JP2012026936A - Sensor device - Google Patents

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健一 入江
Kiyohiko Kono
清彦 河野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor device capable of detecting an object existing in front of a planar irradiated surface.SOLUTION: A sensor device comprises a timing management part 414 that outputs a timing signal at a timing corresponding to each of discrete scan points of a light beam LB1 on an irradiated surface 410a. A signal processing part 415 comprises: an image generation part 415a that stores an output of an optical detection part 404 as a reference signal in a memory 416 based on the timing signal corresponding to each of the discrete scan points of the light beam LB1 when a detection target space 405 contains no object 406, and generates an image in which a difference between the reference signal and a detection signal including the output of the optical detection part 404 based on the timing signal corresponding to each scan point after the reference signal is stored in the memory 416 is set as a pixel value for each scan point; and an object extraction part 415b that extracts the object 406 existing in the detection target space 405 based on the image generated by the image generation part 415a.

Description

本発明は、センサ装置に関するものである。   The present invention relates to a sensor device.

従来から、図12に示す構成の物体認識センサが提案されている(特許文献1)。この物体認識センサは、光ビームαを出射する発光素子501と、光ビーム整形用のレンズ502と、光ビームαを2次元的に走査させるための光スキャナ503と、受光素子504と、スキャナ駆動回路505と、信号処理部506とを備えている。   Conventionally, an object recognition sensor having a configuration shown in FIG. 12 has been proposed (Patent Document 1). This object recognition sensor includes a light emitting element 501 that emits a light beam α, a light beam shaping lens 502, an optical scanner 503 that scans the light beam α two-dimensionally, a light receiving element 504, and a scanner drive. A circuit 505 and a signal processing unit 506 are provided.

上述の発光素子501は、半導体レーザ素子や発光ダイオードなどにより構成されている。また、光ビーム整形用のレンズ502は、発光素子501から出射された光ビームαを集光もしくはコリメート化するために設けられている。   The above-described light emitting element 501 is configured by a semiconductor laser element, a light emitting diode, or the like. The light beam shaping lens 502 is provided for condensing or collimating the light beam α emitted from the light emitting element 501.

光スキャナ503は、振動プレート511と、圧電素子512とで構成されている。振動プレート511は、シリコン製の薄板材によって形成されており、曲げ変形モードおよび捩れ変形モードで共振する軸状の弾性変形部(トーションバー)513の一端にスキャン部514を設け、他端に振動入力部515を設けたものである。このスキャン部514の表面には、鏡面加工を施すことによってミラー面(図示せず)が形成されている。また、振動入力部515には、積層型の圧電素子512が接合されている。したがって、振動プレート511は、振動入力部515において圧電素子512に支持されており、スキャン部514は、弾性変形部513によって支持されている。   The optical scanner 503 includes a vibration plate 511 and a piezoelectric element 512. The vibration plate 511 is formed of a silicon thin plate material. A scanning portion 514 is provided at one end of an axial elastic deformation portion (torsion bar) 513 that resonates in a bending deformation mode and a torsional deformation mode, and vibration is generated at the other end. An input unit 515 is provided. On the surface of the scanning unit 514, a mirror surface (not shown) is formed by performing mirror processing. A laminated piezoelectric element 512 is bonded to the vibration input unit 515. Therefore, the vibration plate 511 is supported by the piezoelectric element 512 in the vibration input unit 515, and the scan unit 514 is supported by the elastic deformation unit 513.

また、受光素子504は、フォトダイオードなどにより構成されている。   The light receiving element 504 is configured by a photodiode or the like.

また、スキャナ駆動回路505は、弾性変形部513の曲げ変形モードの共振周波数に等しい周波数の交流電圧V(t)と、捩れ変形モードの共振周波数に等しい周波数の交流電圧V(t)とを重畳させた電圧V(t)を圧電素子512に印加する。したがって、弾性変形部513は、曲げ変形モードの振動と捩れ変形モードの振動とを同時に行い、スキャン部514を上下左右に回動させる(図12中のθ方向の回動が上下方向の回動、θ方向の回動が左右方向の回動である)。その結果、光スキャナ503は、発光素子501から出射された光ビームαを2次元の走査領域507内で連続的に走査することができる。 Further, the scanner drive circuit 505 includes an AC voltage V B (t) having a frequency equal to the resonance frequency in the bending deformation mode of the elastic deformation portion 513 and an AC voltage V T (t) having a frequency equal to the resonance frequency in the torsion deformation mode. Is applied to the piezoelectric element 512. Therefore, the elastic deformation portion 513, bending twisting and vibration of the deformation mode performs deformation mode vibration at the same time, rotates the scanning unit 514 in the vertical and horizontal (rotation of theta B direction in FIG. 12 is a vertical direction times dynamic, theta T direction of rotation is the rotation of the left-right direction). As a result, the optical scanner 503 can continuously scan the light beam α emitted from the light emitting element 501 within the two-dimensional scanning region 507.

また、上述の物体認識センサでは、圧電素子512への印加電圧V(t)を検出することによって光ビームαの走査角(あるいは、スキャン部514の振れ角)を知ることができるので、圧電素子512への印加電圧値V(t),V(t)を走査角情報(あるいは、振れ角情報)510として、スキャナ駆動回路505から信号処理部506へ出力している。 In the object recognition sensor described above, since the scanning angle of the light beam α (or the deflection angle of the scanning unit 514) can be known by detecting the voltage V (t) applied to the piezoelectric element 512, the piezoelectric element The applied voltage values V B (t) and V T (t) to 512 are output from the scanner drive circuit 505 to the signal processing unit 506 as scanning angle information (or deflection angle information) 510.

また、この物体認識センサでは、光ビームαの走査領域507に物体508が存在すると、発光素子501から出射され光スキャナ503で走査された光ビームαが物体508の表面に入射して反射され、物体508で反射した散乱光が受光素子504に受光され、物体508の存在が検出される。ここで、物体認識センサでは、受光素子504の受光信号509が信号処理部506に入力される。そして、信号処理部506は、受光素子504からの受光信号509を受け取ると、その瞬間の走査角情報510を読み取り、これを座標に変換して物体508の2次元的な位置を検出する。   In this object recognition sensor, when the object 508 exists in the scanning region 507 of the light beam α, the light beam α emitted from the light emitting element 501 and scanned by the optical scanner 503 is incident on the surface of the object 508 and reflected. The scattered light reflected by the object 508 is received by the light receiving element 504, and the presence of the object 508 is detected. Here, in the object recognition sensor, the light reception signal 509 of the light receiving element 504 is input to the signal processing unit 506. When the signal processing unit 506 receives the light reception signal 509 from the light receiving element 504, the signal processing unit 506 reads the scanning angle information 510 at that moment, converts it into coordinates, and detects the two-dimensional position of the object 508.

なお、特許文献1には、物体認識センサを、コード読取装置や、人体検出センサ、2次元光電センサなどの分野において使用することができる旨が記載されている。   Patent Document 1 describes that an object recognition sensor can be used in the fields of a code reader, a human body detection sensor, a two-dimensional photoelectric sensor, and the like.

特開平6−44398号公報JP-A-6-44398

ところで、図12に示した構成の物体認識センサのようなセンサ装置では、光ビームαの走査領域507に、光ビームαが2次元的に走査される平面状の被照射面を有する部材(例えば、スクリーン、壁、ステージなど)がある場合、当該被照射面の前方に物体508が無いときでも、光ビームαの走査角(あるいは、スキャン部514の振れ角)により受光素子504の受光強度が異なり、物体508を正しく認識できない懸念がある。要するに、図12に示した構成の物体認識センサでは、走査領域507における物体508の背景の影響を受けやすい。   By the way, in the sensor device such as the object recognition sensor having the configuration shown in FIG. 12, a member (for example, a planar irradiated surface in which the light beam α is scanned two-dimensionally in the scanning region 507 of the light beam α (for example, , Screen, wall, stage, etc.), even when there is no object 508 in front of the irradiated surface, the light receiving intensity of the light receiving element 504 depends on the scanning angle of the light beam α (or the swing angle of the scanning unit 514). There is a concern that the object 508 cannot be recognized correctly. In short, the object recognition sensor having the configuration shown in FIG. 12 is easily affected by the background of the object 508 in the scanning region 507.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、平面状の被照射面の前方に存在する物体を検出することが可能なセンサ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide a sensor device capable of detecting an object existing in front of a planar irradiated surface.

本発明のセンサ装置は、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される前記光ビームを検知対象空間側へ反射させ前記光ビームを前記検知対象空間内にある平面状の被照射面上で二次元的に走査可能な偏向器と、前記偏向器を駆動する駆動信号を発生する駆動部と、前記偏向器で反射され前記検知対象空間側で反射された前記光ビームを受光し受光光量に応じた出力を発生する光検出部と、前記駆動信号に基づいて前記被照射面上の前記光ビームの離散的な走査点それぞれに対応するタイミングでタイミング信号を出力するタイミング管理部と、前記タイミング信号に基づいて前記光検出部の出力を信号処理する信号処理部と、前記光検出部の出力を記憶可能なメモリとを備え、前記信号処理部は、前記検知対象空間内に物体が存在しないときの前記被照射面上の前記光ビームの離散的な走査点それぞれに対応する前記タイミング信号に基づいて前記光検出部の出力をリファレンス信号として前記メモリに記憶させ、前記メモリに記憶されている前記リファレンス信号と前記リファレンス信号を前記メモリに記憶させた後の前記走査点それぞれに対応する前記タイミング信号に基づく前記光検出部の出力からなる検出信号との差分を前記走査点ごとの画素値とする画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部で生成された画像に基づいて前記検知対象空間に存在する前記物体を抽出する物体抽出部とを有することを特徴とする。   The sensor device of the present invention includes a light source that emits a light beam, and the light beam emitted from the light source is reflected to a detection target space side so that the light beam is on a planar irradiated surface in the detection target space. A two-dimensionally scanable deflector, a drive unit for generating a drive signal for driving the deflector, and the light beam reflected by the deflector and reflected by the detection target space side to receive the received light amount A light detection unit that generates an output according to the timing, a timing management unit that outputs a timing signal at a timing corresponding to each of the discrete scanning points of the light beam on the irradiated surface based on the drive signal, and A signal processing unit that performs signal processing on the output of the light detection unit based on a timing signal; and a memory that can store the output of the light detection unit, wherein the signal processing unit includes an object in the detection target space. Shi The output of the light detection unit is stored as a reference signal in the memory based on the timing signal corresponding to each of the discrete scanning points of the light beam on the irradiated surface, and stored in the memory. The difference between the reference signal and the detection signal composed of the output of the light detection unit based on the timing signal corresponding to each scanning point after the reference signal is stored in the memory is a pixel value for each scanning point. And an object extraction unit that extracts the object existing in the detection target space based on the image generated by the image generation unit.

このセンサ装置において、前記タイミング管理部は、予め設定された時刻毎に、前記信号処理部に対して前記メモリの前記リファレンス信号の書き換えを指示することが好ましい。   In this sensor device, it is preferable that the timing management unit instructs the signal processing unit to rewrite the reference signal of the memory at each preset time.

このセンサ装置において、前記リファレンス信号の更新を指示するための操作部を備え、前記タイミング管理部は、前記操作部から指示信号を受けると、前記信号処理部に対して前記メモリに記憶されている前記リファレンス信号の書き換えを指示することが好ましい。   The sensor device includes an operation unit for instructing to update the reference signal, and when the timing management unit receives the instruction signal from the operation unit, the timing management unit is stored in the memory with respect to the signal processing unit. It is preferable to instruct rewriting of the reference signal.

このセンサ装置において、前記偏向器は、外側フレーム部と、前記外側フレーム部の内側に配置され一対の第1の捩ればね部を介して前記外側フレーム部により支持された可動フレーム部と、前記可動フレーム部の内側に位置し前記第1の捩ればね部の並設方向に直交する方向に並設された一対の第2の捩ればね部を介して前記可動フレーム部に支持され前記光ビームを反射するミラー面が形成されたミラー部と、前記外側フレーム部において前記可動フレーム部側に設けられた第1の固定電極と、前記可動フレーム部において前記外側フレーム部側に設けられた第1の可動電極と、前記可動フレーム部において前記ミラー部側に設けられた第2の固定電極と、前記ミラー部において前記可動フレーム部側に設けられた第2の可動電極とを有し、前記駆動部は、前記光ビームが水平方向に走査されるように前記第1の可動電極・前記第1の固定電極間と前記第2の可動電極・前記第2の固定電極間との一方に第1の駆動周波数の駆動電圧を印加する水平駆動回路と、前記光ビームが垂直方向に走査されるように前記第1の可動電極・前記第1の固定電極間と前記第2の可動電極・前記第2の固定電極間との他方に第2の駆動周波数の駆動電圧を印加する垂直駆動回路とを有することが好ましい。   In this sensor device, the deflector includes an outer frame portion, a movable frame portion arranged inside the outer frame portion and supported by the outer frame portion via a pair of first twisted spring portions, and the movable frame portion. Reflects the light beam supported by the movable frame portion through a pair of second twisted ribs positioned inside the frame and arranged in parallel to the direction in which the first twisted ribs are juxtaposed. A mirror portion having a mirror surface to be formed, a first fixed electrode provided on the movable frame portion side in the outer frame portion, and a first movable electrode provided on the outer frame portion side in the movable frame portion. An electrode, a second fixed electrode provided on the mirror part side in the movable frame part, and a second movable electrode provided on the movable frame part side in the mirror part. The driving unit is configured to switch between the first movable electrode and the first fixed electrode and between the second movable electrode and the second fixed electrode so that the light beam is scanned in the horizontal direction. A horizontal drive circuit for applying a drive voltage of a first drive frequency to the first movable electrode and between the first fixed electrode and the second movable electrode so that the light beam is scanned in the vertical direction. It is preferable to have a vertical drive circuit that applies a drive voltage of the second drive frequency to the other side between the second fixed electrodes.

このセンサ装置において、前記光源と前記偏向器との間に前記光ビームを反射および透過するハーフミラーを備え、前記光源・前記偏向器間の光軸と、前記偏向器・前記光検出部器間の光軸とを、前記偏向器・前記ハーフミラー間で一致させてあることが好ましい。   In this sensor device, a half mirror that reflects and transmits the light beam is provided between the light source and the deflector, the optical axis between the light source and the deflector, and between the deflector and the light detection unit. The optical axis is preferably matched between the deflector and the half mirror.

本発明のセンサ装置においては、平面状の被照射面の前方に存在する物体を検出することが可能となる。   In the sensor device of the present invention, it is possible to detect an object existing in front of a planar irradiated surface.

実施形態のセンサ装置を示し、(a)は概略構成図、(b)は要部構成図である。The sensor apparatus of embodiment is shown, (a) is a schematic block diagram, (b) is a principal part block diagram. (a)は同上のセンサ装置の他の構成例を示し、(b),(c)は動作説明図である。(A) shows the other example of a structure of a sensor apparatus same as the above, (b), (c) is operation | movement explanatory drawing. 同上のセンサ装置の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a sensor apparatus same as the above. 同上のセンサ装置における偏向器の概略分解斜視図である。It is a schematic exploded perspective view of the deflector in a sensor apparatus same as the above. 同上のセンサ装置における偏向器の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the deflector in a sensor apparatus same as the above. 同上のセンサ装置における偏向器の製造方法を説明するための主要工程断面図である。It is principal process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the deflector in a sensor apparatus same as the above. 同上のセンサ装置の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a sensor apparatus same as the above. 同上のセンサ装置の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a sensor apparatus same as the above. (a)は同上のセンサ装置の他の構成例を示し、(b)〜(d)は動作説明図である。(A) shows the other example of a structure of a sensor apparatus same as the above, (b)-(d) is operation | movement explanatory drawing. 同上のセンサ装置の他の構成例の応用例の説明図である。It is explanatory drawing of the application example of the other structural example of a sensor apparatus same as the above. 同上のセンサ装置の別の構成例の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of another structural example of a sensor apparatus same as the above. 従来例の物体認識センサの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the object recognition sensor of a prior art example.

以下、本実施形態のセンサ装置について図1〜8を参照しながら説明する。   Hereinafter, the sensor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

センサ装置は、光ビームLB1を出射する光源401と、光源401から出射される光ビームLB1を検知対象空間405側へ反射させ光ビームLB1を検知対象空間405内にある平面状の被照射面410a上で二次元的に走査可能な偏向器403とを備えている。ここにおいて、偏向器403は、光ビームLB1を垂直方向および水平方向に走査可能となっている。したがって、光ビーム走査装置は、例えば、図1(a)および図2に示すような平面状の被照射面410a上で光ビームLB1を垂直方向および水平方向に走査させることができる。   The sensor device emits a light beam LB1 and a planar irradiated surface 410a that reflects the light beam LB1 emitted from the light source 401 toward the detection target space 405 and causes the light beam LB1 to be in the detection target space 405. A deflector 403 capable of two-dimensional scanning is provided. Here, the deflector 403 can scan the light beam LB1 in the vertical direction and the horizontal direction. Therefore, the light beam scanning apparatus can scan the light beam LB1 in the vertical direction and the horizontal direction on the planar irradiated surface 410a as shown in FIGS. 1A and 2, for example.

また、センサ装置は、偏向器403を駆動する駆動信号を発生する駆動部413と、偏向器403で反射され検知対象空間405側で反射された光ビームLB1を受光し受光光量に応じた出力を発生する光検出部404とを備えている。   The sensor device also receives a drive unit 413 that generates a drive signal for driving the deflector 403, and the light beam LB1 reflected by the deflector 403 and reflected by the detection target space 405, and outputs an output corresponding to the amount of received light. And a generated light detection unit 404.

さらに、センサ装置は、上記駆動信号に基づいて被照射面410a上の光ビームLB1の離散的な走査点450(図3参照)それぞれに対応するタイミングでタイミング信号を出力するタイミング管理部414と、タイミング管理部414からのタイミング信号に基づいて光検出部404の出力を信号処理する信号処理部415とを備えている。センサ装置は、この信号処理部415により、物体406の認識を行う。また、センサ装置は、光検出部404の出力を記憶可能なメモリ416を備えている。   Furthermore, the sensor device outputs a timing signal at a timing corresponding to each of the discrete scanning points 450 (see FIG. 3) of the light beam LB1 on the irradiated surface 410a based on the drive signal, A signal processing unit 415 that performs signal processing on the output of the light detection unit 404 based on a timing signal from the timing management unit 414; The sensor device recognizes the object 406 by the signal processing unit 415. The sensor device also includes a memory 416 that can store the output of the light detection unit 404.

また、センサ装置は、光源401と偏向器403との間に光ビームLB1を反射および透過するハーフミラー402を備えている。ここで、センサ装置は、図2(a)に示すように、光源401・偏向器403間の光軸OA1と、偏向器403・光検出部404間の光軸OA2とを、偏向器403・ハーフミラー402間で一致させてあることが好ましい。   In addition, the sensor device includes a half mirror 402 that reflects and transmits the light beam LB1 between the light source 401 and the deflector 403. Here, as shown in FIG. 2A, the sensor device includes an optical axis OA1 between the light source 401 and the deflector 403 and an optical axis OA2 between the deflector 403 and the light detection unit 404. The half mirrors 402 are preferably matched.

また、センサ装置は、図2(a)に示すように、ハーフミラー402と光検出部404との間に位置しハーフミラー402で反射された光ビームLB1を光検出部404の受光面404aに集光するレンズ407を備えていることが好ましい。図2に関して、(a)中の一点鎖線は光軸を示し、(b)中の実線の矢印は、検知用光源401から出射された検知用光ビームLB1の検知対象空間405への進行経路を示し、(c)中の実線の矢印は、被照射面410aで反射された検知用光ビームLB1の進行経路を示している。   In addition, as shown in FIG. 2A, the sensor device places a light beam LB1 positioned between the half mirror 402 and the light detection unit 404 and reflected by the half mirror 402 on the light receiving surface 404a of the light detection unit 404. It is preferable to provide a lens 407 that collects light. 2, the one-dot chain line in (a) indicates the optical axis, and the solid line arrow in (b) indicates the travel path of the detection light beam LB1 emitted from the detection light source 401 to the detection target space 405. The solid line arrow in (c) indicates the traveling path of the detection light beam LB1 reflected by the irradiated surface 410a.

光源401としては、光ビームLB1として赤外光を出射する半導体レーザを用いている。光源401は、光ビームLB1を出射可能なものであれば特に限定するものではなく、例えば、発光ダイオードなどでもよい。また、光ビームLB1の波長も特に限定するものではない。   As the light source 401, a semiconductor laser that emits infrared light as the light beam LB1 is used. The light source 401 is not particularly limited as long as it can emit the light beam LB1, and may be, for example, a light emitting diode. Further, the wavelength of the light beam LB1 is not particularly limited.

偏向器403は、MEMS(micro electro mechanical systems)デバイスであるMEMSミラー(MEMS光スキャナ)により構成してある。具体的には、偏向器403は、図4、図5および図6(f)に示すように、半導体基板であるSOI(Silicon on Insulator)基板100を用いて形成され可動部20にミラー面21が設けられたミラー形成基板1を備えている。また、偏向器403は、ミラー形成基板1においてミラー面21が設けられた一表面側に接合された第1のカバー基板2を備えている。また、偏向器403は、ミラー形成基板1の他表面側に接合された第2のカバー基板3を備えている。   The deflector 403 is configured by a MEMS mirror (MEMS optical scanner) which is a MEMS (micro electro mechanical systems) device. Specifically, as shown in FIGS. 4, 5, and 6 (f), the deflector 403 is formed using an SOI (Silicon on Insulator) substrate 100 that is a semiconductor substrate, and a mirror surface 21 on the movable portion 20. Is provided. Further, the deflector 403 includes a first cover substrate 2 bonded to one surface of the mirror forming substrate 1 where the mirror surface 21 is provided. Further, the deflector 403 includes a second cover substrate 3 bonded to the other surface side of the mirror forming substrate 1.

ミラー形成基板1は、上述のSOI基板100をバルクマイクロマシニング技術などにより加工することによって形成してある。このSOI基板100は、導電性を有する第1のシリコン層(活性層)100aと第2のシリコン層(シリコン基板)100bとの間に絶縁層(SiO層)100cが介在している。なお、SOI基板100は、第1のシリコン層100aの厚さを30μm、第2のシリコン層100bの厚さを400μmに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、SOI基板100の一表面である第1のシリコン層100aの表面は(100)面としてある。 The mirror forming substrate 1 is formed by processing the above-described SOI substrate 100 by a bulk micromachining technique or the like. In this SOI substrate 100, an insulating layer (SiO 2 layer) 100c is interposed between a conductive first silicon layer (active layer) 100a and a second silicon layer (silicon substrate) 100b. In the SOI substrate 100, the thickness of the first silicon layer 100a is set to 30 μm, and the thickness of the second silicon layer 100b is set to 400 μm. However, these numerical values are examples, and are not particularly limited. Absent. The surface of the first silicon layer 100a, which is one surface of the SOI substrate 100, is a (100) plane.

ミラー形成基板1は、外側フレーム部10と、外側フレーム部10の内側に配置された上述の可動部20と、外側フレーム部10の内側で可動部20を挟む形で配置され外側フレーム部10と可動部20とを連結した一対の第1の捩りばね部30,30とを有する。各第1の捩りばね部30,30は、捩れ変形が可能となっている。   The mirror forming substrate 1 includes an outer frame portion 10, the above-described movable portion 20 disposed inside the outer frame portion 10, and an outer frame portion 10 disposed so as to sandwich the movable portion 20 inside the outer frame portion 10. A pair of first torsion spring portions 30 and 30 connected to the movable portion 20 are provided. Each of the first torsion spring portions 30 and 30 can be torsionally deformed.

外側フレーム部10は、枠状(ここでは、矩形枠状)の形状であり、外周形状および内周形状それぞれが矩形状に形成されている。ここにおいて、偏向器403は、ミラー形成基板1および各カバー基板2,3それぞれの外周形状が、矩形状であり、各カバー基板2,3の外形寸法を、ミラー形成基板1の外形寸法に合わせてある。   The outer frame portion 10 has a frame shape (here, a rectangular frame shape), and each of an outer peripheral shape and an inner peripheral shape is formed in a rectangular shape. Here, in the deflector 403, the outer peripheral shape of each of the mirror forming substrate 1 and each of the cover substrates 2 and 3 is rectangular, and the outer dimensions of each of the cover substrates 2 and 3 are matched with the outer dimensions of the mirror forming substrate 1. It is.

ミラー形成基板1の外側フレーム部10は、SOI基板100の第1のシリコン層100a、絶縁層100c、第2のシリコン層100bそれぞれを利用して形成してある。そして、ミラー形成基板1は、外側フレーム部10のうち第1のシリコン層100aにより形成された部位が、第1のカバー基板2の外周部と全周に亘って接合され、外側フレーム部10のうち第2のシリコン層100bにより形成された部位が、第2のカバー基板3の外周部と全周に亘って接合されている。   The outer frame portion 10 of the mirror forming substrate 1 is formed using the first silicon layer 100a, the insulating layer 100c, and the second silicon layer 100b of the SOI substrate 100, respectively. In the mirror forming substrate 1, a portion of the outer frame portion 10 formed by the first silicon layer 100 a is joined to the outer peripheral portion of the first cover substrate 2 over the entire periphery. Of these, the portion formed by the second silicon layer 100 b is bonded to the outer periphery of the second cover substrate 3 over the entire periphery.

また、ミラー形成基板1の可動部20および各第1の捩りばね部30,30は、SOI基板100の第1のシリコン層100aを用いて形成されており、外側フレーム部10よりも十分に薄肉となっている。また、可動部20に設けられたミラー面21は、光源401からの光ビームLB1を反射するものであり、可動部20において第1のシリコン層100aにより形成された部位上に形成した金属膜(例えば、Al−Si膜など)からなる反射膜21aの表面により構成されている。なお、本実施形態では、反射膜21aの膜厚を500nmに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。   Further, the movable part 20 and the first torsion spring parts 30, 30 of the mirror forming substrate 1 are formed using the first silicon layer 100 a of the SOI substrate 100 and are sufficiently thinner than the outer frame part 10. It has become. The mirror surface 21 provided on the movable part 20 reflects the light beam LB1 from the light source 401, and a metal film (on the part formed by the first silicon layer 100a in the movable part 20). For example, it is constituted by the surface of the reflective film 21a made of an Al—Si film or the like. In the present embodiment, the thickness of the reflective film 21a is set to 500 nm, but this numerical value is an example and is not particularly limited.

以下では、図4の左側に示すように、平面視において一対の第1の捩りばね部30,30の並設方向に直交する方向をx軸方向、一対の第1の捩りばね部30,30の並設方向をy軸方向、x軸方向およびy軸方向に直交する方向をz軸方向として説明する。   In the following, as shown on the left side of FIG. 4, the direction orthogonal to the parallel arrangement direction of the pair of first torsion springs 30, 30 in plan view is the x-axis direction, and the pair of first torsion springs 30, 30. In the following description, the parallel arrangement direction is defined as the y-axis direction, and the direction orthogonal to the x-axis direction and the y-axis direction is defined as the z-axis direction.

ミラー形成基板1は、一対の第1の捩りばね部30,30がy軸方向に並設されており、可動部20が、外側フレーム部10に対して一対の第1の捩りばね部30,30の回りで変位可能となっている(y軸方向の軸回りで回動可能となっている)。つまり、一対の第1の捩りばね部30,30は、外側フレーム部10に対して可動部20が揺動自在となるように外側フレーム部10と可動部20とを連結している。言い換えれば、外側フレーム部10の内側に配置される可動部20は、可動部20から相反する2方向へ連続一体に延長された2つの第1の捩りばね部30,30を介して、外側フレーム部10に揺動自在に支持されている。ここで、一対の第1の捩りばね部30,30は、両者のy軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視で可動部20の重心を通るように形成されている。なお、各捩りばね部30,30は、厚み寸法(z軸方向の寸法)を30μm、幅寸法(x軸方向の寸法)を、5μmに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、外側フレーム部10の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。   In the mirror forming substrate 1, a pair of first torsion spring portions 30, 30 are arranged in parallel in the y-axis direction, and the movable portion 20 is a pair of first torsion spring portions 30, 30 with respect to the outer frame portion 10. It can be displaced around 30 (it can be rotated around an axis in the y-axis direction). That is, the pair of first torsion spring portions 30, 30 connects the outer frame portion 10 and the movable portion 20 so that the movable portion 20 can swing with respect to the outer frame portion 10. In other words, the movable part 20 disposed inside the outer frame part 10 is connected to the outer frame via two first torsion spring parts 30 and 30 that are continuously and integrally extended in two opposite directions from the movable part 20. The part 10 is supported so as to be swingable. Here, the pair of first torsion spring portions 30 and 30 are formed such that a straight line connecting the center lines along the y-axis direction passes through the center of gravity of the movable portion 20 in plan view. Each of the torsion spring portions 30 and 30 has a thickness dimension (dimension in the z-axis direction) set to 30 μm and a width dimension (dimension in the x-axis direction) set to 5 μm, but these numerical values are examples. There is no particular limitation. Further, the inner peripheral shape of the outer frame portion 10 is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape, for example.

上述のミラー形成基板1は、可動部20において一対の第1の捩りばね部30,30を結ぶ方向(一対の第1の捩りばね部30,30の並設方向)に直交する方向(つまり、x軸方向)の両側に形成された櫛形状の第1の可動電極22を備えている。さらに、ミラー形成基板1は、外側フレーム部10に形成され第1の可動電極22の複数の可動櫛歯片22bに対向する複数の固定櫛歯片12bを有する櫛形状の第1の固定電極12を備えている。ここにおいて、ミラー形成基板1は、第1の可動電極22と第1の固定電極12との間に駆動電圧が印加されることによって第1の可動電極22と第1の固定電極12との間に生じる静電力により、可動部20が揺動する。なお、この動作については後述する。   The mirror forming substrate 1 described above is perpendicular to the direction in which the pair of first torsion spring portions 30 and 30 are connected in the movable portion 20 (the direction in which the pair of first torsion spring portions 30 and 30 are juxtaposed) (that is, Comb-shaped first movable electrodes 22 formed on both sides in the x-axis direction) are provided. Further, the mirror forming substrate 1 is a comb-shaped first fixed electrode 12 having a plurality of fixed comb teeth 12 b formed on the outer frame portion 10 and facing the plurality of movable comb teeth 22 b of the first movable electrode 22. It has. Here, the mirror forming substrate 1 is applied between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12 by applying a drive voltage between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12. The movable part 20 is swung by the electrostatic force generated in the above. This operation will be described later.

第1の固定電極12は、平面視形状が櫛形状であり、外側フレーム部10のうちy軸方向に沿った枠片部において第1のシリコン層100aにより形成された部位の一部が、櫛骨部12aを構成している。そして、第1の固定電極12は、櫛骨部12aにおける可動部20との対向面(外側フレーム部10におけるy軸方向に沿った内側面)に、多数の固定櫛歯片12bが一対の第1の捩りばね部30,30の並設方向に沿って列設されている。ここで、各固定櫛歯片12bは、第1のシリコン層100aの一部により構成されている。   The first fixed electrode 12 has a comb shape in plan view, and a portion of the outer frame portion 10 formed by the first silicon layer 100a in the frame piece portion along the y-axis direction is comb-shaped. The bone part 12a is comprised. The first fixed electrode 12 has a pair of fixed comb teeth 12b on the surface facing the movable portion 20 in the comb bone portion 12a (inner side surface along the y-axis direction in the outer frame portion 10). The torsion spring portions 30 are arranged in a line along the direction in which the torsion spring portions 30 and 30 are juxtaposed. Here, each fixed comb tooth piece 12b is constituted by a part of the first silicon layer 100a.

一方、第1の可動電極22は、可動部20における第1の固定電極12の櫛骨部12a側の櫛骨部22aの側面(可動部20におけるy軸方向に沿った側面)において、固定櫛歯片12bにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片22bが上記並設方向に列設されている。ここで、各可動櫛歯片22bは、第1のシリコン層100aの一部により構成されている。   On the other hand, the first movable electrode 22 is a fixed comb on the side surface (side surface along the y-axis direction in the movable portion 20) of the comb portion 12 a on the comb bone portion 12 a side of the first fixed electrode 12 in the movable portion 20. A large number of movable comb teeth 22b respectively facing the teeth 12b are arranged in the parallel direction. Here, each movable comb-tooth piece 22b is constituted by a part of the first silicon layer 100a.

第1の固定電極12と第1の可動電極22とは、それぞれの櫛骨部12a,22aが互いに対向し、第1の固定電極12の各固定櫛歯片12bが第1の可動電極22の櫛溝に入り組んでおり、固定櫛歯片12bと可動櫛歯片22bとが、y軸方向において互いに離間している。したがって、ミラー形成基板1では、第1の固定電極12と第1の可動電極22との間に電圧が印加されることにより、第1の固定電極12と第1の可動電極22との間に互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、y軸方向における固定櫛歯片12bと可動櫛歯片22bとの間の隙間は、例えば、2μm〜5μm程度の範囲で適宜設定すればよい。   In the first fixed electrode 12 and the first movable electrode 22, the comb bone portions 12 a and 22 a face each other, and each fixed comb tooth piece 12 b of the first fixed electrode 12 corresponds to the first movable electrode 22. The fixed comb teeth 12b and the movable comb teeth 22b are spaced apart from each other in the y-axis direction. Therefore, in the mirror forming substrate 1, a voltage is applied between the first fixed electrode 12 and the first movable electrode 22, whereby the first fixed electrode 12 and the first movable electrode 22 are interposed. An electrostatic force is generated that acts in a direction that attracts each other. In addition, what is necessary is just to set the clearance gap between the fixed comb-tooth piece 12b and the movable comb-tooth piece 22b in a y-axis direction suitably in the range of about 2 micrometers-5 micrometers, for example.

ところで、可動部20は、外側フレーム部10に一対の第1の捩りばね部30,30を介して揺動自在に支持された枠状(ここでは、矩形枠状)の可動フレーム部23と、可動フレーム部23の内側に配置されミラー面21が設けられたミラー部24と、可動フレーム部23の内側でミラー部24を挟む形で配置され可動フレーム部23とミラー部24とを連結し捩れ変形が可能な一対の第2の捩りばね部25,25とを有している。   By the way, the movable part 20 includes a frame-like (here, rectangular frame-like) movable frame part 23 supported by the outer frame part 10 through a pair of first torsion spring parts 30 and 30 in a swingable manner, A mirror part 24 provided inside the movable frame part 23 and provided with a mirror surface 21 and a mirror part 24 arranged inside the movable frame part 23 so as to sandwich the mirror part 24 are connected and twisted. It has a pair of 2nd torsion spring parts 25 and 25 which can be changed.

第2の捩りばね部25,25は、第1の捩りばね部30,30の並設方向(y軸方向)とは直交する方向(x軸方向)に並設されている。要するに、可動部20は、一対の第2の捩りばね部25,25がx軸方向に並設されており、ミラー部24が、可動フレーム部23に対して一対の第2の捩りばね部25,25の回りで変位可能となっている(x軸方向の軸回りで回動可能となっている)。つまり、一対の第2の捩りばね部25,25は、可動フレーム部23に対してミラー部24が揺動自在となるように可動フレーム部23とミラー部24とを連結している。言い換えれば、可動フレーム部23の内側に配置されるミラー部24は、ミラー部24から相反する2方向へ連続一体に延長された2つの第2の捩りばね部25,25を介して可動フレーム部23に揺動自在に支持されている。ここで、一対の第2の捩りばね部25,25は、両者のx軸方向に沿った中心線同士を結ぶ直線が、平面視でミラー部24の重心を通るように形成されている。なお、各第2の捩りばね部25は、厚み寸法(z軸方向の寸法)を30μm、幅寸法(y軸方向の寸法)を、30μmに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。また、ミラー部24およびミラー面21の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、可動フレーム部23の内周形状も矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。   The second torsion spring portions 25, 25 are arranged in parallel in a direction (x-axis direction) orthogonal to the parallel arrangement direction (y-axis direction) of the first torsion spring portions 30, 30. In short, the movable portion 20 has a pair of second torsion spring portions 25, 25 arranged in parallel in the x-axis direction, and the mirror portion 24 is a pair of second torsion spring portions 25 with respect to the movable frame portion 23. , 25 (displaceable around the axis in the x-axis direction). That is, the pair of second torsion spring portions 25, 25 connect the movable frame portion 23 and the mirror portion 24 so that the mirror portion 24 can swing with respect to the movable frame portion 23. In other words, the mirror part 24 disposed inside the movable frame part 23 is movable frame part via two second torsion spring parts 25, 25 extended continuously and integrally from the mirror part 24 in two opposite directions. 23 is swingably supported. Here, the pair of second torsion spring portions 25 and 25 are formed such that a straight line connecting the center lines along the x-axis direction passes through the center of gravity of the mirror portion 24 in plan view. Each second torsion spring portion 25 has a thickness dimension (dimension in the z-axis direction) set to 30 μm and a width dimension (dimension in the y-axis direction) set to 30 μm. However, these numerical values are only examples. There is no particular limitation. Moreover, the planar view shape of the mirror part 24 and the mirror surface 21 is not restricted to a rectangular shape, For example, a circular shape may be sufficient. Further, the inner peripheral shape of the movable frame portion 23 is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape, for example.

上述の説明から分かるように、ミラー部24は、一対の第1の捩りばね部30,30の軸回りの回動と、一対の第2の捩りばね部25,25の軸回りの回動とが可能である。要するに、偏向器403は、ミラー部24のミラー面21が、二次元的に回動可能に構成されており、光ビームLB2を二次元的に走査することができる。ここで、可動部20は、可動フレーム部23における第1のカバー基板2側とは反対側に、可動フレーム部23を支持する枠状(矩形枠状)の支持体29が一体に設けられており、支持体29が可動フレーム部23と一体に回動可能となっている。   As can be seen from the above description, the mirror portion 24 is configured to rotate around the axis of the pair of first torsion spring portions 30 and 30 and rotate around the axis of the pair of second torsion spring portions 25 and 25. Is possible. In short, the deflector 403 is configured such that the mirror surface 21 of the mirror unit 24 is two-dimensionally rotatable, and can scan the light beam LB2 two-dimensionally. Here, the movable portion 20 is integrally provided with a frame-shaped (rectangular frame-shaped) support body 29 that supports the movable frame portion 23 on the opposite side of the movable frame portion 23 to the first cover substrate 2 side. The support 29 can be rotated integrally with the movable frame portion 23.

また、ミラー形成基板1は、ミラー部24において一対の第2の捩りばね部25,25を結ぶ方向(一対の第2の捩りばね部25,25の並設方向)に直交する方向(つまり、y軸方向)の両側に形成された櫛形状の第2の可動電極27と、可動フレーム部23に形成され第2の可動電極27の複数の可動櫛歯片27bに対向する複数の固定櫛歯片26bを有する櫛形状の第2の固定電極26とを備えている。ここにおいて、ミラー形成基板1は、第2の可動電極27と第2の固定電極26との間に駆動電圧が印加されることによって第2の可動電極27と第2の固定電極26との間に生じる静電力により、ミラー部24が揺動する。なお、この動作については後述する。   Further, the mirror forming substrate 1 is perpendicular to the direction connecting the pair of second torsion spring portions 25, 25 in the mirror portion 24 (ie, the direction in which the pair of second torsion spring portions 25, 25 are juxtaposed) (that is, Comb-shaped second movable electrode 27 formed on both sides in the y-axis direction) and a plurality of fixed comb teeth formed on movable frame portion 23 and opposed to a plurality of movable comb-teeth pieces 27b of second movable electrode 27 And a comb-shaped second fixed electrode 26 having a piece 26b. Here, the mirror forming substrate 1 is applied between the second movable electrode 27 and the second fixed electrode 26 by applying a driving voltage between the second movable electrode 27 and the second fixed electrode 26. The mirror portion 24 swings due to the electrostatic force generated in the above. This operation will be described later.

上述の第2の固定電極26は、平面視形状が櫛形状であり、櫛骨部26aが可動フレーム部23の一部により構成されている。そして、第2の固定電極26の櫛骨部26aにおけるミラー部24との対向面(可動フレーム部23におけるx軸方向に沿った内側面)には、多数の固定櫛歯片26bが、一対の第2の捩りばね部25,25の並設方向に沿って列設されている。一方、第2の可動電極27はミラー部24の一部により構成されており、第2の固定電極26の櫛骨部26a側の側面(ミラー部24におけるx軸方向に沿った側面)には、固定櫛歯片26bにそれぞれ対向する多数の可動櫛歯片27bが上記並設方向に列設されている。ここで、櫛形状の第2の固定電極26と櫛形状の第2の可動電極27とは、櫛骨部26a,27aが互いに対向し、第2の固定電極26の各固定櫛歯片26bが第2の可動電極27の櫛溝に入り組んでおり、固定櫛歯片26bと可動櫛歯片27bとが、x軸方向において互いに離間している。したがって、ミラー形成基板1は、第2の固定電極26と第2の可動電極22との間に電圧が印加されることにより、第2の固定電極26と第2の可動電極27との間に、互いに引き合う方向に作用する静電力が発生する。なお、x軸方向における固定櫛歯片26bと可動櫛歯片27bとの間の隙間は、例えば、2μm〜5μm程度の範囲で適宜設定すればよい。   The above-described second fixed electrode 26 has a comb shape in plan view, and the comb bone portion 26 a is constituted by a part of the movable frame portion 23. A large number of fixed comb teeth pieces 26b are formed on a surface facing the mirror portion 24 of the comb portion 26a of the second fixed electrode 26 (an inner surface along the x-axis direction of the movable frame portion 23). The second torsion spring portions 25 are arranged in a line along the direction in which the second torsion spring portions 25 and 25 are juxtaposed. On the other hand, the second movable electrode 27 is configured by a part of the mirror portion 24, and the side surface of the second fixed electrode 26 on the side of the comb portion 26 a (the side surface along the x-axis direction in the mirror portion 24). A large number of movable comb teeth 27b facing the fixed comb teeth 26b are arranged in the parallel direction. Here, in the comb-shaped second fixed electrode 26 and the comb-shaped second movable electrode 27, the comb bone portions 26a and 27a are opposed to each other, and each fixed comb tooth piece 26b of the second fixed electrode 26 is The fixed comb tooth piece 26b and the movable comb tooth piece 27b are spaced apart from each other in the x-axis direction. Therefore, the mirror forming substrate 1 is applied between the second fixed electrode 26 and the second movable electrode 27 by applying a voltage between the second fixed electrode 26 and the second movable electrode 22. Electrostatic forces acting in the direction of attracting each other are generated. In addition, what is necessary is just to set the clearance gap between the fixed comb-tooth piece 26b in the x-axis direction and the movable comb-tooth piece 27b suitably in the range of about 2 micrometers-5 micrometers, for example.

また、ミラー形成基板1は、外側フレーム部10に、3つのパッド13が平面視において一直線上に並ぶように略等間隔で並設されている。これに対して、第1のカバー基板2は、各パッド13それぞれを各別に露出させる3つの貫通孔202が貫設されている。各パッド13は、平面視形状が円形状であり、金属膜(例えば、Al−Si膜など)により構成されている。なお、本実施形態では、各パッド13の膜厚を500nmに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。   Further, the mirror forming substrate 1 is arranged in parallel at substantially equal intervals on the outer frame portion 10 so that the three pads 13 are aligned in a straight line in a plan view. On the other hand, the first cover substrate 2 is provided with three through holes 202 that expose the pads 13 separately. Each pad 13 has a circular shape in plan view, and is composed of a metal film (for example, an Al—Si film). In this embodiment, the film thickness of each pad 13 is set to 500 nm, but this numerical value is an example and is not particularly limited.

ミラー形成基板1は、外側フレーム部10において第1のシリコン層100aにより形成された部位に複数(ここでは、3つ)のスリット10aを形成するとともに、可動部20の可動フレーム部23において第1のシリコン層100aにより形成された部位に複数(ここでは、4つ)のスリット20aを形成してある。これにより、ミラー形成基板1は、3つのパッド13のうち図4における真ん中のパッド13(13b)が第1の固定電極12と電気的に接続されて同電位となり、右側のパッド13(13a)が第1の可動電極22および第2の可動電極26と電気的に接続されて同電位となり、左側のパッド13(13c)がミラー部24の第2の可動電極27と電気的に接続されて同電位となっている。   The mirror forming substrate 1 is formed with a plurality of (here, three) slits 10 a in the portion formed by the first silicon layer 100 a in the outer frame portion 10, and the first in the movable frame portion 23 of the movable portion 20. A plurality of (here, four) slits 20a are formed in a portion formed by the silicon layer 100a. Thereby, in the mirror forming substrate 1, the middle pad 13 (13b) in FIG. 4 among the three pads 13 is electrically connected to the first fixed electrode 12 to have the same potential, and the right pad 13 (13a). Are electrically connected to the first movable electrode 22 and the second movable electrode 26 to have the same potential, and the left pad 13 (13c) is electrically connected to the second movable electrode 27 of the mirror portion 24. The potential is the same.

ここで、外側フレーム部10の複数のスリット10aは、絶縁層100cに達する深さで形成されている。偏向器403は、各スリット10aをトレンチとし、各スリット10aの平面視形状を外側フレーム部10の外側面側に開放されない形状とすることで、外側フレーム部10にスリット10aを形成した構造を採用しながらも、外側フレーム部10と第1のカバー基板2との接合性が低下するのを防止し、外側フレーム部10と各カバー基板2,3とで囲まれる空間の気密性を確保している。   Here, the plurality of slits 10a of the outer frame portion 10 are formed with a depth reaching the insulating layer 100c. The deflector 403 employs a structure in which the slits 10a are formed in the outer frame part 10 by forming each slit 10a as a trench and making the shape of each slit 10a in plan view not open to the outer surface side of the outer frame part 10. However, it is possible to prevent the bondability between the outer frame portion 10 and the first cover substrate 2 from being lowered, and to ensure the airtightness of the space surrounded by the outer frame portion 10 and the cover substrates 2 and 3. Yes.

また、可動部20における可動フレーム部23の各スリット20aは、トレンチとしてあり、SOI基板100の絶縁層100cの一部と第2のシリコン層100bの一部とで構成される上述の支持体29における絶縁層100cに達する深さに形成してある。要するに、偏向器403では、可動フレーム部23に複数のスリット20aを形成した構成を採用しながらも、可動フレーム部23と支持体29とが、一対の第1の捩りばね部30,30の軸回りで一体に回動可能となっている。ここにおいて、支持体29は、可動フレーム部23のうち各固定櫛歯片26bおよび各可動櫛歯片22bを除く部位を覆う枠状に形成されている(図5参照)。また、可動フレーム部23の複数のスリット20aは、支持体29を含めた可動部20の重心が、平面視において一対の第1の捩りばね部30,30のy軸方向に沿った中心線を結ぶ直線の略真ん中に位置するように形状を設計してある。しかして、本実施形態における偏向器403では、可動部20が一対の第1の捩りばね部30,30の軸回りでスムーズに揺動し、反射光の走査が適正に行われる。なお、本実施形態では、支持体29において第2のシリコン層100bにより構成される部位の厚さを、外側フレーム部10において第2のシリコン層100bにより構成される部位と同じ厚さに設定してあるが、同じに限らず、厚くしてもよいし薄くしてもよい。   In addition, each slit 20a of the movable frame portion 23 in the movable portion 20 is a trench, and the above-described support 29 is configured by a part of the insulating layer 100c of the SOI substrate 100 and a part of the second silicon layer 100b. The depth reaches the insulating layer 100c. In short, the deflector 403 employs a configuration in which a plurality of slits 20 a are formed in the movable frame portion 23, but the movable frame portion 23 and the support 29 have the shafts of the pair of first torsion spring portions 30 and 30. It is possible to rotate integrally around. Here, the support 29 is formed in a frame shape that covers a portion of the movable frame portion 23 excluding each fixed comb tooth piece 26b and each movable comb tooth piece 22b (see FIG. 5). In addition, the plurality of slits 20a of the movable frame portion 23 is such that the center of gravity of the movable portion 20 including the support 29 has a center line along the y-axis direction of the pair of first torsion spring portions 30 and 30 in plan view. The shape is designed so that it is located approximately in the middle of the connecting straight line. Accordingly, in the deflector 403 in the present embodiment, the movable portion 20 smoothly swings around the axis of the pair of first torsion spring portions 30 and 30, and the reflected light is scanned appropriately. In the present embodiment, the thickness of the portion constituted by the second silicon layer 100b in the support 29 is set to the same thickness as the portion constituted by the second silicon layer 100b in the outer frame portion 10. However, it is not limited to the same, and may be thicker or thinner.

また、第1のカバー基板2は、それぞれパイレックス(登録商標)ガラスなどからなる2枚のガラス板を厚み方向に重ねて接合することにより形成した第1のガラス基板200を用いて形成してある。また、第2のカバー基板3は、パイレックス(登録商標)ガラスなどからなる第2のガラス基板300を用いて形成してある。なお、第1のガラス基板200および第2のガラス基板300の厚さは、0.5mm〜1.5mm程度の範囲で設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。   The first cover substrate 2 is formed by using a first glass substrate 200 formed by stacking and joining two glass plates each made of Pyrex (registered trademark) glass in the thickness direction. . The second cover substrate 3 is formed using a second glass substrate 300 made of Pyrex (registered trademark) glass or the like. In addition, although the thickness of the 1st glass substrate 200 and the 2nd glass substrate 300 is set in the range of about 0.5 mm-1.5 mm, these numerical values are an example and it does not specifically limit it. Absent.

第1のカバー基板2は、上述のように第1のガラス基板200を用いており、第1のガラス基板200の厚み方向に貫通して各パッド13それぞれを全周に亘って露出させる3つの貫通孔202が形成されている。ここにおいて、第1のガラス基板200の各貫通孔202は、ミラー形成基板1から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ状に形成されている。各貫通孔202は、サンドブラスト法により形成してある。各貫通孔202の形成方法は、サンドブラスト法に限定するものではなく、ドリル加工法やエッチング法などを採用してもよい。   The first cover substrate 2 uses the first glass substrate 200 as described above, and penetrates in the thickness direction of the first glass substrate 200 to expose each pad 13 over the entire circumference. A through hole 202 is formed. Here, each through hole 202 of the first glass substrate 200 is formed in a tapered shape in which the opening area gradually increases as the distance from the mirror forming substrate 1 increases. Each through-hole 202 is formed by sandblasting. The method of forming each through-hole 202 is not limited to the sand blast method, and a drilling method, an etching method, or the like may be employed.

また、偏向器403は、各パッド13の平面視形状を円形状としてあり、各貫通孔202の第1のミラー形成基板1側での開口径が各パッド13の直径よりも大きくなるようにしてある。各パッド13の直径は、0.5mmに設定してあるが、特に限定するものではない。また、各パッド13の平面視形状は、必ずしも円形状である必要はなく、例えば、正方形状としてもよいが、各貫通孔202の開口径を小さくするうえでは円形状の方が正方形状よりも好ましい。   The deflector 403 has a circular shape in plan view of each pad 13 so that the opening diameter of each through-hole 202 on the first mirror forming substrate 1 side is larger than the diameter of each pad 13. is there. The diameter of each pad 13 is set to 0.5 mm, but is not particularly limited. Further, the planar view shape of each pad 13 is not necessarily a circular shape, and may be a square shape, for example, but in order to reduce the opening diameter of each through hole 202, the circular shape is more preferable than the square shape. preferable.

ところで、各パッド13の一部が厚み方向において第1のカバー基板2に重なる場合には、各パッド13の厚みの影響で接合性や気密性が損なわれて製造時の歩留まり低下や、動作安定性の低下、経時安定性の低下の原因となる懸念がある。したがって、このような場合には、外側フレーム部10の幅寸法(外側フレーム部10の外側面と内側面との距離)を増大させる必要が生じて、偏向器403の小型化が制限されてしまうことが考えられる。   By the way, when a part of each pad 13 overlaps with the first cover substrate 2 in the thickness direction, the bondability and airtightness are impaired by the influence of the thickness of each pad 13, and the yield during manufacture is reduced and the operation is stable. There is concern that it may cause a decrease in stability and stability over time. Therefore, in such a case, it is necessary to increase the width dimension of the outer frame portion 10 (the distance between the outer surface and the inner surface of the outer frame portion 10), and the size reduction of the deflector 403 is limited. It is possible.

これに対して、本実施形態における偏向器403では、第1のカバー基板2が各パッド13と重なることがなく、第1のカバー基板2と外側フレーム部10との間に各パッド13の一部が介在することもない。したがって、偏向器403は、第1のカバー基板2とミラー形成基板1の外側フレーム部10との接合が、各パッド13により妨げられるのを防止することができる。その結果、本実施形態における偏向器403では、各パッド13の厚みの影響で接合性や気密性が損なわれるのを防止することができ、外側フレーム部10の幅寸法を増大させずに歩留まりの向上による低コスト化を図れるとともに、動作安定性の低下、経時安定性の低下を抑制することが可能となる。   On the other hand, in the deflector 403 according to the present embodiment, the first cover substrate 2 does not overlap each pad 13, and one pad 13 is provided between the first cover substrate 2 and the outer frame portion 10. There is no intervening part. Therefore, the deflector 403 can prevent the bonding between the first cover substrate 2 and the outer frame portion 10 of the mirror forming substrate 1 from being hindered by the pads 13. As a result, in the deflector 403 in the present embodiment, it is possible to prevent the bondability and airtightness from being impaired due to the influence of the thickness of each pad 13, and the yield can be increased without increasing the width dimension of the outer frame portion 10. The cost can be reduced by the improvement, and the decrease in the operational stability and the temporal stability can be suppressed.

また、偏向器403では、ミラー形成基板1の外側フレーム部10と各カバー基板2,3とで囲まれる気密空間を真空(真空雰囲気)とすることで、低消費電力化を図りつつ可動部20およびミラー部24の機械振れ角を大きくすることが可能となる。そこで、偏向器403では、上記気密空間を真空とするとともに、第2のカバー基板3におけるミラー形成基板1との対向面において外側フレーム部10に接合される部位よりも内側の適宜部位に非蒸発型のゲッタ(図示せず)を設けてある。なお、非蒸発型のゲッタは、例えば、Zrを主成分とする合金やTiを主成分とする合金などにより形成すればよい。また、偏向器403では、外側フレーム部10と第1のカバー基板2と第2のカバー基板3とで囲まれた上記気密空間を、不活性ガス雰囲気(例えば、ドライ窒素ガス雰囲気など)としてもよい。上述の偏向器403では、上記気密空間を真空雰囲気と不活性ガス雰囲気とのいずれにしても、ミラー面21の酸化を防止できるから、ミラー面21の材料の選択肢が多くなるとともに、ミラー面21の反射特性の経時変化を抑制することができる。   Further, in the deflector 403, the movable portion 20 is configured while reducing power consumption by making the airtight space surrounded by the outer frame portion 10 of the mirror forming substrate 1 and the cover substrates 2 and 3 a vacuum (vacuum atmosphere). In addition, the mechanical deflection angle of the mirror unit 24 can be increased. Therefore, in the deflector 403, the airtight space is evacuated and non-evaporated to an appropriate portion inside the portion of the second cover substrate 3 facing the mirror forming substrate 1 that is joined to the outer frame portion 10. A mold getter (not shown) is provided. The non-evaporable getter may be formed of, for example, an alloy containing Zr as a main component or an alloy containing Ti as a main component. Further, in the deflector 403, the airtight space surrounded by the outer frame portion 10, the first cover substrate 2, and the second cover substrate 3 may be an inert gas atmosphere (for example, a dry nitrogen gas atmosphere). Good. In the above-described deflector 403, the mirror surface 21 can be prevented from being oxidized regardless of whether the airtight space is a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere. It is possible to suppress the change with time of the reflection characteristics.

第1のガラス基板200は、ミラー形成基板1との対向面に、可動部20の変位空間を確保するための第1の凹部201を有している。ここで、第1のガラス基板200は、上述のように2枚のガラス板を接合して形成されている。そこで、第1のガラス基板200は、ミラー形成基板1に近い側に配置するガラス板(以下、第1のガラス板と称する)において第1の凹部201に対応する部位に、厚み方向に貫通する開孔部を形成し、ミラー形成基板1から遠い側に配置するガラス板(以下、第2のガラス板と称する)を平板状としてある。したがって、第1のガラス基板200は、サンドブラスト加工などにより第1の凹部201が形成されたものに比べて、第1の凹部201の内底面を滑らかな表面とすることができ、第1の凹部201の内底面での拡散反射、光拡散、散乱損失などを低減できる。   The first glass substrate 200 has a first recess 201 for securing a displacement space of the movable portion 20 on the surface facing the mirror forming substrate 1. Here, the first glass substrate 200 is formed by joining two glass plates as described above. Therefore, the first glass substrate 200 penetrates in a thickness direction in a portion corresponding to the first recess 201 in a glass plate (hereinafter referred to as a first glass plate) disposed on the side close to the mirror forming substrate 1. A glass plate (hereinafter referred to as a second glass plate) that forms the aperture and is disposed on the side far from the mirror-forming substrate 1 has a flat plate shape. Therefore, the first glass substrate 200 can have a smooth surface on the inner bottom surface of the first recess 201 as compared with the case where the first recess 201 is formed by sandblasting or the like. Diffuse reflection, light diffusion, scattering loss, and the like on the inner bottom surface of 201 can be reduced.

また、第2のカバー基板3は、第2のガラス基板300におけるミラー形成基板1側の上記一表面に、可動部20の変位空間を確保するための第2の凹部301を形成してある。   Further, the second cover substrate 3 has a second recess 301 for securing a displacement space of the movable portion 20 formed on the one surface of the second glass substrate 300 on the mirror forming substrate 1 side.

ここにおいて、第2のガラス基板300の上記一表面に第2の凹部301を形成する場合は、例えば、サンドブラスト法などにより形成すればよい。また、第2のカバー基板3についても、第1のカバー基板2と同様、2枚のガラス板を接合して形成してもよく、ミラー形成基板1に近い側に配置するガラス板(以下、第3のガラス板と称する)において第2の凹部301に対応する部位に厚み方向に貫通する開孔部を形成するとともに、ミラー形成基板1から遠い側に配置するガラス板(以下、第4のガラス板と称する)を平板状としてもよい。なお、第2のカバー基板3は、光を透過させる必要がないので、第2のガラス基板300に限らず、ミラー形成基板1との接合が容易で且つ半導体基板(SOI基板100)の材料であるSiとの線膨張率差が小さな材料により形成された基板であればよく、例えば、シリコン基板を用いて形成してもよく、この場合の第2の凹部301は、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成すればよい。   Here, when forming the 2nd recessed part 301 in the said one surface of the 2nd glass substrate 300, what is necessary is just to form by the sandblasting method etc., for example. Similarly to the first cover substrate 2, the second cover substrate 3 may be formed by joining two glass plates. A glass plate (hereinafter referred to as a glass plate disposed on the side close to the mirror forming substrate 1). A glass plate (hereinafter referred to as a fourth glass plate) disposed on the side far from the mirror forming substrate 1 while forming an opening portion penetrating in the thickness direction at a portion corresponding to the second recess 301 in the third glass plate). (Referred to as a glass plate) may be flat. Since the second cover substrate 3 does not need to transmit light, the second cover substrate 3 is not limited to the second glass substrate 300 but can be easily bonded to the mirror forming substrate 1 and is made of a material of the semiconductor substrate (SOI substrate 100). A substrate formed of a material having a small difference in linear expansion coefficient from Si may be used. For example, the substrate may be formed using a silicon substrate. In this case, the second recess 301 is formed by a photolithography technique and an etching technique. What is necessary is just to form using.

また、本実施形態における偏向器403では、外側フレーム部10と第1のカバー基板2と第2のカバー基板3とで囲まれる気密空間を真空とすることで、低消費電力化を図りつつ可動部20の機械振れ角を大きくすることが可能となるので、上記気密空間を真空とするとともに、第2の凹部301の内底面に、上述のゲッタを配置してある。   Further, in the deflector 403 according to the present embodiment, the airtight space surrounded by the outer frame portion 10, the first cover substrate 2 and the second cover substrate 3 is evacuated so that the power consumption can be reduced. Since the mechanical deflection angle of the portion 20 can be increased, the airtight space is evacuated and the getter described above is disposed on the inner bottom surface of the second recess 301.

なお、本実施形態では、第1のカバー基板2および第2のカバー基板3の厚さを0.5mm〜1.5mm程度の範囲で設定し、第1の凹部201および第2の凹部301の深さを300μm〜800μmの範囲で設定してあるが、これらの数値は一例であり、可動部20のz軸方向への変位量に応じて適宜設定すればよく(つまり、可動部20の回動運動を妨げない深さであればよく)、特に限定するものではない。   In the present embodiment, the thicknesses of the first cover substrate 2 and the second cover substrate 3 are set in a range of about 0.5 mm to 1.5 mm, and the first concave portion 201 and the second concave portion 301 are formed. Although the depth is set in the range of 300 μm to 800 μm, these numerical values are merely examples, and may be set appropriately according to the amount of displacement of the movable part 20 in the z-axis direction (that is, the rotation of the movable part 20). The depth is not particularly limited as long as the depth does not hinder dynamic movement.

各ガラス基板200,300のガラス材料としては、上述のように硼珪酸ガラスであるパイレックス(登録商標)を採用しているが、硼珪酸ガラスに限らず、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英ガラスなどを採用してもよい。   As described above, Pyrex (registered trademark), which is borosilicate glass, is employed as the glass material of each glass substrate 200, 300, but is not limited to borosilicate glass, for example, soda lime glass, non-alkali glass, Quartz glass or the like may be employed.

以下、偏向器403の製造方法について図6を参照しながら説明するが、図6の(a)〜(f)は図4のA−B断面に対応する部分の概略断面を示している。   Hereinafter, the manufacturing method of the deflector 403 will be described with reference to FIG. 6, and FIGS. 6A to 6F show schematic cross sections of a portion corresponding to the cross section AB in FIG. 4.

まず、半導体基板であるSOI基板100の上記一表面側および上記他表面側それぞれに熱酸化法などによりシリコン酸化膜111a,111bを形成する酸化膜形成工程を行うことによって、図6(a)に示す構造を得る。   First, by performing an oxide film forming step of forming silicon oxide films 111a and 111b on the one surface side and the other surface side of the SOI substrate 100, which is a semiconductor substrate, by thermal oxidation or the like, FIG. Get the structure shown.

その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してSOI基板100の上記一表面側のシリコン酸化膜(以下、第1のシリコン酸化膜と称する)111aをパターニングする第1のシリコン酸化膜パターニング工程を行うことによって、図6(b)に示す構造を得る。この第1のシリコン酸化膜パターニング工程では、第1のシリコン酸化膜111aのうち、可動部20において反射膜21aの形成予定領域以外の部分、第1の捩りばね部30,30などに対応する部位などが残るように、第1のシリコン酸化膜111aをパターニングする。   Thereafter, a first silicon oxide film patterning step for patterning the silicon oxide film (hereinafter referred to as the first silicon oxide film) 111a on the one surface side of the SOI substrate 100 is performed using a photolithography technique and an etching technique. As a result, the structure shown in FIG. In the first silicon oxide film patterning step, the portion of the first silicon oxide film 111a corresponding to the portion other than the region where the reflective film 21a is to be formed in the movable portion 20, the first torsion spring portions 30, 30 and the like. The first silicon oxide film 111a is patterned so as to leave the above.

第1のシリコン酸化膜パターニング工程の後、SOI基板100の上記一表面側に所定膜厚(例えば、500nm)の金属膜(例えば、Al−Si膜)をスパッタ法や蒸着法などにより成膜する金属膜形成工程を行い、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることにより各パッド13および反射膜21aを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図6(c)に示す構造を得る。なお、本実施形態では、各パッド13と反射膜21aとの材料および膜厚を同じに設定してあるので、各パッド13と反射膜21aとを同時に形成しているが、各パッド13と反射膜21aとの材料や膜厚が相違する場合には、各パッド13を形成するパッド形成工程と反射膜21aを形成する反射膜形成工程とを別々に設ければよい。   After the first silicon oxide film patterning step, a metal film (for example, an Al—Si film) having a predetermined film thickness (for example, 500 nm) is formed on the one surface side of the SOI substrate 100 by a sputtering method, an evaporation method, or the like. FIG. 6C shows a metal film patterning process for forming each pad 13 and the reflective film 21a by performing a metal film forming process and patterning the metal film using a photolithography technique and an etching technique. Get the structure. In this embodiment, since the material and film thickness of each pad 13 and the reflective film 21a are set to be the same, each pad 13 and the reflective film 21a are formed simultaneously. When the material and film thickness of the film 21a are different, the pad forming process for forming each pad 13 and the reflective film forming process for forming the reflective film 21a may be provided separately.

上述の各パッド13および反射膜21aを形成した後、SOI基板100の上記一表面側で、第1のシリコン層100aのうち可動フレーム部23、ミラー部24、一対の第1の捩りばね部30,30、一対の第2の捩りばね部25,25、外側フレーム部10、第1の固定電極12、第2の可動電極22、第2の固定電極26、第2の可動電極27に対応する部位を覆うようにパターニングされた第1のレジスト層130を形成する。その後、第1のレジスト層130をマスクとして、第1のシリコン層100aをパターニングする第1のシリコン層パターニング工程(表面側パターニング工程)を行うことによって、図6(d)に示す構造を得る。この第1のシリコン層パターニング工程では、第1のシリコン層100aを絶縁層100cに達する深さ(第1の所定深さ)までエッチングする。第1のシリコン層パターニング工程での第1のシリコン層100aのエッチングは、誘導結合プラズマ型のエッチング装置などのように、異方性の高いエッチングが可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第1のシリコン層パターニング工程では、絶縁層100cをエッチングストッパ層として利用している。   After forming each of the pads 13 and the reflective film 21a, the movable frame portion 23, the mirror portion 24, and the pair of first torsion spring portions 30 in the first silicon layer 100a are formed on the one surface side of the SOI substrate 100. 30 corresponding to the pair of second torsion spring portions 25, 25, the outer frame portion 10, the first fixed electrode 12, the second movable electrode 22, the second fixed electrode 26, and the second movable electrode 27. A first resist layer 130 patterned so as to cover the portion is formed. Thereafter, by using the first resist layer 130 as a mask, a first silicon layer patterning step (surface-side patterning step) for patterning the first silicon layer 100a is performed to obtain the structure shown in FIG. In the first silicon layer patterning step, the first silicon layer 100a is etched to a depth that reaches the insulating layer 100c (first predetermined depth). Etching of the first silicon layer 100a in the first silicon layer patterning step may be performed by a dry etching apparatus capable of highly anisotropic etching, such as an inductively coupled plasma etching apparatus. In the first silicon layer patterning step, the insulating layer 100c is used as an etching stopper layer.

上述の第1のシリコン層パターニング工程の後、SOI基板100の上記一表面側の第1のレジスト層130を除去する。その後、SOI基板100の上記一表面側の全面に第2のレジスト層131を形成する。続いて、SOI基板100の他表面側で、第2のシリコン層100bのうち外側フレーム部10、支持体29に対応する部位以外を露出させるようにパターニングされた第3のレジスト層132を形成する。その後、第3のレジスト層132をマスクとして、第2のシリコン層100bをパターニングする第2のシリコン層パターニング工程を行うことによって、図6(e)に示す構造を得る。この第2のシリコン層パターニング工程では、第2のシリコン層100bを絶縁層100cに達する深さ(第2の所定深さ)までエッチングする。第2のシリコン層パターニング工程での第2のシリコン層100bのエッチングは、誘導結合プラズマ型のエッチング装置などのように、異方性が高く垂直深堀が可能なドライエッチング装置により行えばよい。また、第2のシリコン層パターニング工程では、絶縁層100cをエッチングストッパ層として利用している。   After the first silicon layer patterning step, the first resist layer 130 on the one surface side of the SOI substrate 100 is removed. Thereafter, a second resist layer 131 is formed on the entire surface of the SOI substrate 100 on the one surface side. Subsequently, on the other surface side of the SOI substrate 100, a third resist layer 132 patterned so as to expose portions other than the portions corresponding to the outer frame portion 10 and the support 29 in the second silicon layer 100b is formed. . Thereafter, a second silicon layer patterning step of patterning the second silicon layer 100b is performed using the third resist layer 132 as a mask, thereby obtaining the structure shown in FIG. In the second silicon layer patterning step, the second silicon layer 100b is etched to a depth that reaches the insulating layer 100c (second predetermined depth). Etching of the second silicon layer 100b in the second silicon layer patterning step may be performed by a dry etching apparatus having high anisotropy and capable of vertical deepening, such as an inductively coupled plasma etching apparatus. In the second silicon layer patterning step, the insulating layer 100c is used as an etching stopper layer.

上述の第2のシリコン層パターニング工程の後、SOI基板100の絶縁層100cの不要部分をSOI基板100の上記他表面側からエッチングする絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板1を形成する。続いて、第2のレジスト層131および第3のレジスト層132を除去する。その後、ミラー形成基板1と、第1のカバー基板2および第2のカバー基板3とを陽極接合などにより接合する接合工程を行うことによって、図6(f)に示す構造の偏向器403を得る。   After the second silicon layer patterning step, the mirror forming substrate 1 is formed by performing an insulating layer patterning step of etching unnecessary portions of the insulating layer 100c of the SOI substrate 100 from the other surface side of the SOI substrate 100. Subsequently, the second resist layer 131 and the third resist layer 132 are removed. Thereafter, by performing a joining step of joining the mirror forming substrate 1 to the first cover substrate 2 and the second cover substrate 3 by anodic bonding or the like, the deflector 403 having the structure shown in FIG. 6F is obtained. .

上述の接合工程では、ミラー形成基板1のミラー面21を保護する観点から、第1のカバー基板2とミラー形成基板1とを接合する第1の接合過程を行ってから、ミラー形成基板1と第2のカバー基板3とを接合する第2の接合過程を行うことが好ましい。ここで、第1の接合過程では、先ず、第1のガラス基板200に第1の凹部201や各貫通孔202などを形成した第1のカバー基板2とミラー形成基板1とを重ねた積層体を、所定真空度(例えば、10Pa以下)の真空中で所定の接合温度(例えば、300℃〜400℃程度)に加熱した状態で、第1のシリコン層100aと第1のカバー基板2との間に第1のカバー基板2側を低電位側として所定電圧(例えば、400V〜800V程度)を印加し、この状態を所定の接合時間(例えば、20分〜60分程度)だけ保持すればよい。また、第2の接合過程では、上述の第1の接合過程に準じて、第2のシリコン層100bと第2のカバー基板3との陽極接合を行う。なお、ミラー形成基板1と各カバー基板2,3を接合する接合方法は、陽極接合に限らず、例えば、常温接合法などでもよい。また、第1のシリコン層パターニング工程の後に、SOI基板100と第1のカバー基板2とを接合し、その後、第2のシリコン層パターニング工程、絶縁層パターニング工程を行うことでミラー形成基板1を形成し、その後、ミラー形成基板1と第2のカバー基板3とを接合するようにしてもよい。なお、上述の偏向器403の製造にあたっては、接合工程が終了するまでは、ミラー形成基板1、第1のカバー基板2および第2のカバー基板3それぞれについてウェハの状態で行い、接合工程の後で、個々の偏向器403に分離するダイシング工程を行えばよい。   In the above-described bonding process, from the viewpoint of protecting the mirror surface 21 of the mirror forming substrate 1, after performing the first bonding process of bonding the first cover substrate 2 and the mirror forming substrate 1, It is preferable to perform a second joining process for joining the second cover substrate 3. Here, in the first bonding process, first, a laminated body in which the first cover substrate 2 in which the first concave portion 201 and each through hole 202 are formed on the first glass substrate 200 and the mirror forming substrate 1 are overlapped. Is heated to a predetermined bonding temperature (for example, about 300 ° C. to 400 ° C.) in a vacuum with a predetermined degree of vacuum (for example, 10 Pa or less), between the first silicon layer 100a and the first cover substrate 2. A predetermined voltage (for example, about 400 V to 800 V) may be applied between the first cover substrate 2 side and the low potential side, and this state may be maintained for a predetermined bonding time (for example, about 20 minutes to 60 minutes). . In the second bonding process, anodic bonding between the second silicon layer 100b and the second cover substrate 3 is performed in accordance with the first bonding process described above. The bonding method for bonding the mirror forming substrate 1 and the cover substrates 2 and 3 is not limited to anodic bonding, and for example, a room temperature bonding method may be used. In addition, after the first silicon layer patterning step, the SOI substrate 100 and the first cover substrate 2 are bonded together, and then the second silicon layer patterning step and the insulating layer patterning step are performed, so that the mirror forming substrate 1 is formed. Then, the mirror forming substrate 1 and the second cover substrate 3 may be bonded. In manufacturing the deflector 403, the mirror forming substrate 1, the first cover substrate 2, and the second cover substrate 3 are each in a wafer state until the bonding process is completed, and after the bonding process. Thus, a dicing process for separating the individual deflectors 403 may be performed.

次に、偏向器403の動作について説明する。   Next, the operation of the deflector 403 will be described.

偏向器403では、互いに対向する第1の可動電極22と第1の固定電極12との間に、可動部20を駆動するためのパルス電圧を一対のパッド13,13を介して印加することにより、第1の可動電極22・第1の固定電極12間に静電力が発生し、可動部20がy軸方向の軸回りで回動する。しかして、偏向器403では、第1の可動電極22・第1の固定電極12間に所定の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部20を揺動させることができる。   In the deflector 403, a pulse voltage for driving the movable portion 20 is applied via the pair of pads 13 and 13 between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12 facing each other. Electrostatic force is generated between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12, and the movable portion 20 rotates about the axis in the y-axis direction. Therefore, in the deflector 403, an electrostatic force can be periodically generated by applying a pulse voltage having a predetermined driving frequency between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12, and the movable portion 20 can be swung.

ここで、上述の可動部20は、内部応力に起因して、静止状態でも水平姿勢(xy平面に平行な姿勢)ではなく、きわめて僅かであるが傾いているので、例えば、第1の可動電極22・第1の固定電極12間にパルス電圧が印加されると、静止状態からであっても、可動部20に略垂直な方向(z軸方向)の駆動力が加わり、可動部20が一対の第1の捩りばね部30,30を回動軸として当該一対の第1の捩りばね部30,30を捩りながら回動する。そして、第1の可動電極22・第1の固定電極12間の駆動力を、可動櫛歯片22bと固定櫛歯片12bとが完全に重なりあうような姿勢となったときに解除すると、可動部20は、慣性力により、一対の第1の捩りばね部30,30を捩りながら回動し続ける。そして、可動部20の回動方向への慣性力と、一対の第1の捩りばね部30,30の復元力とが等しくなったとき、当該回動方向への可動部20の回動が停止する。このとき、第1の可動電極22・第1の固定電極12間に再びパルス電圧が印加されて静電力が発生すると、可動部20は、一対の第1の捩りばね部30,30の復元力と第1の可動電極22・第1の固定電極12間の駆動力とにより、それまでとは逆の方向への回動を開始する。可動部20は、第1の可動電極22・第1の固定電極12間の駆動力と一対の第1の捩りばね部30,30の復元力とによる回動を繰り返して、一対の捩りばね部30,30を回動軸として揺動する。   Here, the above-described movable portion 20 is not in a horizontal posture (a posture parallel to the xy plane) and is tilted slightly though it is stationary due to internal stress. For example, the first movable electrode 22. When a pulse voltage is applied between the first fixed electrodes 12, even when in a stationary state, a driving force in a direction substantially perpendicular to the movable portion 20 (z-axis direction) is applied, and the movable portion 20 is paired. The pair of first torsion springs 30 and 30 are rotated while being twisted, with the first torsion springs 30 and 30 as rotation axes. When the driving force between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12 is released when the movable comb tooth piece 22b and the fixed comb tooth piece 12b are completely overlapped, The portion 20 continues to rotate while twisting the pair of first torsion spring portions 30 and 30 by inertial force. Then, when the inertial force in the rotation direction of the movable portion 20 and the restoring force of the pair of first torsion spring portions 30 and 30 become equal, the rotation of the movable portion 20 in the rotation direction stops. To do. At this time, when a pulse voltage is applied again between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12 to generate an electrostatic force, the movable portion 20 causes the restoring force of the pair of first torsion spring portions 30 and 30. And the driving force between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12 starts to rotate in the opposite direction. The movable portion 20 repeats the rotation by the driving force between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12 and the restoring force of the pair of first torsion spring portions 30, 30, and thereby a pair of torsion spring portions. Oscillate about 30 and 30 as pivot axes.

なお、第1の可動電極22・第1の固定電極12間への駆動電圧の印加形態や周波数は特に限定するものではなく、例えば、第1の可動電極22・第1の固定電極12間に印加する電圧を正弦波電圧としてもよい。   Note that the application form and frequency of the drive voltage between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12 are not particularly limited, and for example, between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12. The applied voltage may be a sine wave voltage.

ところで、偏向器403は、例えば、第1の可動電極22と第2の固定電極26とが電気的に接続されたパッド13aの電位を基準電位として、第1の固定電極12および第2の可動電極27それぞれの電位を周期的に変化させることにより、可動部20を一対の第1の捩りばね部30,30の軸回りで回動させることができるとともに、ミラー部24を一対の第2の捩りばね部25,25の軸回りで回動させることができる。要するに、本実施形態における偏向器403では、対向する第1の固定電極12と第1の可動電極22との間に、可動部20を駆動するためのパルス電圧を一対のパッド13b,13aを介して印加することにより、第1の固定電極12・第1の可動電極22間に静電力が発生し、可動部20がy軸方向の軸回りで回動する。また、この偏向器403では、対向する第2の固定電極26と第2の可動電極27との間に、ミラー部24を駆動するためのパルス電圧を一対のパッド13a,13cを介して印加することにより、第2の固定電極26・第2の可動電極27間に静電力が発生し、ミラー部24がx軸方向の軸回りで回動する。しかして、本実施形態における偏向器403では、第1の固定電極12・第1の可動電極22間に所定の第1の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部20全体を揺動させることができ、さらに、第2の固定電極26・第2の可動電極27間に所定の第2の駆動周波数のパルス電圧を印加することにより、周期的に静電力を発生させることができ、可動部20のミラー部24を揺動させることができる。なお、ミラー形成基板1は、外側フレーム部10と第1のカバー基板2とで囲まれた空間側において、第1のシリコン層100aの反射膜21aが形成されていない部位の表面に、シリコン酸化膜111a(図6(f)参照)が形成されている。   By the way, the deflector 403 uses, for example, the first fixed electrode 12 and the second movable electrode with the potential of the pad 13a where the first movable electrode 22 and the second fixed electrode 26 are electrically connected as a reference potential. By periodically changing the potential of each of the electrodes 27, the movable portion 20 can be rotated about the axis of the pair of first torsion spring portions 30, 30, and the mirror portion 24 can be turned to the pair of second torsion springs. The torsion springs 25 and 25 can be rotated around the axis. In short, in the deflector 403 in the present embodiment, a pulse voltage for driving the movable portion 20 is interposed between the opposed first fixed electrode 12 and first movable electrode 22 via the pair of pads 13b and 13a. As a result, an electrostatic force is generated between the first fixed electrode 12 and the first movable electrode 22, and the movable portion 20 rotates around the y-axis direction. Further, in this deflector 403, a pulse voltage for driving the mirror portion 24 is applied between the opposed second fixed electrode 26 and second movable electrode 27 via the pair of pads 13a and 13c. As a result, an electrostatic force is generated between the second fixed electrode 26 and the second movable electrode 27, and the mirror portion 24 rotates about the axis in the x-axis direction. Therefore, in the deflector 403 in the present embodiment, an electrostatic force is periodically generated by applying a pulse voltage having a predetermined first driving frequency between the first fixed electrode 12 and the first movable electrode 22. The entire movable part 20 can be swung, and furthermore, by applying a pulse voltage of a predetermined second driving frequency between the second fixed electrode 26 and the second movable electrode 27, An electrostatic force can be periodically generated, and the mirror part 24 of the movable part 20 can be swung. The mirror forming substrate 1 is formed on the surface of the portion of the first silicon layer 100a where the reflective film 21a is not formed on the space surrounded by the outer frame portion 10 and the first cover substrate 2. A film 111a (see FIG. 6F) is formed.

本実施形態における偏向器403では、第1の固定電極12・第1の可動電極22間に、可動部20と一対の第1の捩りばね部30,30とにより構成される振動系の共振周波数の略2倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、可動部20が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角(xy平面に平行な水平面を基準としたときの傾き)が大きくなる。また、本実施形態における偏向器403では、第2の固定電極26・第2の可動電極27間に、ミラー部24と一対の第2の捩りばね部25,25とにより構成される振動系の共振周波数の略2倍の周波数のパルス電圧を印加することにより、ミラー部24が共振現象を伴って駆動され、機械振れ角(可動フレーム部23における第1のカバー基板2側の表面に平行な面を基準としたときの傾き)が大きくなる。   In the deflector 403 in the present embodiment, the resonance frequency of the vibration system configured by the movable portion 20 and the pair of first torsion spring portions 30 and 30 between the first fixed electrode 12 and the first movable electrode 22. By applying a pulse voltage having a frequency approximately twice that of the movable portion 20, the movable portion 20 is driven with a resonance phenomenon, and the mechanical deflection angle (inclination with respect to a horizontal plane parallel to the xy plane) is increased. Further, in the deflector 403 in the present embodiment, the vibration system configured by the mirror portion 24 and the pair of second torsion spring portions 25 and 25 is disposed between the second fixed electrode 26 and the second movable electrode 27. By applying a pulse voltage having a frequency approximately twice the resonance frequency, the mirror unit 24 is driven with a resonance phenomenon, and the mechanical deflection angle (parallel to the surface of the movable frame unit 23 on the first cover substrate 2 side) is driven. The inclination with respect to the surface becomes larger.

ところで、上述の駆動部413は、光ビームLB1が水平方向に走査されるように第2の可動電極27・第2の固定電極26間に第1の駆動周波数の駆動電圧(駆動信号)を印加する水平駆動回路(図示せず)と、光ビームLB1が垂直方向に走査されるように第1の可動電極22・第1の固定電極12間に第2の駆動周波数の駆動電圧(駆動信号)を印加する垂直駆動回路(図示せず)とを備えている。なお、偏向器403の配置によっては、水平駆動回路が、第1の可動電極22・第1の固定電極12間に第1の駆動周波数の駆動電圧を印加するようにし、垂直駆動回路が、第2の可動電極27・第2の固定電極26間に第2の駆動周波数の駆動電圧を印加するようにしてもよい。   By the way, the above-described driving unit 413 applies a driving voltage (driving signal) of the first driving frequency between the second movable electrode 27 and the second fixed electrode 26 so that the light beam LB1 is scanned in the horizontal direction. And a driving voltage (driving signal) having a second driving frequency between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12 so that the light beam LB1 is scanned in the vertical direction. And a vertical drive circuit (not shown) for applying. Depending on the arrangement of the deflector 403, the horizontal drive circuit may apply a drive voltage of the first drive frequency between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12, and the vertical drive circuit may A driving voltage having the second driving frequency may be applied between the two movable electrodes 27 and the second fixed electrode 26.

また、光検出部404は、赤外光に対して感度を有するフォトダイオードからなる受光素子404aと、受光素子404aの出力を増幅する増幅部404bと、増幅部404bの出力をアナログ−ディジタル変換するA/D変換部404cとを有しており、受光素子404aでの受光光量に応じて出力が変化する。したがって、センサ装置では、光ビームLB1の光路上の物体406の有無に応じて、光検出部404の受光素子404aでの受光光量が変化し、出力が変化する。   The light detection unit 404 also includes a light receiving element 404a made of a photodiode having sensitivity to infrared light, an amplification unit 404b that amplifies the output of the light receiving element 404a, and analog-digital conversion of the output of the amplification unit 404b. A / D converter 404c, and the output changes according to the amount of light received by the light receiving element 404a. Therefore, in the sensor device, the amount of light received by the light receiving element 404a of the light detection unit 404 changes and the output changes according to the presence or absence of the object 406 on the optical path of the light beam LB1.

ところで、上述のタイミング管理部414は、上述の第1の駆動周波数、第2の駆動周波数それぞれに一致する周波数で第1の基準画素タイミング信号、第2の基準画素タイミング信号を生成する基準画素タイミング生成部414aと、基準画素タイミング生成部414aで生成された第1の基準画素タイミング信号、第2の基準画素タイミング信号それぞれの位相を調整して出力する基準画素タイミング調整部414bと、基準画素タイミング調整部414bから出力される第1の基準画素タイミング信号、第2の基準画素タイミング信号に基づいて光ビームLB1の走査点に対応する画素の位置をリアルタイムで演算する対応画素演算部414cとを備えている。   By the way, the above-described timing management unit 414 generates the first reference pixel timing signal and the second reference pixel timing signal at frequencies that match the first driving frequency and the second driving frequency, respectively. A generation unit 414a, a reference pixel timing adjustment unit 414b that adjusts and outputs phases of the first reference pixel timing signal and the second reference pixel timing signal generated by the reference pixel timing generation unit 414a, and a reference pixel timing A corresponding pixel calculation unit 414c that calculates the position of the pixel corresponding to the scanning point of the light beam LB1 in real time based on the first reference pixel timing signal and the second reference pixel timing signal output from the adjustment unit 414b. ing.

基準画素タイミング生成部414aでは、第1の駆動周波数の駆動電圧の立ち上がり時に当該駆動電圧よりもパルス幅が十分に短い第1の基準画素タイミング信号を生成し、第2の駆動周波数の駆動電圧の立ち上がり時に当該駆動電圧よりもパルス幅が十分に短い第2の基準画素タイミング信号を生成する。   The reference pixel timing generation unit 414a generates a first reference pixel timing signal whose pulse width is sufficiently shorter than the driving voltage when the driving voltage of the first driving frequency rises, and generates the driving voltage of the second driving frequency. A second reference pixel timing signal whose pulse width is sufficiently shorter than the driving voltage is generated at the time of rising.

基準画素タイミング調整部414bは、基準画素タイミング生成部414aで生成された第1の基準画素タイミング信号と偏向器403からの水平基準位置信号とのタイミングを一致させるように第1の基準画素タイミング信号の位相を調整するとともに、基準画素タイミング生成部414aで生成された第2の基準画素タイミング信号と偏向器403からの垂直基準位置信号とのタイミングを一致させるように第2の基準画素タイミング信号の位相を調整する。   The reference pixel timing adjustment unit 414b matches the first reference pixel timing signal generated by the reference pixel timing generation unit 414a with the timing of the horizontal reference position signal from the deflector 403. Of the second reference pixel timing signal so that the timing of the second reference pixel timing signal generated by the reference pixel timing generation unit 414a matches the timing of the vertical reference position signal from the deflector 403. Adjust the phase.

ところで、駆動部413は、水平駆動回路から偏向器403の第2の可動電極27・第2の固定電極26間に印加する第1の駆動周波数の駆動電圧に、当該駆動電圧に比べて高周波の第1の電圧(以下、水平基準位置を特定するための電圧)を重畳させるとともに、垂直駆動回路から偏向器403の第1の可動電極22・第1の固定電極12間に印加する第2の駆動周波数の駆動電圧に、当該駆動電圧に比べて高周波の第2の電圧(垂直基準位置を特定するための電圧)を重畳させるようにしている。ここにおいて、第1の電圧および第2の電圧の波形は、正弦波であることが好ましい。   By the way, the drive unit 413 generates a drive voltage of the first drive frequency applied between the second movable electrode 27 and the second fixed electrode 26 of the deflector 403 from the horizontal drive circuit and has a higher frequency than the drive voltage. A second voltage applied between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12 of the deflector 403 from the vertical drive circuit while superimposing a first voltage (hereinafter, a voltage for specifying the horizontal reference position). A second voltage (voltage for specifying the vertical reference position) having a frequency higher than that of the drive voltage is superimposed on the drive voltage of the drive frequency. Here, the waveforms of the first voltage and the second voltage are preferably sine waves.

ここで、可動フレーム部23に対するミラー部24の相対的な位置(機械振れ角)の変化に応じて、第2の可動電極27・第2の固定電極26間の静電容量に変化が生じ、第1の電圧に基づく電流値(振幅)に微小な変化が生じる。この電流値は、水平基準位置、すなわち機械振れ角がゼロのときに最も大きくなる。このことから、基準画素タイミング調整部414bにおいて、第2の固定電極26に接続されているパッド13cを流れる電流を監視することにより、偏向器403が水平基準位置にあるときに対応する電流値を水平基準位置信号として得ることができる。また、固定フレーム部10に対する可動フレーム部23の相対的な位置(機械振れ角)の変化に応じて、第1の可動電極22・第1の固定電極12間の静電容量に変化が生じ、第2の基準位置特定電圧に基づく電流値(振幅)に微小な変化が生じる。このことから、基準画素タイミング調整部414bにおいて、第1の固定電極12に接続されているパッド13bを流れる電流を監視することにより、偏向器403が垂直基準位置にあるときに対応する電流値を垂直基準位置信号として得ることができる。   Here, according to the change in the relative position (mechanical deflection angle) of the mirror part 24 with respect to the movable frame part 23, a change occurs in the capacitance between the second movable electrode 27 and the second fixed electrode 26, A minute change occurs in the current value (amplitude) based on the first voltage. This current value becomes the largest when the horizontal reference position, that is, the mechanical deflection angle is zero. From this, the reference pixel timing adjustment unit 414b monitors the current flowing through the pad 13c connected to the second fixed electrode 26, thereby obtaining a corresponding current value when the deflector 403 is at the horizontal reference position. It can be obtained as a horizontal reference position signal. Further, according to the change in the relative position (mechanical deflection angle) of the movable frame portion 23 with respect to the fixed frame portion 10, a change occurs in the capacitance between the first movable electrode 22 and the first fixed electrode 12, A minute change occurs in the current value (amplitude) based on the second reference position specifying voltage. From this, the reference pixel timing adjustment unit 414b monitors the current flowing through the pad 13b connected to the first fixed electrode 12, thereby obtaining a corresponding current value when the deflector 403 is at the vertical reference position. It can be obtained as a vertical reference position signal.

対応画素演算部414cは、基準画素タイミング調整部414bから出力された第1の基準画素タイミング信号と第2の基準画素タイミング信号とが一致するタイミングを基準(中心)の画素として、光ビームLB1が走査されている画素を特定する。ここで、対応画素演算部414cは、第1の基準画素タイミング信号と第2の基準画素タイミング信号とが同時に入力された時点からの経過時間に基づいて画素の位置を特定し、光ビームLB1の離散的な走査点450それぞれに対応する上記タイミング信号を出力する。この経過時間と画素との関係については、あらかじめ計算して、タイムテーブルとして内部メモリに記憶させておけばよい。なお、上述の経過時間はカウンタを利用して計時するようにすればよく、この場合、カウンタは、第1の基準画素タイミング信号と第2の基準画素タイミング信号とが同時に入力されるたびにリセットされるようにすればよい。   The corresponding pixel calculation unit 414c uses the timing at which the first reference pixel timing signal and the second reference pixel timing signal output from the reference pixel timing adjustment unit 414b coincide with each other as the reference (center) pixel, and the light beam LB1 Identify the pixel being scanned. Here, the corresponding pixel calculation unit 414c specifies the position of the pixel based on the elapsed time from the time when the first reference pixel timing signal and the second reference pixel timing signal are simultaneously input, and the light beam LB1 The timing signal corresponding to each of the discrete scanning points 450 is output. The relationship between the elapsed time and the pixel may be calculated in advance and stored in the internal memory as a time table. The elapsed time described above may be measured using a counter. In this case, the counter is reset every time the first reference pixel timing signal and the second reference pixel timing signal are input simultaneously. What should I do?

なお、上述のタイミング管理部414は、マイクロコンピュータなどにより構成すればよく、当該マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより、基準画素タイミング生成部414a、基準画素タイミング調整部414b、および対応画素演算部414cを実現することができる。ただし、タイミング管理部414は、マイクロコンピュータに限らず、複数の電子部品などにより構成してもよい。   The timing management unit 414 described above may be configured by a microcomputer or the like, and by installing an appropriate program in the microcomputer, the reference pixel timing generation unit 414a, the reference pixel timing adjustment unit 414b, and the corresponding pixel calculation The part 414c can be realized. However, the timing management unit 414 is not limited to a microcomputer, and may be configured by a plurality of electronic components.

ところで、センサ装置は、光源401・偏向器403間の光軸OA1(図2参照)と、偏向器403・光検出部404間の光軸OA2(図2参照)とを、偏向器403・ハーフミラー402間で一致させてある。   By the way, the sensor device includes an optical axis OA1 (see FIG. 2) between the light source 401 and the deflector 403 and an optical axis OA2 (see FIG. 2) between the deflector 403 and the light detection unit 404. The mirrors 402 are matched.

一方、図7(a)に示すように、平面状の被照射面410aに光ビームLB1が入射する場合、当該被照射面410aの前方に物体406が無いときでも、被照射面410aに対する光ビームLB1の入射角により光検出部404の受光素子404aの出力が異なる。こここで、光ビームLB1が図7(a)の上下方向に繰り返して走査されると、受光素子404aの出力は、図7(b)に示すように、ゆらぐ(変動する)。被照射面410aからの反射光について正反射成分(図7(a)において右側に矢先がある実線の矢印は正反射成分を示し、右側に矢先がある破線の矢印は反射成分のうち入射光と同じ方向の反射成分を示す)が支配的であるとすれば、被照射面410aの端部からの反射光の強度は、被照射面410aの中央部からの反射光の強度に比べて弱くなる。すなわち、光ビームLB1が被照射面410aの中央部に入射したときに、受光素子404aの出力が図7(b)の極大値となり、光ビームLB1が被照射面410aの端部に入射したときに、受光素子404aの出力が図7(b)の極小値となる。ここにおいて、光ビームLB1は、偏向器403におけるミラー部240の振れ角が0のときに被照射面410aの上下方向の略中央に走査点450が位置し、振れ角が最大のときに被照射面410aの上下方向のいずれかの端部に走査点450が位置する。したがって、図7(a)の一点鎖線で示した矢印のように光ビームLB1が走査されたとすると、受光素子404aの出力は、図7(b)中の1周期Tの期間のように変化する。このため、被照射面410aの全域において物体406を検知するためには、被照射面410aの端部からの反射光と物体406からの反射光とを区別する必要がある。   On the other hand, as shown in FIG. 7A, when the light beam LB1 is incident on the planar irradiated surface 410a, the light beam with respect to the irradiated surface 410a even when there is no object 406 in front of the irradiated surface 410a. The output of the light receiving element 404a of the light detection unit 404 differs depending on the incident angle of LB1. Here, when the light beam LB1 is repeatedly scanned in the vertical direction of FIG. 7A, the output of the light receiving element 404a fluctuates (fluctuates) as shown in FIG. 7B. Regarding the reflected light from the irradiated surface 410a, the regular reflection component (the solid arrow with the arrowhead on the right side in FIG. 7A indicates the regular reflection component, and the broken arrow with the arrowhead on the right side indicates the incident light and the reflected light. If the reflection component in the same direction is dominant, the intensity of the reflected light from the end of the irradiated surface 410a is weaker than the intensity of the reflected light from the central portion of the irradiated surface 410a. . That is, when the light beam LB1 enters the center of the irradiated surface 410a, the output of the light receiving element 404a reaches the maximum value in FIG. 7B, and when the light beam LB1 enters the end of the irradiated surface 410a. In addition, the output of the light receiving element 404a becomes the minimum value shown in FIG. In this case, the light beam LB1 is irradiated when the scanning point 450 is positioned approximately at the center in the vertical direction of the irradiated surface 410a when the deflection angle of the mirror 240 in the deflector 403 is 0, and when the deflection angle is maximum. A scanning point 450 is located at either end of the surface 410a in the vertical direction. Therefore, if the light beam LB1 is scanned as indicated by an arrow indicated by a one-dot chain line in FIG. 7A, the output of the light receiving element 404a changes as in a period of one cycle T in FIG. 7B. . Therefore, in order to detect the object 406 in the entire area of the irradiated surface 410a, it is necessary to distinguish between the reflected light from the end of the irradiated surface 410a and the reflected light from the object 406.

これに対して、本実施形態のセンサ装置では、上述の信号処理部415が、検知対象空間405内に物体406が存在しないときの被照射面410a上の光ビームLB1の離散的な走査点450それぞれに対応する上記タイミング信号に基づいて光検出部404の出力をリファレンス信号としてメモリ416に記憶させる。そして、信号処理部415は、メモリ416に記憶されているリファレンス信号とリファレンス信号をメモリ416に記憶させた後の走査点450それぞれに対応する上記タイミング信号に基づく光検出部404の出力からなる検出信号との差分を走査点450ごとの画素値とする画像を生成する画像生成部415bと、画像生成部415bで生成された画像に基づいて検知対象空間405に存在する物体406を抽出する物体抽出部415cとを有している。   On the other hand, in the sensor device according to the present embodiment, the signal processing unit 415 described above has discrete scanning points 450 of the light beam LB1 on the irradiated surface 410a when the object 406 is not present in the detection target space 405. Based on the timing signal corresponding to each, the output of the light detection unit 404 is stored in the memory 416 as a reference signal. Then, the signal processing unit 415 detects a reference signal stored in the memory 416 and a detection composed of an output of the light detection unit 404 based on the timing signal corresponding to each scanning point 450 after the reference signal is stored in the memory 416. An image generation unit 415b that generates an image having a difference from the signal as a pixel value for each scanning point 450, and an object extraction that extracts an object 406 existing in the detection target space 405 based on the image generated by the image generation unit 415b Part 415c.

したがって、例えば、図8(a)に示すように被照射面410aの前方に物体406が存在した場合、物体抽出部415cは、例えば、画像生成部415bで生成された画像を適宜の閾値により2値化することによって、図8(b)に示すような2値化画像を得て、閾値以下となる領域を物体406として抽出するようにしている。なお、図8(b)では、画像生成部415bで生成された画像において画素値が閾値よりも小さな画素では2値化画像の画素を黒(図8(b)では、ハッチングを施してある)とし、画像生成部415bで生成された画像において画素値が閾値以上の画素では2値化画像の画素を白としてある。したがって、このような2値化画像から黒領域を物体406として抽出する。   Therefore, for example, as shown in FIG. 8A, when the object 406 is present in front of the irradiated surface 410a, the object extraction unit 415c determines, for example, that the image generated by the image generation unit 415b is 2 By binarizing, a binarized image as shown in FIG. 8B is obtained, and an area that is equal to or less than the threshold is extracted as the object 406. In FIG. 8B, in the image generated by the image generation unit 415b, the pixel of the binarized image is black at a pixel whose pixel value is smaller than the threshold value (hatching is applied in FIG. 8B). In the image generated by the image generation unit 415b, the pixel of the binarized image is white in the pixel whose pixel value is equal to or greater than the threshold value. Therefore, a black area is extracted as an object 406 from such a binarized image.

以上説明した本実施形態のセンサ装置は、上述の光ビームを出射する光源401と、偏向器403と、駆動部413と、光検出部404と、タイミング管理部414と、信号処理部415と、メモリ416とを備え、信号処理部415が、上述の画像生成部415aと、物体抽出部415bとを有するので、平面状の被照射面410aの前方に存在する物体406を精度よく検出することが可能となる。   The sensor device of the present embodiment described above includes the light source 401 that emits the light beam, the deflector 403, the drive unit 413, the light detection unit 404, the timing management unit 414, the signal processing unit 415, and the like. Since the signal processing unit 415 includes the above-described image generation unit 415a and the object extraction unit 415b, the object 406 existing in front of the planar irradiated surface 410a can be accurately detected. It becomes possible.

したがって、例えば、信号処理部415に、物体抽出部415cにより抽出された物体406の移動履歴に基づいて所定のジェスチャーを認識するジェスチャー認識部と、ジェスチャー認識部により認識されたジェスチャーに予め対応付けられた制御出力を制御対象機器へ与える制御部とを設けておけば、制御対象機器や制御対象機器の制御用のスイッチなどを設置場所へ行って触れる必要がなくなり、利便性が向上する。   Therefore, for example, the signal processing unit 415 is associated in advance with the gesture recognition unit that recognizes a predetermined gesture based on the movement history of the object 406 extracted by the object extraction unit 415c and the gesture recognized by the gesture recognition unit. If a control unit that provides the control output to the control target device is provided, it is not necessary to go to the installation location and touch the control target device or the control switch of the control target device, thereby improving convenience.

また、センサ装置では、タイミング管理部414が、予め設定された時刻毎に、信号処理部415に対してメモリ416のリファレンス信号の書き換えを指示するようにすれば、外乱による検出精度の低下を抑制することが可能となり、信頼性が向上する。   Further, in the sensor device, if the timing management unit 414 instructs the signal processing unit 415 to rewrite the reference signal of the memory 416 at each preset time, a decrease in detection accuracy due to disturbance is suppressed. It is possible to improve reliability.

また、上述のセンサ装置では、リファレンス信号の更新を指示するための操作部(図示せず)を設け、タイミング管理部414が、操作部から指示信号を受けると、信号処理部415に対してメモリ416に記憶されているリファレンス信号の書き換えを指示するようにしてもよい。このような構成を採用すれば、外乱による検出精度の低下をより確実に抑制することが可能となり、信頼性が向上する。   In the above-described sensor device, an operation unit (not shown) for instructing update of the reference signal is provided, and when the timing management unit 414 receives the instruction signal from the operation unit, the signal processing unit 415 stores the memory. The rewriting of the reference signal stored in 416 may be instructed. By adopting such a configuration, it is possible to more reliably suppress a decrease in detection accuracy due to disturbance, and reliability is improved.

また、本実施形態のセンサ装置は、上述のように、光源401・偏向器403間の光軸OA1(図2参照)と、偏向器403・光検出部404間の光軸OA2(図2参照)とを、偏向器403・ハーフミラー402間で一致させてあるので、検出信号のS/N比を向上させることが可能となり、信頼性が向上する。   In addition, as described above, the sensor device of the present embodiment includes the optical axis OA1 (see FIG. 2) between the light source 401 and the deflector 403 and the optical axis OA2 between the deflector 403 and the light detection unit 404 (see FIG. 2). ) Is matched between the deflector 403 and the half mirror 402, the S / N ratio of the detection signal can be improved, and the reliability is improved.

また、本実施形態のセンサ装置は、偏向器403が、上述の外側フレーム部10、一対の第1の捩ればね部30,30、可動フレーム部23と、一対の第2の捩ればね部25,25、ミラー部34、第1の固定電極12、第1の可動電極22、第2の固定電極26、第2の可動電極27などを有し、駆動部413が、上述の水平駆動回路および垂直駆動回路を備えているので、偏向器403の駆動周波数である第1の駆動周波数および第2の駆動周波数それぞれの設定自由度を高めることが可能となり、小型化を図りながらも、検知対象空間405を広くすることが可能となる(偏向器403の水平方向および垂直方向それぞれへの振れ角を大きくすることが可能となる)。   Further, in the sensor device of the present embodiment, the deflector 403 includes the outer frame portion 10 described above, the pair of first twisted spring portions 30, 30, the movable frame portion 23, and the pair of second twisted spring portions 25, 25, a mirror section 34, a first fixed electrode 12, a first movable electrode 22, a second fixed electrode 26, a second movable electrode 27, and the like. Since the drive circuit is provided, it is possible to increase the degree of freedom of setting each of the first drive frequency and the second drive frequency that are the drive frequencies of the deflector 403, and the detection target space 405 while achieving downsizing. (The deflection angle of the deflector 403 in each of the horizontal direction and the vertical direction can be increased).

ところで、センサ装置は、上述の光ビームLB1(以下、検知用光ビームLB1と称する)を出射する光源401(以下、検知用光源401と称する)の他に、図9(a)に示すように、被照射面410aに所望の画像を表示するための光ビームLB2(以下、表示用光ビームLB2と称する)を出射する光源411(以下、表示用光源411と称する)を備えていてもよい。この図9(a)の構成では、表示用光源411からの表示用光ビームLB2を二次元的に走査することにより形成される画像が表示される表示部410の表面が被照射面410aを構成している。表示用光源411としては、表示用光ビームLB2として赤色光を出射する半導体レーザを用いているが、表示用光ビームLB2の波長は特に限定するものではない。   Incidentally, in addition to the light source 401 (hereinafter referred to as the detection light source 401) that emits the above-described light beam LB1 (hereinafter referred to as the detection light beam LB1), the sensor device has a configuration as shown in FIG. A light source 411 (hereinafter referred to as a display light source 411) that emits a light beam LB2 (hereinafter referred to as a display light beam LB2) for displaying a desired image may be provided on the irradiated surface 410a. In the configuration of FIG. 9A, the surface of the display unit 410 on which an image formed by two-dimensionally scanning the display light beam LB2 from the display light source 411 forms the irradiated surface 410a. is doing. As the display light source 411, a semiconductor laser that emits red light is used as the display light beam LB2, but the wavelength of the display light beam LB2 is not particularly limited.

また、このセンサ装置は、検知用光源401とハーフミラー402との間に位置するダイクロイックミラー412を備えている。このダイクロイックミラー412は、表示用光源411から出射された表示用光ビームLB2をハーフミラー402側へ反射させ且つ検知用光源401からの検知用光ビームLB1を透過させるように光学設計されている。   The sensor device further includes a dichroic mirror 412 positioned between the light source 401 for detection and the half mirror 402. The dichroic mirror 412 is optically designed to reflect the display light beam LB2 emitted from the display light source 411 to the half mirror 402 side and transmit the detection light beam LB1 from the detection light source 401.

ここにおいて、センサ装置は、表示用光源411・偏向器403間の第1の光軸と、検知用光源401・偏向器403間の第2の光軸とを、ダイクロイックミラー412・偏向器403間で一致させてある。しかして、このセンサ装置では、被照射面410aに画像を表示させるための光学系と物体406を検知するための光学系との両光学系の光軸の大部分を同軸上に揃えることができ、これらの光学系で別々の光路を設定する場合に比べて、小型化および軽量化を図ることができるとともに、検知対象空間405内での検知用光ビームLB1と表示用光ビームLB2との光路を精度良く一致させることが可能となる。   Here, the sensor device is configured such that the first optical axis between the display light source 411 and the deflector 403 and the second optical axis between the detection light source 401 and the deflector 403 are connected between the dichroic mirror 412 and the deflector 403. Are matched. Therefore, in this sensor device, most of the optical axes of both the optical system for displaying an image on the irradiated surface 410a and the optical system for detecting the object 406 can be aligned on the same axis. Compared to the case where separate optical paths are set in these optical systems, the optical path between the detection light beam LB1 and the display light beam LB2 in the detection target space 405 can be reduced in size and weight. Can be accurately matched.

このセンサ装置は、ハーフミラー402と光検出部404の受光素子404aとの間に位置するレンズ407を備えている。レンズ407は、ハーフミラー402を透過した検知用光ビームLB1を光検出部404の受光面404aに集光するためのものであり、両凸レンズである。   This sensor device includes a lens 407 positioned between the half mirror 402 and the light receiving element 404 a of the light detection unit 404. The lens 407 is a biconvex lens for condensing the detection light beam LB1 transmitted through the half mirror 402 onto the light receiving surface 404a of the light detection unit 404.

なお、図9に関して、(a)中の一点鎖線は光軸を示し、(b)中の実線の矢印は、検知用光源401から出射された検知用光ビームLB1の検知対象空間405への進行経路を示し、(c)中の実線の矢印は、被照射面410aで反射された検知用光ビームLB1の進行経路を示し、(d)中の実線の矢印は、表示用光源411から出射された光ビームLB2の被照射面410aまでの進行経路を示している。   In FIG. 9, the alternate long and short dash line in (a) indicates the optical axis, and the solid line arrow in (b) indicates that the detection light beam LB1 emitted from the detection light source 401 proceeds to the detection target space 405. The solid line arrow in (c) indicates the traveling path of the detection light beam LB1 reflected by the irradiated surface 410a, and the solid line arrow in (d) is emitted from the display light source 411. The traveling path of the light beam LB2 to the irradiated surface 410a is shown.

上述のセンサ装置では、表示部410の被照射面410aに所定の画像(例えば、図10に示すような仮想のスイッチ440の像)を表示させることができる。また、センサ装置は、被照射面410aに画像を表示させるための光学系と物体406を検知するための光学系とでハーフミラー402を共用しているので、部品点数を削減でき、小型化および軽量化を図ることができる。   In the sensor device described above, a predetermined image (for example, an image of a virtual switch 440 as shown in FIG. 10) can be displayed on the irradiated surface 410a of the display unit 410. In the sensor device, since the half mirror 402 is shared by the optical system for displaying an image on the irradiated surface 410a and the optical system for detecting the object 406, the number of parts can be reduced, and the size can be reduced. Weight reduction can be achieved.

また、上述のセンサ装置は、検知用光源401、ハーフミラー402、偏向器403、光検出部404、表示用光源411、ダイクロイックミラー412、レンズ407などを収納する筐体(図示せず)を備えている。   The above-described sensor device includes a housing (not shown) that houses the detection light source 401, the half mirror 402, the deflector 403, the light detection unit 404, the display light source 411, the dichroic mirror 412, the lens 407, and the like. ing.

ところで、上述のセンサ装置では、検知用光ビームLB1の一部が、ハーフミラー402や偏向器403などで散乱されたり、筐体の内面で反射されたりして、光検出部404の受光面404aに到達する迷光となってしまい、光検出部404の出力のS/N比が低下してしまう懸念がある。   By the way, in the above-described sensor device, a part of the detection light beam LB1 is scattered by the half mirror 402, the deflector 403 or the like, or reflected by the inner surface of the housing, so that the light receiving surface 404a of the light detection unit 404 is obtained. There is a concern that the S / N ratio of the output of the light detection unit 404 may be reduced.

そこで、センサ装置は、検知用光ビームLB1および表示用光ビームLB2の光路の周辺に配置され迷光を遮る遮光用部材(図示せず)を備えることが好ましい。センサ装置では、遮光用部材を設けることにより、光検出部404に到達する迷光を低減でき、光検出部404の出力のS/N比の向上を図れる。遮光用部材は、黒色の樹脂の成形品により構成してあるが、迷光を遮ることができればよく、遮光用部材の材料や形成方法は特に限定するものではない。また、センサ装置は、筐体の内面が、迷光を散乱する粗面となっていることが好ましい。これにより、センサ装置は、光検出部404の受光面404aに到達する迷光を低減することが可能となる。筐体の内面を粗面とする加工方法としては、例えば、ブラスト加工などがある。また、筐体の内面に入射して光検出部404の受光面404aに到達する迷光を低減する手段は、筐体の内面を粗面とする例に限らない。例えば、筐体の材料が金属の場合には、筐体の内面側を黒色の塗装材料により塗装してもよいし、黒色のアルマイトを形成してもよい。   Therefore, the sensor device preferably includes a light blocking member (not shown) that is disposed around the optical path of the detection light beam LB1 and the display light beam LB2 and blocks stray light. In the sensor device, by providing the light blocking member, stray light reaching the light detection unit 404 can be reduced, and the S / N ratio of the output of the light detection unit 404 can be improved. Although the light shielding member is formed of a black resin molded product, it is only necessary to block stray light, and the material and forming method of the light shielding member are not particularly limited. In the sensor device, the inner surface of the housing is preferably a rough surface that scatters stray light. Accordingly, the sensor device can reduce stray light that reaches the light receiving surface 404a of the light detection unit 404. As a processing method for making the inner surface of the housing rough, for example, there is blasting. The means for reducing the stray light that enters the inner surface of the housing and reaches the light receiving surface 404a of the light detection unit 404 is not limited to the example in which the inner surface of the housing is a rough surface. For example, when the material of the housing is metal, the inner surface of the housing may be painted with a black coating material, or black anodized may be formed.

図9に示す構成を有するセンサ装置は、例えば、図10に示すように、屋内の壁面460においてドア470の近くに表示部410を設置し、表示部410に、外部機器(例えば、照明器具、エアコン、テレビなど)をオンオフ制御するための仮想のスイッチ(以下、バーチャルスイッチと称する)440の画像を表示させることができるとともに、検知対象空間405内の任意の位置での物体406の有無を検知することが可能となる。図10の例では、バーチャルスイッチ440の画像において、“ON”の文字の左側の四角形の像からなる仮想の第1のスイッチ要素441の位置に物体406が有る場合と、“OFF”の文字の左側の四角形の像からなる仮想の第2のスイッチ要素442の位置に物体406が有る場合とを、物体抽出部415bの出力に基づいて判別する判断部を信号処理部415に設ければよい。したがって、上記判断部の判別結果に応じて、外部機器と当該外部機器へ電力を供給する電源との間に挿入されているスイッチをオンオフ制御するためのリモートコントロール信号を外部機器へ送信する送信部(アンテナなど)を設けておけば、屋内の壁などの造営材に埋込型の配線器具の一種である埋込型のスイッチなどを埋め込むための埋込穴を形成したり、埋込型の配線器具を施工するための先行配線を壁裏などに設けたりすることなく、表示部410を造営材の表面からなる壁面460に設置することによりバーチャルスイッチ440を設けることが可能となる。なお、表示部410を造営材に設置するにあたっては、例えば、予め裏面側に設けられた感圧性の接着剤などにより造営材に貼り付ければよい。   For example, as shown in FIG. 10, the sensor device having the configuration shown in FIG. 9 has a display unit 410 installed near a door 470 on an indoor wall surface 460, and an external device (for example, a lighting fixture, An image of a virtual switch (hereinafter referred to as a virtual switch) 440 for on / off control of an air conditioner, a television, etc.) can be displayed, and the presence or absence of an object 406 at an arbitrary position in the detection target space 405 can be detected. It becomes possible to do. In the example of FIG. 10, in the image of the virtual switch 440, there is a case where the object 406 is at the position of the virtual first switch element 441 composed of a square image on the left side of the character “ON”, and the character “OFF” The signal processing unit 415 may be provided with a determination unit that determines, based on the output of the object extraction unit 415b, the case where the object 406 is present at the position of the virtual second switch element 442 made of the left square image. Therefore, in accordance with the determination result of the determination unit, a transmission unit that transmits to the external device a remote control signal for on / off control of a switch inserted between the external device and a power source that supplies power to the external device If an antenna (such as an antenna) is provided, an embedding hole for embedding an embedding type switch, which is a kind of embedding type wiring apparatus, can be formed in a construction material such as an indoor wall, The virtual switch 440 can be provided by installing the display unit 410 on the wall surface 460 formed of the surface of the construction material without providing the preceding wiring for constructing the wiring device on the back of the wall or the like. In installing the display unit 410 on the construction material, for example, the display unit 410 may be attached to the construction material with a pressure-sensitive adhesive or the like previously provided on the back surface side.

また、検知用光源401、表示用光源401、光検出部404などの配置は、図9(a)
の例に限らず、図11(a)のような配置でもよい。なお、図11に関して、(a)中の一点鎖線は光軸を示し、(b)中の実線の矢印は、検知用光源401から出射された検知用光ビームLB1の検知対象空間405への進行経路を示し、(c)中の実線の矢印は、被照射面410aで反射された検知用光ビームLB1の進行経路を示し、(d)中の実線の矢印は、表示用光源411から出射された光ビームLB2の被照射面410aまでの進行経路を示している。また、物体406は、特に人の手の指に限定するものではない。
Further, the arrangement of the detection light source 401, the display light source 401, the light detection unit 404, and the like is shown in FIG.
The arrangement shown in FIG. 11A is not limited to this example. 11A and 11B, the alternate long and short dash line in FIG. 11A indicates the optical axis, and the solid line arrow in FIG. 11B indicates that the detection light beam LB1 emitted from the detection light source 401 travels to the detection target space 405. The solid line arrow in (c) indicates the traveling path of the detection light beam LB1 reflected by the irradiated surface 410a, and the solid line arrow in (d) is emitted from the display light source 411. The traveling path of the light beam LB2 to the irradiated surface 410a is shown. Further, the object 406 is not particularly limited to the finger of a human hand.

10 外側フレーム部
12 第1の固定電極
21 ミラー面
22 第1の可動電極
23 可動フレーム部
24 ミラー部
26 第2の固定電極
27 第2の可動電極
401 光源
402 ハーフミラー
403 偏向器
404 光検出部
405 検知対象空間
406 物体
410a 被照射面
413 駆動部
414 タイミング管理部
415 信号処理部
415a 画像生成部
415b 物体抽出部
416 メモリ
450 走査点
LB1 光ビーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Outer frame part 12 1st fixed electrode 21 Mirror surface 22 1st movable electrode 23 Movable frame part 24 Mirror part 26 2nd fixed electrode 27 2nd movable electrode 401 Light source 402 Half mirror 403 Deflector 404 Photodetection part 405 Detection target space 406 Object 410a Irradiated surface 413 Drive unit 414 Timing management unit 415 Signal processing unit 415a Image generation unit 415b Object extraction unit 416 Memory 450 Scanning point LB1 Light beam

Claims (5)

光ビームを出射する光源と、前記光源から出射される前記光ビームを検知対象空間側へ反射させ前記光ビームを前記検知対象空間内にある平面状の被照射面上で二次元的に走査可能な偏向器と、前記偏向器を駆動する駆動信号を発生する駆動部と、前記偏向器で反射され前記検知対象空間側で反射された前記光ビームを受光し受光光量に応じた出力を発生する光検出部と、前記駆動信号に基づいて前記被照射面上の前記光ビームの離散的な走査点それぞれに対応するタイミングでタイミング信号を出力するタイミング管理部と、前記タイミング信号に基づいて前記光検出部の出力を信号処理する信号処理部と、前記光検出部の出力を記憶可能なメモリとを備え、前記信号処理部は、前記検知対象空間内に物体が存在しないときの前記被照射面上の前記光ビームの離散的な走査点それぞれに対応する前記タイミング信号に基づいて前記光検出部の出力をリファレンス信号として前記メモリに記憶させ、前記メモリに記憶されている前記リファレンス信号と前記リファレンス信号を前記メモリに記憶させた後の前記走査点それぞれに対応する前記タイミング信号に基づく前記光検出部の出力からなる検出信号との差分を前記走査点ごとの画素値とする画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部で生成された画像に基づいて前記検知対象空間に存在する前記物体を抽出する物体抽出部とを有することを特徴とするセンサ装置。   A light source that emits a light beam, and the light beam emitted from the light source can be reflected two-dimensionally on a planar irradiated surface in the detection target space by reflecting the light beam to the detection target space side. A deflector, a drive unit for generating a drive signal for driving the deflector, and the light beam reflected by the deflector and reflected on the detection target space side to generate an output corresponding to the amount of received light. A light detection unit; a timing management unit that outputs a timing signal at a timing corresponding to each of the discrete scanning points of the light beam on the irradiated surface based on the drive signal; and the light based on the timing signal. A signal processing unit that performs signal processing on the output of the detection unit; and a memory that can store the output of the light detection unit; and the signal processing unit includes the irradiated surface when no object is present in the detection target space. Based on the timing signal corresponding to each of the discrete scanning points of the light beam, the output of the light detection unit is stored in the memory as a reference signal, and the reference signal and the reference signal stored in the memory Image generation for generating an image with a difference between a detection signal composed of an output of the light detection unit based on the timing signal corresponding to each of the scanning points after the image is stored in the memory as a pixel value for each scanning point And an object extraction unit that extracts the object existing in the detection target space based on the image generated by the image generation unit. 前記タイミング管理部は、予め設定された時刻毎に、前記信号処理部に対して前記メモリの前記リファレンス信号の書き換えを指示することを特徴とする請求項1記載のセンサ装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the timing management unit instructs the signal processing unit to rewrite the reference signal of the memory at each preset time. 前記リファレンス信号の更新を指示するための操作部を備え、前記タイミング管理部は、前記操作部から指示信号を受けると、前記信号処理部に対して前記メモリに記憶されている前記リファレンス信号の書き換えを指示することを特徴とする請求項1記載のセンサ装置。   An operation unit for instructing to update the reference signal is provided, and the timing management unit rewrites the reference signal stored in the memory with respect to the signal processing unit when receiving the instruction signal from the operation unit. The sensor device according to claim 1, wherein: 前記偏向器は、外側フレーム部と、前記外側フレーム部の内側に配置され一対の第1の捩ればね部を介して前記外側フレーム部により支持された可動フレーム部と、前記可動フレーム部の内側に位置し前記第1の捩ればね部の並設方向に直交する方向に並設された一対の第2の捩ればね部を介して前記可動フレーム部に支持され前記光ビームを反射するミラー面が形成されたミラー部と、前記外側フレーム部において前記可動フレーム部側に設けられた第1の固定電極と、前記可動フレーム部において前記外側フレーム部側に設けられた第1の可動電極と、前記可動フレーム部において前記ミラー部側に設けられた第2の固定電極と、前記ミラー部において前記可動フレーム部側に設けられた第2の可動電極とを有し、前記駆動部は、前記光ビームが水平方向に走査されるように前記第1の可動電極・前記第1の固定電極間と前記第2の可動電極・前記第2の固定電極間との一方に第1の駆動周波数の駆動電圧を印加する水平駆動回路と、前記光ビームが垂直方向に走査されるように前記第1の可動電極・前記第1の固定電極間と前記第2の可動電極・前記第2の固定電極間との他方に第2の駆動周波数の駆動電圧を印加する垂直駆動回路とを有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のセンサ装置。   The deflector includes an outer frame portion, a movable frame portion disposed inside the outer frame portion and supported by the outer frame portion via a pair of first twisted spring portions, and an inner side of the movable frame portion. A mirror surface is formed which is supported by the movable frame portion and reflects the light beam via a pair of second twisted springs arranged in a direction perpendicular to the parallel direction of the first twisted springs. A mirror portion, a first fixed electrode provided on the movable frame portion side in the outer frame portion, a first movable electrode provided on the outer frame portion side in the movable frame portion, and the movable A second fixed electrode provided on the mirror part side in the frame part; and a second movable electrode provided on the movable frame part side in the mirror part; and The first drive frequency is applied to one of the first movable electrode and the first fixed electrode and between the second movable electrode and the second fixed electrode so that the scanning line is scanned in the horizontal direction. A horizontal driving circuit for applying a driving voltage; and between the first movable electrode and the first fixed electrode, and the second movable electrode and the second fixed electrode so that the light beam is scanned in a vertical direction. 4. The sensor device according to claim 1, further comprising: a vertical drive circuit that applies a drive voltage having a second drive frequency to the other side of the gap. 5. 前記光源と前記偏向器との間に前記光ビームを反射および透過するハーフミラーを備え、前記光源・前記偏向器間の光軸と、前記偏向器・前記光検出部間の光軸とを、前記偏向器・前記ハーフミラー間で一致させてあることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のセンサ装置。   A half mirror that reflects and transmits the light beam between the light source and the deflector, and an optical axis between the light source and the deflector, and an optical axis between the deflector and the light detection unit, The sensor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the deflector and the half mirror are made to coincide with each other.
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