38是本发明的实施方式3的光扫描装置所包含的姿态检测部的概略局部放大侧视图。
图39是本发明的实施方式3的光扫描装置的控制框图。
图40是示出本发明的实施方式3的光扫描装置的控制方法的流程的图。
图41是示出本发明的实施方式3的光扫描装置的控制方法所包含的获取移动体的加速度的工序的流程的图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。此外，对相同的结构标注相同的附图标记，且不重复其说明。
实施方式1.
参照图1至图24、图26及图27，说明实施方式1的光扫描装置1及移动体5。本实施方式的光扫描装置1主要具备光源10、基板13、反射构件20、第一驱动部25及控制部30。本实施方式的光扫描装置1可以进一步具备壳体28。本实施方式的移动体5主要具备光扫描装置1。本实施方式的移动体5可以进一步具备主体部40和车轮42。
如图1及图2所示，光源10构成为能够射出光束11。具体而言，光源10可以沿着与基板13的主面13m的法线平行的第三方向(例如z方向)向扫描镜15射出光束11。从光源10射出的光束11的光轴12可以与第三方向(例如z方向)平行。当组装有光扫描装置1的移动体5在水平面45上移动时，或者，当移动体5在水平面45上静止时，第三方向(例如z方向)可以是重力方向。光源10并不被特别限定，既可以是激光二极管(LD)那样的激光光源，也可以是发光二极管元件(LED)。可以利用准直透镜(未图示)将从光源10射出的光束11转换为平行光。
如图6至图8所示，基板13并不被特别限定，可以是绝缘物上硅(SOI)基板。具体而言，基板13可以包含非导电性基板101、设置在非导电性基板101上的第一绝缘层102及设置在第一绝缘层102上的第一导电性半导体层103。非导电性基板101例如可以是非导电性单晶硅基板。第一绝缘层102例如可以是二氧化硅层。第一导电性半导体层103可以是导电性单晶硅层。基板13具有主面13m。主面13m在第一方向(例如x方向)和与第一方向正交的第二方向(例如y方向)上延伸。当组装有光扫描装置1的移动体5在水平面45上移动时，第一方向(例如x方向)例如可以是移动体5的行进方向7，第二方向(例如y方向)例如可以是与移动体5的行进方向7及重力方向正交的移动体5的宽度方向。此外，在本说明书中，xyz坐标系相对于基板13固定。
如图1、图2、图5至图8所示，在基板13一体化有扫描镜15和姿态检测部18。
扫描镜15构成为能够反射从光源10射出的光束11并进行扫描。扫描镜15设置于基板13的主面13m。扫描镜15可以是一维扫描镜，如图1、图2及图5至图8所示，也可以是二维扫描镜。具体而言，扫描镜15设置在基板13的第一开口13c内。扫描镜15可以包含反射镜部50和驱动反射镜部50的第二驱动部(51、52、53)。第二驱动部(51、52、53)并不被特别限定，可以包含能够在第三方向(例如z方向)上变形的第一梁51、52、53。第一梁51、52、53与基板13连接，并且支承反射镜部50。第二驱动部(51、52、53)可以使用静电引力或电磁力来驱动反射镜部50。
特定而言，反射镜部50包含反射膜(112)。反射镜部50可以进一步包含非导电性基板101、设置在非导电性基板101上的第一绝缘层102、设置在第一绝缘层102上的第一导电性半导体层103以及设置在第一导电性半导体层103上的第二绝缘层105，反射膜(112)可以设置在第二绝缘层105上。因此，能够减小反射膜(112)的挠曲。第二绝缘层105例如可以是二氧化硅层。反射膜(112)并不被特别限定，可以是金层112。在俯视基板13的主面13m时，虽然并不被特别限定，但反射镜部50及反射膜(112)可以具有圆形的形状。第一梁51、52、53分别经由连接部56、57、58与反射镜部50连接。
第一梁51可以包含第一导电性半导体层103、设置在第一导电性半导体层103上的第二绝缘层105、设置在第二绝缘层105上的第一电极层106、设置在第一电极层106上的压电层110以及设置在压电层110上的第二电极层(112)。第一电极层106例如可以是铂(Pt)层。压电层110例如可以用锆钛酸铅(PZT)那样的压电材料形成。第二电极层(112)例如可以是金层112。第一梁52、53与第一梁51同样地构成。
如图1及图23所示，扫描镜15(反射镜部50)可以构成为：能够一边维持光束11相对于扫描镜15(反射镜部50)的入射角θ，一边绕入射到扫描镜15(反射镜部50)的光束11的光轴12进行摆头运动。即，扫描镜15(反射镜部50)可以在使扫描镜15(反射镜部50)相对于入射到扫描镜15(反射镜部50)的光束11以一定的入射角θ倾斜的状态下，以扫描镜15(反射镜部50)的中央为中心，绕入射到扫描镜15(反射镜部50)的光束11的光轴12旋转。具体而言，可以向第一梁51的第二电极层(112)、第一梁52的第二电极层(112)及第一梁53的第二电极层(112)分别施加具有相同频率和相同振幅且相位彼此相差120°的交流电压。如图2所示，将入射角θ定义为从光源10射出的光束11的光轴12与扫描镜15(反射镜部50)的法线16之间的角度。由扫描镜15(反射镜部50)反射后的光束11与从光源10射出的光束11的光轴12之间的角度以2θ给出。
姿态检测部18构成为能够输出与基板13的姿态角对应的第一信号31。将基板13的姿态角定义为基板13的主面13m相对于水平面45所成的角度。特定而言，姿态检测部18可以构成为能够输出与基板13的主面13m内的一个方向上的基板13的姿态角对应的第一信号31。在本实施方式中，该一个方向可以是第一方向(例如x方向)。在本实施方式的变形例中，该一个方向可以是第二方向(例如y方向)。在基板13一体化有扫描镜15和姿态检测部18。扫描镜15包含于光扫描装置1的光学系统。因此，利用姿态检测部18检测出的基板13的姿态角也是光扫描装置1的光学系统相对于水平面45的姿态角。即，姿态检测部18能够检测出包含扫描镜15的光扫描装置1的光学系统相对于水平面45的姿态角。
姿态检测部18可以包含加速度传感器及倾斜计中的任一个。倾斜计并不被特别限定，可以是液面式倾斜角传感器，也可以是摆锤式倾斜角传感器。液面式倾斜角传感器根据容器相对于封入到容器中的硅油那样的液体的表面的倾斜角度，检测对象物的倾斜角度。摆锤式倾斜角传感器根据容器相对于装备在容器的内部的摆锤的倾斜角度，检测对象物的倾斜角度。
如图5至图7所示，姿态检测部18可以是MEMS(Micro Electro MechanicalSystems：微机电系统)加速度传感器。具体而言，姿态检测部18设置在基板13的第二开口13d内。姿态检测部18可以包含惯性质量体60、与基板13连接并且支承惯性质量体60的第二梁61、62、与惯性质量体60连接的第一可动梳齿电极65、66以及分别与设置在第二开口13d内的基板13的第一固定部13f、13g连接的第一固定梳齿电极67、68。
特定而言，惯性质量体60可以包含第一导电性半导体层103。惯性质量体60具有第一侧面60a、与第一侧面60a相反的一侧的第二侧面60b、将第一侧面60a与第二侧面60b连接的第三侧面60c以及与第三侧面60c相反的一侧的第四侧面60d。第四侧面60d将第一侧面60a与第二侧面60b连接。第二梁61、62可以包含第一导电性半导体层103。第二梁61、62可以构成为能够使惯性质量体60在第一方向(例如x方向)上位移。第二梁61将惯性质量体60的第三侧面60c与基板13连接。第二梁62将惯性质量体60的第四侧面60d与基板13连接。
第一可动梳齿电极65、66可以包含第一导电性半导体层103。第一可动梳齿电极65可以从惯性质量体60的第一侧面60a在第二方向(例如y方向)上延伸。第一可动梳齿电极65在第二方向(例如y方向)上从第一固定部13f分离。第一可动梳齿电极66可以从惯性质量体60的第二侧面60b在第二方向(例如y方向)上延伸。第一可动梳齿电极66在第二方向(例如y方向)上从第一固定部13g分离。
在俯视基板13的主面13m时，惯性质量体60配置在第一固定部13f与第一固定部13g之间。第一固定部13f、惯性质量体60及第一固定部13g在第二方向(例如y方向)上按该顺序配置。第一固定部13f、13g可以包含非导电性基板101、设置在非导电性基板101上的第一绝缘层102及设置在第一绝缘层102上的第一导电性半导体层103。
第一固定梳齿电极67、68可以包含第一导电性半导体层103。第一固定梳齿电极67可以从第一固定部13f在第二方向(例如y方向)上延伸。第一固定梳齿电极67在第二方向(例如y方向)上从惯性质量体60分离。第一固定部13f及第一固定梳齿电极67面向惯性质量体60的第一侧面60a。第一固定梳齿电极68可以从第一固定部13g在第二方向(例如y方向)上延伸。第一固定梳齿电极68在第二方向(例如y方向)上从惯性质量体60分离。第一固定部13g及第一固定梳齿电极68面向惯性质量体60的第二侧面60b。
第一固定梳齿电极67在第一方向(例如x方向)上从第一可动梳齿电极65分离。第一可动梳齿电极65和第一固定梳齿电极67可以被配置成在从第一方向(例如x方向)观察时相互重叠。在第一可动梳齿电极65与第一固定梳齿电极67之间形成有静电电容。第一固定梳齿电极68在第一方向(例如x方向)上从第一可动梳齿电极66分离。第一可动梳齿电极66和第一固定梳齿电极68可以被配置成在从第一方向(例如x方向)观察时相互重叠。在第一可动梳齿电极66与第一固定梳齿电极68之间形成有静电电容。
后面将说明详细情况，如图23及图24所示，根据第一方向(例如x方向)上的基板13相对于水平面45的倾斜角(α)即光扫描装置1相对于水平面45的倾斜角(α)，第一可动梳齿电极65、66与第一固定梳齿电极67、68之间的间隔会发生变化。第一方向(例如x方向)上的基板13相对于水平面45的倾斜角(α)作为在第一可动梳齿电极65、66与第一固定梳齿电极67、68之间形成的静电电容的变化而进行检测。在本实施方式中，姿态检测部18是能够检测静电电容的变化的加速度传感器。姿态检测部18例如也可以是能够检测由应变片或半导体材料的压电效应导致的电阻的变化的加速度传感器。
参照图5至图22，说明光扫描装置1所包含的扫描镜15及姿态检测部18的制造方法的一例。
如图9及图10所示，本实施方式中的扫描镜15及姿态检测部18的制造方法包含准备基板13的步骤。基板13并不被特别限定，可以是绝缘物上硅(SOI)基板13。具体而言，基板13可以包含非导电性基板101、设置在非导电性基板101上的第一绝缘层102及设置在第一绝缘层102上的第一导电性半导体层103。
如图11及图12所示，本实施方式中的扫描镜15及姿态检测部18的制造方法包含：在第一导电性半导体层103上形成图案化而成的第二绝缘层105的步骤。可以在第一导电性半导体层103的整个面上形成第二绝缘层105，然后，利用光刻工序和蚀刻工序除去第二绝缘层105的一部分而将第二绝缘层105图案化。第二绝缘层105例如可以是二氧化硅层。
如图13所示，本实施方式中的扫描镜15及姿态检测部18的制造方法包含：在第一梁51、52、53所包含的第二绝缘层105上形成第一电极层106的步骤。如图14所示，在反射镜部50所包含的第二绝缘层105上不形成第一电极层106。第一电极层106例如可以是铂(Pt)层。
如图15所示，本实施方式中的扫描镜15及姿态检测部18的制造方法包含：在第一电极层106上形成压电层110的步骤。如图16所示，在反射镜部50所包含的第二绝缘层105上不形成压电层110。压电层110例如可以用锆钛酸铅(PZT)那样的压电材料形成。
如图17及图18所示，本实施方式中的扫描镜15及姿态检测部18的制造方法包含：在压电层110上以及反射镜部50所包含的第二绝缘层105上形成图案化而成的金层112的步骤。第一梁51、52、53所包含的金层112相当于第二电极层(112)。反射镜部50所包含的金层112相当于反射膜(112)。
如图19及图20所示，本实施方式中的扫描镜15及姿态检测部18的制造方法包含：将第一导电性半导体层103图案化的步骤。具体而言，可以通过蚀刻第一导电性半导体层103的一部分，从而将第一导电性半导体层103图案化。如图21及图22所示，本实施方式中的扫描镜15及姿态检测部18的制造方法包含：将非导电性基板101图案化的步骤。具体而言，可以通过蚀刻非导电性基板101的一部分，从而将非导电性基板101图案化。最后，本实施方式中的扫描镜15及姿态检测部18的制造方法包含：将第一绝缘层102图案化的步骤。具体而言，可以通过蚀刻第一绝缘层102的一部分，从而将第一绝缘层102图案化。这样，制造图5至图8所示的扫描镜15及姿态检测部18。
如图1、图3及图23所示，反射构件20构成为能够反射由扫描镜15反射的光束11。反射构件20能够旋转地安装于第一驱动部25。反射构件20的中心轴23可以与从光源10射出的光束11的光轴12同轴。反射构件20具有反射面21。反射面21相对于水平面45以倾斜角
Figure BDA0002301610020000121
倾斜。反射构件20例如可以具有圆锥台的形状，可以在圆锥台的侧面形成反射面21。用反射构件20反射后的光束11例如沿着水平面45从光扫描装置1射出。当入射到扫描镜15(反射镜部50)的光束11与用反射面21反射后的光束11之间的角度为90°时，入射角θ及倾斜角
Figure BDA0002301610020000123
具有用以下的式(1)表示的关系。
Figure BDA0002301610020000122
第一驱动部25构成为能够调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率。第一驱动部25构成为能够调整反射构件20相对于由扫描镜15反射后的光束11的斜率。特定而言，第一驱动部25根据利用姿态检测部18检测出的基板13的姿态角或光扫描装置1的姿态角，调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率。第一驱动部25能够以与基板13相对于水平面45的斜率无关地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的射出角的方式调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率。更特定而言，第一驱动部25能够以与基板13相对于水平面45的斜率无关地使从光扫描装置1射出的光束11与水平面45平行地行进的方式调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率。第一驱动部25能够以反射构件20的中心轴23上的一个点为中心，使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜。第一驱动部25例如可以是电机。
控制部30构成为能够基于第一信号31来控制第一驱动部25。具体而言，控制部30接收从姿态检测部18输出的第一信号31。在本实施方式中，第一信号31包含重力加速度G的第一方向的分量Gx与重力加速度G之比Gx/G。控制部30根据第一信号31算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)。控制部30根据第一角度(α)算出作为使反射构件20倾斜的角度的第二角度(-α/2)。控制部30可以进一步控制扫描镜15(反射镜部50)的动作。特定而言，控制部30可以控制施加于支承反射镜部50的第一梁51、52、53的第一电极层106与第二电极层(112)之间的电压。
壳体28收容光源10、基板13、反射构件20及第一驱动部25。壳体28可以进一步收容控制部30。基板13及控制部30可以固定在壳体28的底面。第一驱动部25可以固定在壳体28的顶面。光源10可以固定于壳体28。
参照图1，说明组装有光扫描装置1的移动体5在水平面45上向行进方向7匀速运动时或移动体5在水平面45上静止时的光扫描装置1的工作。行进方向7与第一方向(例如x方向)平行。从光源10射出的光束11由扫描镜15和反射构件20反射，并从光扫描装置1射出。从光扫描装置1射出的光束11例如与水平面45平行地前进。扫描镜15(反射镜部50)一边维持光束11相对于扫描镜15(反射镜部50)的入射角θ，一边绕入射到扫描镜15(反射镜部50)的光束11的光轴12进行摆头运动。因此，组装于移动体5的光扫描装置1能够用光束11扫描水平方向的整个周围。
由于组装有光扫描装置1的移动体5在水平面45上向行进方向7匀速运动或移动体5在水平面45上静止，所以沿着第一方向的力不施加于姿态检测部18的惯性质量体60。惯性质量体60不相对于基板13的第一固定部13f、13g位移。姿态检测部18基于在第一可动梳齿电极65、66与第一固定梳齿电极67、68之间形成的静电电容，向控制部30输出与基板13的姿态角对应的第一信号31。控制部30不驱动第一驱动部25。
参照图23，说明组装有光扫描装置1的移动体5在倾斜面47上向行进方向7匀速运动时或移动体5在倾斜面47上静止时的光扫描装置1的工作。在本实施方式中，倾斜面47相对于水平面45在作为移动体5的行进方向7的第一方向(例如x方向)上倾斜角度α。在本实施方式中，倾斜面47在第二方向(例如y方向)上相对于水平面45不倾斜。
如图24所示，由于组装有光扫描装置1的移动体5在倾斜面47上向行进方向7匀速运动或移动体5在倾斜面47上静止，所以沿着第一方向(例如x方向)的力作用于姿态检测部18的惯性质量体60。具体而言，通过使该力除以惯性质量体60的质量，从而施加沿着第一方向(例如x方向)作用于惯性质量体60的加速度。沿着第一方向(例如x方向)作用于惯性质量体60的加速度与重力加速度G的第一方向的分量(例如x分量)Gx相等。
由于作用于惯性质量体60的力，惯性质量体60相对于基板13的第一固定部13f、13g沿着第一方向(例如x方向)位移，在第一可动梳齿电极65、66与第一固定梳齿电极67、68之间形成的静电电容发生变化。姿态检测部18基于变化后的静电电容向控制部30输出与基板13的姿态角对应的第一信号31。在本实施方式中，第一信号31包含重力加速度G的第一方向的分量Gx与重力加速度G之比Gx/G。
控制部30根据第一信号31算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)。特定而言，控制部30可以根据第一信号31的反正弦函数算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)。第一角度(α)可以用以下的式(2)给出。
α＝sin-1(Gx/G) (2)
控制部30根据第一角度(α)算出第二角度(-α/2)。第二角度(-α/2)是第一角度(α)的-0.5倍。控制部30控制第一驱动部25，使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜第二角度(-α/2)。第二角度(-α/2)的绝对值为第一角度(α)的绝对值的一半，且使反射构件20倾斜的方向与基板13的倾斜方向(或光扫描装置1的倾斜方向)相反。这样，即使组装有光扫描装置1的移动体5在倾斜面47上向行进方向7匀速运动，或者，即使移动体5在倾斜面47上静止，也能够与光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。特定而言，光束11与光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地从光扫描装置1在水平方向上射出。
参照图25，说明实施方式1的光扫描装置1的控制方法。
本实施方式的光扫描装置1的控制方法具备：姿态检测部18输出与基板13的姿态角对应的第一信号31的步骤(S1)。特定而言，姿态检测部18可以输出与基板13的主面13m内的一个方向(例如x方向)上的基板13的姿态角对应的第一信号31。在本实施方式中，第一信号31包含重力加速度G的第一方向的分量Gx与重力加速度G之比Gx/G。
本实施方式的光扫描装置1的控制方法还具备：基于第一信号31来调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率的步骤(S2)。特定而言，在本实施方式的光扫描装置1的控制方法中，调整反射构件20的斜率的步骤(S2)可以包含：根据第一信号31算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)的步骤(S11)以及使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S12)。
在根据第一信号31算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)的步骤(S11)中，可以根据第一信号31的反正弦函数算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)。第一角度(α)可以用式(2)给出。使反射构件20倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S12)可以包含：根据第一角度(α)算出第二角度(-α/2)的步骤(S13)以及控制第一驱动部25使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S14)。第二角度(-α/2)可以是第一角度(α)的-0.5倍。第二角度(-α/2)的绝对值为第一角度(α)的绝对值的一半，且使反射构件20倾斜的方向与基板13的倾斜方向(或光扫描装置1的倾斜方向)相反。
在本实施方式的第一变形例的光扫描装置1中，如图26所示，扫描镜15可以构成为：能够一边使光束11相对于扫描镜15的入射角θ变化，一边绕入射到扫描镜15的光束11的光轴12进行摆头运动。即，扫描镜15(反射镜部50)可以一边使扫描镜15(反射镜部50)相对于入射到扫描镜15(反射镜部50)的光束11以变化的入射角θ倾斜，一边以扫描镜15(反射镜部50)的中央为中心，绕入射到扫描镜15的光束11的光轴12旋转。光扫描装置1不仅能够扫描水平方向的整个周围，也能够在第三方向(例如z方向)上进行扫描。
如图27所示，本实施方式的第二变形例的光扫描装置1可以进一步具备固定镜27。光源10固定于壳体28的侧面。固定镜27固定于壳体28。固定镜27反射从光源10射出的光束11，并使光束11入射到扫描镜15。
对本实施方式的光扫描装置1及其控制方法以及移动体5的效果进行说明。
本实施方式的光扫描装置1具备光源10和基板13。在基板13一体化有扫描镜15和姿态检测部18。扫描镜15构成为能够反射从光源10射出的光束11并进行扫描。扫描镜15设置于基板13的主面13m。姿态检测部18构成为能够输出与基板13的姿态角对应的第一信号31。本实施方式的光扫描装置1还具备反射构件20、驱动部(第一驱动部25)及控制部30。反射构件20构成为能够反射由扫描镜15反射的光束11。驱动部(第一驱动部25)构成为能够调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率。控制部30构成为能够基于第一信号31控制驱动部(第一驱动部25)。
在本实施方式的光扫描装置1中，能够基于从姿态检测部18输出的、与基板13的姿态角对应的第一信号31，调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率。并且，由于在基板13一体化有扫描镜15和姿态检测部18，所以姿态检测部18相对于包含扫描镜15的光扫描装置1的光学系统的位置及斜率实质不变。例如，即使在长时间使用光扫描装置1的期间光扫描装置1的光学系统以外的构件相对于光扫描装置1的光学系统的位置或斜率发生变化，姿态检测部18相对于光扫描装置1的光学系统的位置及斜率也实质不变。因此，姿态检测部18能够稳定且准确地检测光扫描装置1的光学系统相对于水平面45的姿态。根据本实施方式的光扫描装置1，能够与光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
在本实施方式的光扫描装置1中，姿态检测部18可以包含加速度传感器及倾斜计中的任一个。根据本实施方式的光扫描装置1，能够与光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
在本实施方式的光扫描装置1中，姿态检测部18可以包含MEMS加速度传感器。根据本实施方式的光扫描装置1，能够与光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。另外，由于MEMS加速度传感器是小型的加速度传感器，所以能够容易地与基板13一体化，能够使光扫描装置1小型化。
在本实施方式的光扫描装置1中，姿态检测部18可以构成为能够输出与基板13的主面13m内的一个方向(第一方向(例如x方向))上的基板13的姿态角对应的第一信号31。根据本实施方式的光扫描装置1，能够与基板13的主面13m内的一个方向(例如x方向)上的光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
在本实施方式的光扫描装置1中，扫描镜15可以是二维扫描镜。本实施方式的光扫描装置1能够用光束11扫描水平方向的整个周围。
在本实施方式的光扫描装置1中，扫描镜15可以构成为：能够一边维持光束11相对于扫描镜15的入射角θ，一边绕入射到扫描镜15的光束11的光轴12进行摆头运动。本实施方式的光扫描装置1能够用光束11扫描水平方向的整个周围。
在本实施方式的光扫描装置1中，扫描镜15可以构成为：能够一边使光束11相对于扫描镜15的入射角θ变化，一边绕入射到扫描镜15的光束11的光轴12进行摆头运动。本实施方式的光扫描装置1不仅能够扫描水平方向的整个周围，也能够用光束11扫描垂直方向(第三方向(例如z方向))的周围。
本实施方式的移动体5具备光扫描装置1。在本实施方式的移动体5中，能够基于从姿态检测部18输出的、与基板13的姿态角对应的第一信号31，调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率。并且，由于在基板13一体化有扫描镜15和姿态检测部18，所以姿态检测部18相对于包含扫描镜15的光扫描装置1的光学系统的位置及斜率实质不变。因此，姿态检测部18能够稳定且准确地检测光扫描装置1的光学系统相对于水平面45的姿态。根据本实施方式的移动体5，即使组装有光扫描装置1的移动体5在倾斜面47上移动，也能够稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
在本实施方式的光扫描装置1的控制方法中，光扫描装置1包含光源10、基板13及反射构件20。在基板13一体化有扫描镜15和姿态检测部18。扫描镜15反射从光源10射出的光束11并进行扫描。扫描镜15设置于基板13的主面13m。反射构件20反射由扫描镜15反射的光束11。光扫描装置1的控制方法具备：姿态检测部18输出与基板13的姿态角对应的第一信号31的步骤(S1)、以及基于第一信号31调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率的步骤(S2)。
在本实施方式的光扫描装置1的控制方法中，能够基于从姿态检测部18输出的、与基板13的姿态角对应的第一信号31，调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率。并且，由于在基板13一体化有扫描镜15和姿态检测部18，所以姿态检测部18相对于包含扫描镜15的光扫描装置1的光学系统的位置及斜率实质不变。因此，姿态检测部18能够稳定且准确地检测光扫描装置1的光学系统相对于水平面45的姿态。根据本实施方式的光扫描装置1的控制方法，能够与光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
在本实施方式的光扫描装置1的控制方法中，姿态检测部18可以输出与基板13的主面13m内的一个方向(第一方向(例如x方向))上的基板13的姿态角对应的第一信号31。根据本实施方式的光扫描装置1的控制方法，能够与基板13的主面13m内的一个方向(例如x方向)上的光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
在本实施方式的光扫描装置1的控制方法中，调整反射构件20的斜率的步骤(S2)可以包含：根据第一信号31的反正弦函数算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)的步骤(S11)、以及使反射构件20倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S12)。第二角度(-α/2)可以是第一角度(α)的-0.5倍。根据本实施方式的光扫描装置1的控制方法，能够与光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
实施方式2.
参照图28至图34，说明实施方式2的光扫描装置1b及移动体5b。本实施方式的光扫描装置1b及移动体5b具备与实施方式1的光扫描装置1及移动体5相同的结构，但主要在以下方面不同。
在本实施方式的光扫描装置1b及移动体5b中，姿态检测部18b构成为能够输出与在基板13的主面13m内相互交叉的两个方向上的基板13的姿态角对应的第一信号31b。该两个方向为第一方向(例如x方向)和第二方向(例如y方向)。当组装有光扫描装置1b的移动体5b在水平面45上移动时，第一方向(例如x方向)例如可以是移动体5的行进方向7，第二方向(例如y方向)例如可以是与移动体5的行进方向7及重力方向正交的移动体5的宽度方向。
如图29所示，本实施方式中的姿态检测部18b可以是MEMS(Micro ElectroMechanical System)加速度传感器。姿态检测部18b可以包含惯性质量体60、与基板13连接并且支承惯性质量体60的第二梁61、62、63、64、与惯性质量体60连接的第一可动梳齿电极65、66、与惯性质量体60连接的第二可动梳齿电极65b、66b、分别与设置在第二开口13d内的基板13的第一固定部13f、13g连接的第一固定梳齿电极67、68以及分别与设置在第二开口13d内的基板13的第二固定部13h、13i连接的第二固定梳齿电极67b、68b。
本实施方式的惯性质量体60及第一可动梳齿电极65、66分别具有与实施方式1的惯性质量体60及第一可动梳齿电极65、66相同的结构。本实施方式的第一固定部13f、13g及第一固定梳齿电极67、68分别具有与实施方式1的第一固定部13f、13g及第一固定梳齿电极67、68相同的结构。
第二梁61、62、63、64可以包含第一导电性半导体层103。第二梁61、62、63、64可以构成为能够使惯性质量体60在第一方向(例如x方向)和第二方向(例如y方向)上位移。第二梁61、62、63、64将惯性质量体60的角部中的每一个与基板13连接。第二可动梳齿电极65b、66b可以包含第一导电性半导体层103(参照图6)。第二可动梳齿电极65b可以从惯性质量体60的第三侧面60c在第一方向(例如x方向)上延伸。第二可动梳齿电极65b在第一方向(例如x方向)上从基板13的第二固定部13h分离。第二可动梳齿电极66b可以从惯性质量体60的第四侧面60d在第一方向(例如x方向)上延伸。第二可动梳齿电极66b在第一方向(例如x方向)上从基板13的第二固定部13i分离。
在俯视基板13的主面13m时，惯性质量体60配置在第二固定部13h与第二固定部13i之间。第二固定部13h、惯性质量体60及第二固定部13i在第一方向(例如x方向)上按该顺序配置。第二固定部13h、13i可以包含非导电性基板101、设置在非导电性基板101上的第一绝缘层102及设置在第一绝缘层102上的第一导电性半导体层103。
第二固定梳齿电极67b、68b可以包含第一导电性半导体层103(参照图6)。第二固定梳齿电极67b可以从第二固定部13h在第一方向(例如x方向)上延伸。第二固定梳齿电极67b在第一方向(例如x方向)上从惯性质量体60分离。第二固定部13h及第二固定梳齿电极67b面向惯性质量体60的第三侧面60c。第二固定梳齿电极68b可以从第二固定部13i在第一方向(例如x方向)上延伸。第二固定梳齿电极68b在第二方向(例如y方向)上从惯性质量体60分离。第二固定部13i及第二固定梳齿电极68b面向惯性质量体60的第四侧面60d。
第二固定梳齿电极67b在第二方向(例如y方向)上从第二可动梳齿电极65b分离。第二可动梳齿电极65b和第二固定梳齿电极67b可以被配置成在从第二方向(例如y方向)观察时相互重叠。在第二可动梳齿电极65b与第二固定梳齿电极67b之间形成有静电电容。第二固定梳齿电极68b在第二方向(例如y方向)上从第二可动梳齿电极66b分离。第二可动梳齿电极66b和第二固定梳齿电极68b可以被配置成在从第二方向(例如y方向)观察时相互重叠。在第二可动梳齿电极66b与第二固定梳齿电极68b之间形成有静电电容。
与实施方式1的姿态检测部18同样地，本实施方式的姿态检测部18b能够将第一方向(例如x方向)上的基板13相对于水平面45的倾斜角(α)作为在第一可动梳齿电极65、66与第一固定梳齿电极67、68之间形成的静电电容的变化而进行检测。后面将说明详细情况，如图32及图33所示，根据第二方向(例如y方向)上的基板13相对于水平面45的倾斜角(β)，第二可动梳齿电极65b、66b与第二固定梳齿电极67b、68b之间的间隔会发生变化。第二方向(例如y方向)上的基板13相对于水平面45的倾斜角(β)作为在第二可动梳齿电极65b、66b与第二固定梳齿电极67b、68b之间形成的静电电容的变化而进行检测。
本实施方式的第一驱动部25b与实施方式1的第一驱动部25相同，但在以下方面不同。第一驱动部25b能够以反射构件20的中心轴23上的一个点为中心，使反射构件20不仅绕沿着第一方向的轴(例如x轴)倾斜，也绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜。
控制部30构成为能够基于第一信号31b来控制第一驱动部25b。具体而言，控制部30接收从姿态检测部18b输出的第一信号31b。在本实施方式中，第一信号31b包含第一子信号和第二子信号，所述第一子信号示出重力加速度G的第一方向的分量Gx与重力加速度G之比Gx/G，所述第二子信号示出重力加速度G的第二方向的分量Gy与重力加速度G之比Gy/G。控制部30根据第一信号31b算出作为基板13的姿态角的第一角度(α、β)。控制部30根据第一角度(α、β)算出作为使反射构件20倾斜的角度的第二角度(-α/2、-β/2)。
参照图30至图33，说明组装有光扫描装置1b的移动体5b在倾斜面47b上向行进方向7匀速运动时或移动体5b在倾斜面47b上静止时的光扫描装置1b的工作。在本实施方式中，倾斜面47b相对于水平面45在第一方向(例如x方向)上倾斜角度α，并且在第二方向(例如y方向)上倾斜角度β。倾斜面47b相对于水平面45在作为移动体5b的行进方向7的第一方向(例如x方向)上倾斜角度α，并且在移动体5b的宽度方向(例如第二方向)上倾斜角度β。
如图31及图33所示，由于组装有光扫描装置1b的移动体5b在倾斜面47b上向行进方向7匀速运动或移动体5b在倾斜面47b上静止，所以沿着第一方向(例如x方向)及第二方向(例如y方向)的力作用于姿态检测部18b的惯性质量体60。具体而言，通过使该力的第一方向的分量(例如x分量)除以惯性质量体60的质量，从而施加沿着第一方向(例如x方向)作用于惯性质量体60的加速度。沿着第一方向(例如x方向)作用于惯性质量体60的加速度与重力加速度G的第一方向的分量(例如x分量)Gx相等(参照图31)。通过使该力的第二方向的分量(例如y分量)除以惯性质量体60的质量，从而施加沿着第二方向(例如y方向)作用于惯性质量体60的加速度。沿着第二方向(例如y方向)作用于惯性质量体60的加速度与重力加速度G的第二方向的分量(例如y分量)Gy相等(参照图33)。
由于作用于惯性质量体60的力，惯性质量体60相对于基板13的第一固定部13f、13g沿着第一方向(例如x方向)位移，在第一可动梳齿电极65、66与第一固定梳齿电极67、68之间形成的静电电容发生变化。由于作用于惯性质量体60的力，惯性质量体60相对于基板13的第二固定部13h、13i沿着第二方向(例如y方向)位移，在第二可动梳齿电极65b、66b与第二固定梳齿电极67b、68b之间形成的静电电容发生变化。姿态检测部18b基于变化后的静电电容向控制部30输出与基板13的姿态角对应的第一信号31b。第一信号31b包含第一子信号和第二子信号，所述第一子信号示出重力加速度G的第一方向的分量Gx与重力加速度G之比Gx/G，所述第二子信号示出重力加速度G的第二方向的分量Gy与重力加速度G之比Gy/G。
控制部30根据第一信号31b算出作为基板13的姿态角的第一角度(α、β)。具体而言，控制部30根据第一子信号算出作为第一方向(例如x方向)上的基板13的姿态角的第一角度(α)。控制部30根据第二子信号算出作为第二方向(例如y方向)上的基板13的姿态角的第一角度(β)。特定而言，控制部30可以根据第一子信号的反正弦函数算出作为第一方向(例如x方向)上的基板13的姿态角的第一角度(α)。第一角度(α)可以用上述式(2)给出。控制部30可以根据第二子信号的反正弦函数算出作为第二方向(例如y方向)上的基板13的姿态角的第一角度(β)。第一角度(β)可以用以下的式(3)给出。
β＝sin-1(Gy/G) (3)
控制部30根据第一角度(α)算出第二角度(-α/2)。第二角度(-α/2)是第一角度(α)的-0.5倍。控制部30控制第一驱动部25b，使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜第二角度(-α/2)。即，第二角度(-α/2)的绝对值为第一角度(α)的绝对值的一半，且使反射构件20倾斜的方向与基板13的倾斜方向(或光扫描装置1b的倾斜方向)相反。控制部30根据第一角度(β)算出第二角度(-β/2)。第二角度(-β/2)是第一角度(β)的-0.5倍。控制部30控制第一驱动部25b，使反射构件20绕沿着第一方向的轴(例如x轴)倾斜第二角度(-β/2)。即，第二角度(-β/2)的绝对值为第一角度(β)的绝对值的一半，且使反射构件20倾斜的方向与基板13的倾斜方向(或光扫描装置1b的倾斜方向)相反。
这样，即使组装有光扫描装置1b的移动体5b在倾斜面47b上向行进方向7匀速运动，或者，即使移动体5b在倾斜面47b上静止，也能够与光扫描装置1b相对于水平面45的斜率无关地维持来自光扫描装置1b的光束11相对于水平面45的出射角度。特定而言，光束11与光扫描装置1b相对于水平面45的斜率无关地从光扫描装置1b在水平方向上射出。
参照图35，说明实施方式2的光扫描装置1b的控制方法。本实施方式的光扫描装置1b的控制方法具备与实施方式1的光扫描装置1的控制方法相同的工序，但主要在以下方面不同。
本实施方式的光扫描装置1b的控制方法具备：姿态检测部18b输出与基板13的姿态角对应的第一信号31b的步骤(S1b)。特定而言，姿态检测部18b可以输出与在基板13的主面13m内相互交叉的两个方向(第一方向(例如x方向)及第二方向(例如y方向))上的基板13的姿态角对应的第一信号31b。在本实施方式中，第一信号31b包含第一子信号和第二子信号，所述第一子信号示出重力加速度G的第一方向的分量Gx与重力加速度G之比Gx/G，所述第二子信号示出重力加速度G的第二方向的分量Gy与重力加速度G之比Gy/G。
本实施方式的光扫描装置1b的控制方法还具备：基于第一信号31b来调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率的步骤(S2b)。特定而言，在本实施方式的光扫描装置1b的控制方法中，调整反射构件20的斜率的步骤(S2b)可以包含：根据第一信号31b算出作为基板13的姿态角的第一角度(α、β)的步骤(S11b、S21)、以及使反射构件20倾斜第二角度(-α/2、-β/2)的步骤(S12、S22)。
在根据第一信号31b算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)的步骤(S11b)中，可以根据第一子信号的反正弦函数算出作为第一方向(例如x方向)上的基板13的姿态角的第一角度(α)。第一角度(α)可以用式(2)给出。使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S12)可以包含：根据第一角度(α)算出第二角度(-α/2)的步骤(S13)、以及控制第一驱动部25b使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S14)。第二角度(-α/2)可以是第一角度(α)的-0.5倍。第二角度(-α/2)的绝对值为第一角度(α)的绝对值的一半，且使反射构件20倾斜的方向与基板13的倾斜方向(或光扫描装置1的倾斜方向)相反。
在根据第一信号31b算出作为基板13的姿态角的第一角度(β)的步骤(S21)中，可以根据第二子信号的反正弦函数算出作为第二方向(例如y方向)上的基板13的姿态角的第一角度(β)。第一角度(β)可以用式(3)给出。使反射构件20绕沿着第一方向的轴(例如x轴)倾斜第二角度(-β/2)的步骤(S22)可以包含：根据第一角度(β)算出第二角度(-β/2)的步骤(S23)、以及控制第一驱动部25b使反射构件20绕沿着第一方向的轴(例如x轴)倾斜第二角度(-β/2)的步骤(S24)。第二角度(-β/2)可以是第一角度(β)的-0.5倍。第二角度(-β/2)的绝对值为第一角度(β)的绝对值的一半，且使反射构件20倾斜的方向与基板13的倾斜方向(或光扫描装置1的倾斜方向)相反。
对本实施方式的光扫描装置1b及其控制方法以及移动体5b的效果进行说明。本实施方式的光扫描装置1b及其控制方法以及移动体5b除了实施方式1的光扫描装置1及其控制方法以及移动体5的效果之外，还可以达到以下效果。
在本实施方式的光扫描装置1b中，姿态检测部18b可以构成为能够输出与在基板13的主面13m内相互交叉的两个方向(第一方向(例如x方向)及第二方向(例如y方向))上的基板13的姿态角对应的第一信号31b。根据本实施方式的光扫描装置1b，能够与在基板13的主面13m内相互交叉的两个方向(第一方向(例如x方向)及第二方向(例如y方向))上的光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1b的光束11相对于水平面45的出射角度。
本实施方式的移动体5b具备光扫描装置1b。根据本实施方式的移动体5b，即使组装有光扫描装置1b的移动体5b在相对于水平面45在基板13的主面13m内相互交叉的两个方向(第一方向(例如x方向)及第二方向(例如y方向))上倾斜的倾斜面47b上移动，也能够稳定地维持来自光扫描装置1b的光束11相对于水平面45的出射角度。
在本实施方式的光扫描装置1b的控制方法中，姿态检测部18b可以输出与在基板13的主面13m内相互交叉的两个方向(第一方向(例如x方向)及第二方向(例如y方向))上的基板13的姿态角对应的第一信号31b。根据本实施方式的光扫描装置1b的控制方法，能够与在基板13的主面13m内相互交叉的两个方向(第一方向(例如x方向)及第二方向(例如y方向))上的光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1b的光束11相对于水平面45的出射角度。
在本实施方式的光扫描装置1b的控制方法中，调整反射构件20的斜率的步骤(S2b)可以包含：根据第一信号31b的反正弦函数算出作为基板13的姿态角的第一角度(α、β)的步骤(S11b、S21)、以及使反射构件20倾斜第二角度(-α/2、-β/2)的步骤(S12、S22)。第二角度(-α/2、-β/2)可以是第一角度(α、β)的-0.5倍。根据本实施方式的光扫描装置1b的控制方法，能够与在基板13的主面13m内相互交叉的两个方向(第一方向(例如x方向)及第二方向(例如y方向))上的光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地稳定地维持来自光扫描装置1b的光束11相对于水平面45的出射角度。
实施方式3.
参照图36至图39，说明实施方式3的光扫描装置1及移动体5c。本实施方式的光扫描装置1及移动体5c具备与实施方式1的光扫描装置1及移动体5相同的结构，但主要在以下方面不同。
本实施方式的移动体5c还具备构成为获取移动体5c的加速度Ax的移动体加速度检测部70。特定而言，移动体加速度检测部70可以包含车轮速度传感器71和运算部72。车轮速度传感器71构成为能够检测车轮42的旋转角速度ω。运算部72构成为能够根据车轮42的旋转角速度ω算出移动体5c的加速度Ax。特定而言，根据车轮42的旋转角速度ω算出移动体5c的加速度Ax的步骤可以包含：根据车轮42的旋转角速度ω算出作为行进方向7的第一方向(例如x方向)上的移动体5c的速度v的步骤、以及根据移动体5c的速度v算出作为行进方向7的第一方向(例如x方向)上的移动体5c的加速度Ax的步骤。根据车轮42的旋转角速度ω算出移动体5c的速度v的步骤可以包含：使车轮42的半径r乘以车轮42的旋转角速度ω的步骤。根据移动体5c的速度v算出移动体5c的加速度Ax的步骤可以包含：用时间对移动体5c的速度v进行微分的步骤。
控制部30构成为能够基于从姿态检测部18输出的第一信号31c和用移动体加速度检测部70获取的移动体5c的加速度Ax来控制第一驱动部25。具体而言，控制部30接收从姿态检测部18输出的第一信号31c和移动体5c的加速度Ax。第一信号31c包含重力加速度G的第一方向的分量Gx与重力加速度G之比Gx/G和行进方向7上的移动体5c的加速度Ax。控制部30根据第一信号31c和移动体5c的加速度Ax，算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)。特定而言，控制部30针对第一信号31c校正第一信号31c所包含的移动体5c的加速度Ax的贡献量(作用于惯性质量体60的惯性力的加速度-Ax)，从而获取第二信号。控制部30根据第二信号算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)。控制部30根据第一角度(α)算出作为使反射构件20倾斜的角度的第二角度(-α/2)。
参照图37及图38，说明组装有光扫描装置1的移动体5c在倾斜面47上以加速度Ax向行进方向7运动时的光扫描装置1的工作。在本实施方式中，倾斜面47相对于水平面45在作为移动体5c的行进方向7的第一方向(例如x方向)上倾斜角度α。在本实施方式中，倾斜面47在第二方向(例如y方向)上相对于水平面45不倾斜。
由于组装有光扫描装置1的移动体5c在倾斜面47上以加速度Ax向行进方向7运动，所以沿着第一方向(例如x方向)的力作用于姿态检测部18的惯性质量体60。具体而言，通过使该力除以惯性质量体60的质量，从而施加沿着第一方向(例如x方向)作用于惯性质量体60的加速度。沿着第一方向(例如x方向)作用于惯性质量体60的加速度等于重力加速度G的第一方向的分量(例如x分量)Gx与由于移动体5c以加速度Ax运动而作用于惯性质量体60的惯性力的加速度-Ax之和。
由于作用于惯性质量体60的力，惯性质量体60相对于基板13的第一固定部13f、13g沿着第一方向(例如x方向)位移，在第一可动梳齿电极65、66与第一固定梳齿电极67、68之间形成的静电电容发生变化。姿态检测部18基于变化后的静电电容向控制部30输出与基板13的姿态角对应的第一信号31c。在本实施方式中，第一信号31c包含重力加速度G的第一方向的分量Gx与重力加速度G之比Gx/G和作用于惯性质量体60的惯性力的加速度-Ax。
控制部30针对第一信号31c校正第一信号31c所包含的移动体5c的加速度Ax的贡献量(作用于惯性质量体60的惯性力的加速度-Ax)，从而获取第二信号。控制部30根据第二信号算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)。特定而言，控制部30可以根据第二信号的反正弦函数算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)。第一角度(α)可以用式(2)给出。
控制部30根据第一角度(α)算出第二角度(-α/2)。第二角度(-α/2)是第一角度(α)的-0.5倍。控制部30控制第一驱动部25，使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜第二角度(-α/2)。第二角度(-α/2)的绝对值为第一角度(α)的绝对值的一半，且使反射构件20倾斜的方向与基板13的倾斜方向(或光扫描装置1的倾斜方向)相反。这样，即使组装有光扫描装置1的移动体5c在倾斜面47上向行进方向7以加速度Ax运动，也能够与光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。特定而言，光束11与光扫描装置1相对于水平面45的斜率无关地从光扫描装置1在水平方向上射出。
参照图40及图41，说明实施方式3的光扫描装置1的控制方法。本实施方式的光扫描装置1的控制方法具备与实施方式1的光扫描装置1的控制方法相同的工序，但主要在以下方面不同。
本实施方式的光扫描装置1的控制方法具备：姿态检测部18输出与基板13的姿态角对应的第一信号31c的步骤(S1)。特定而言，姿态检测部18可以输出与基板13的主面13m内的一个方向(例如x方向)上的基板13的姿态角对应的第一信号31c。在本实施方式中，第一信号31c包含重力加速度G的第一方向的分量Gx与重力加速度G之比Gx/G和作用于惯性质量体60的惯性力的加速度-Ax。
本实施方式的光扫描装置1的控制方法还具备：获取组装有光扫描装置1的移动体5c的加速度Ax的步骤(S30)。特定而言，利用移动体加速度检测部70获取移动体5c的加速度Ax。如图41所示，获取移动体5c的加速度Ax的步骤可以包含：获取移动体5c的速度v的步骤(S35)、以及根据移动体5c的速度v获取移动体5c的加速度Ax的步骤(S36)。获取移动体5c的速度v的步骤(S35)可以包含：从车轮速度传感器71检测车轮42的旋转角速度ω的步骤(S37)、以及根据车轮42的旋转角速度ω算出移动体5c的速度v的步骤(S38)。根据车轮42的旋转角速度ω算出移动体5c的速度v的步骤可以包含：使车轮42的半径r乘以车轮42的旋转角速度ω的步骤。根据移动体5c的速度v算出移动体5c的加速度Ax的步骤可以包含：用时间对移动体5c的速度v进行微分的步骤。
本实施方式的光扫描装置1的控制方法具备：基于第一信号31c和移动体5c的加速度Ax来调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率的步骤(S2c)。特定而言，在本实施方式的光扫描装置1的控制方法中，调整反射构件20的斜率的步骤(S2c)可以包含：根据第一信号31c和移动体5c的加速度Ax算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)的步骤(S11c)、以及使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S12)。
根据第一信号31c和移动体5c的加速度Ax算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)的步骤(S11c)可以包含：针对第一信号31c校正第一信号31c所包含的移动体5c的加速度Ax的贡献量(作用于惯性质量体60的惯性力的加速度-Ax)而获取第二信号的步骤(S32)、以及根据第二信号算出作为第一方向上的基板13的姿态角的第一角度(α)的步骤(S33)。特定而言，在根据第二信号算出作为第一方向上的基板13的姿态角的第一角度(α)的步骤(S33)中，可以根据第二信号的反正弦函数算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)。第一角度(α)可以用式(2)给出。
使反射构件20倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S12)可以包含：根据第一角度(α)算出第二角度(-α/2)的步骤(S13)、以及控制第一驱动部25使反射构件20绕沿着第二方向的轴(例如y轴)倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S14)。第二角度(-α/2)可以是第一角度(α)的-0.5倍。第二角度(-α/2)的绝对值为第一角度(α)的绝对值的一半，且使反射构件20倾斜的方向与基板13的倾斜方向(或光扫描装置1的倾斜方向)相反。
对本实施方式的移动体5c及光扫描装置1的控制方法的效果进行说明。本实施方式的移动体5c及光扫描装置1的控制方法除了实施方式1的移动体5及光扫描装置1的控制方法的效果之外，还可以达到以下效果。
本实施方式的移动体5c具备光扫描装置1和构成为获取移动体5c的加速度Ax的移动体加速度检测部70。控制部30构成为能够基于从姿态检测部18输出的第一信号31c和移动体5c的加速度Ax来控制驱动部(第一驱动部25)。根据本实施方式的移动体5c，即使组装有光扫描装置1的移动体5c在倾斜面47上以加速度Ax移动，也能够稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
本实施方式的移动体5c还具备车轮42。移动体加速度检测部70包含车轮速度传感器71和运算部72。车轮速度传感器71构成为能够检测车轮42的旋转角速度ω。运算部72构成为能够根据旋转角速度ω算出移动体5c的加速度Ax。根据本实施方式的移动体5c，即使组装有光扫描装置1的移动体5c在倾斜面47上以加速度Ax向行进方向7移动，也能够稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
本实施方式的光扫描装置1的控制方法还具备：获取组装有光扫描装置1的移动体5c的加速度的步骤(S30)。基于第一信号31c和移动体5c的加速度Ax来调整反射构件20相对于基板13的主面13m的斜率。根据本实施方式的光扫描装置1的控制方法，即使组装有光扫描装置1的移动体5c在倾斜面47上以加速度Ax移动，也能够稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
在本实施方式的光扫描装置1的控制方法中，调整反射构件20的斜率的步骤(S2c)可以包含：针对第一信号31c校正第一信号31c所包含的移动体5c的加速度Ax的贡献量而获取第二信号的步骤(S32)、根据第二信号的反正弦函数算出作为基板13的姿态角的第一角度(α)的步骤(S33)、以及使反射构件20倾斜第二角度(-α/2)的步骤(S12)。第二角度(-α/2)可以是第一角度(α)的-0.5倍。根据本实施方式的光扫描装置1的控制方法，即使组装有光扫描装置1的移动体5c在倾斜面47上以加速度Ax移动，也能够稳定地维持来自光扫描装置1的光束11相对于水平面45的出射角度。
应当认为：此次公开的实施方式1-3及实施方式1的变形例在所有方面均为例示，而非是限制性的。只要没有矛盾，就可以将此次公开的实施方式1-3及实施方式1的变形例中的至少两个进行组合。本发明的范围并不由上述说明表示，而是由权利要求书示出，意图将与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更都包含在内。
附图标记的说明
1、1b光扫描装置，5、5b、5c移动体，7行进方向，10光源，11光束，12光轴，13基板，13f、13g第一固定部，13h、13i第二固定部，13m主面，15扫描镜，16法线，18、18b姿态检测部，20反射构件，21反射面，23中心轴，25、25b第一驱动部，27固定镜，28壳体，30控制部，31、31b、31c第一信号，40主体部，42车轮，45水平面，47、47b倾斜面，50反射镜部，51、52、53第一梁，56、57、58连接部，60惯性质量体，60a第一侧面，60b第二侧面，60c第三侧面，60d第四侧面，61、62、63、64第二梁，65、66第一可动梳齿电极，65b、66b第二可动梳齿电极，67、68第一固定梳齿电极，67b、68b第二固定梳齿电极，70移动体加速度检测部，71车轮速度传感器，72运算部，101非导电性基板，102第一绝缘层，103第一导电性半导体层，105第二绝缘层，106第一电极层，110压电层，112金层。

Claims (17)

1.一种光扫描装置，其中，
所述光扫描装置具备光源和基板，在所述基板一体化有扫描镜和姿态检测部，所述扫描镜构成为能够反射从所述光源射出的光束并进行扫描，所述扫描镜设置于所述基板的主面，所述姿态检测部构成为能够输出与所述基板的姿态角对应的第一信号，
所述光扫描装置还具备：
反射构件，所述反射构件构成为能够反射由所述扫描镜反射后的所述光束；
驱动部，所述驱动部构成为能够调整所述反射构件相对于所述基板的所述主面的斜率；以及
控制部，所述控制部构成为能够基于所述第一信号控制所述驱动部。
2.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，
所述姿态检测部包含加速度传感器及倾斜计中的任一个。
3.根据权利要求1所述的光扫描装置，其中，
所述姿态检测部包含MEMS加速度传感器。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光扫描装置，其中，
所述姿态检测部构成为能够输出与所述基板的所述主面内的一个方向上的所述基板的所述姿态角对应的所述第一信号。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的光扫描装置，其中，
所述姿态检测部构成为能够输出与在所述基板的所述主面内相互交叉的两个方向上的所述基板的所述姿态角对应的所述第一信号。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的光扫描装置，其中，
所述扫描镜是二维扫描镜。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的光扫描装置，其中，
所述扫描镜构成为能够一边维持所述光束相对于所述扫描镜的入射角，一边绕入射到所述扫描镜的所述光束的光轴进行摆头运动。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的光扫描装置，其中，
所述扫描镜构成为能够一边使所述光束相对于所述扫描镜的入射角变化，一边绕入射到所述扫描镜的所述光束的光轴进行摆头运动。
9.一种移动体，其中，
所述移动体具备权利要求1～8中任一项所述的光扫描装置。
10.根据权利要求9所述的移动体，其中，
所述移动体还具备构成为获取所述移动体的加速度的移动体加速度检测部，
所述控制部构成为能够基于从所述姿态检测部输出的所述第一信号和所述移动体的所述加速度来控制所述驱动部。
11.根据权利要求10所述的移动体，其中，
所述移动体还具备车轮，
所述移动体加速度检测部包含车轮速度传感器和运算部，
所述车轮速度传感器构成为能够检测所述车轮的旋转角速度，
所述运算部构成为能够根据所述旋转角速度算出所述移动体的所述加速度。
12.一种光扫描装置的控制方法，其中，
所述光扫描装置包含光源和基板，在所述基板一体化有扫描镜和姿态检测部，所述扫描镜反射从所述光源射出的光束并进行扫描，所述扫描镜设置于所述基板的主面，
所述光扫描装置还包含反射构件，所述反射构件反射由所述扫描镜反射后的所述光束，
所述光扫描装置的所述控制方法具备：
所述姿态检测部输出与所述基板的姿态角对应的第一信号的步骤；以及
基于所述第一信号调整所述反射构件相对于所述基板的所述主面的斜率的步骤。
13.根据权利要求12所述的光扫描装置的控制方法，其中，
所述姿态检测部输出与所述基板的所述主面内的一个方向上的所述基板的所述姿态角对应的所述第一信号。
14.根据权利要求12所述的光扫描装置的控制方法，其中，
所述姿态检测部输出与在所述基板的所述主面内相互交叉的两个方向上的所述基板的所述姿态角对应的所述第一信号。
15.根据权利要求13或14所述的光扫描装置的控制方法，其中，
调整所述反射构件的所述斜率的步骤包含：根据所述第一信号的反正弦函数算出作为所述基板的所述姿态角的第一角度的步骤、以及使所述反射构件倾斜第二角度的步骤，
所述第二角度为所述第一角度的-0.5倍。
16.根据权利要求12～14中任一项所述的光扫描装置的控制方法，其中，
所述光扫描装置的控制方法还具备获取组装有所述光扫描装置的移动体的加速度的步骤，
基于所述第一信号和所述移动体的所述加速度，调整所述反射构件相对于由所述扫描镜反射后的所述光束的所述斜率。
17.根据权利要求16所述的光扫描装置的控制方法，其中，
调整所述反射构件的所述斜率的步骤包含：针对所述第一信号校正所述第一信号所包含的所述移动体的所述加速度的贡献量而获取第二信号的步骤、根据所述第二信号的反正弦函数算出作为所述基板的所述姿态角的第一角度的步骤、以及使所述反射构件倾斜第二角度的步骤，
所述第二角度为所述第一角度的-0.5倍。
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