JP2017068205A - 光走査モジュール、光走査制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ配線と駆動配線との間に生じるクロストークを低減可能な光走査モジュールを提供する。
【解決手段】本光走査モジュールは、ミラーを揺動させて入射光を走査する光走査装置と、前記光走査装置を搭載するパッケージと、を備えた光走査モジュールであって、前記光走査装置は、前記ミラーの振角を検出する変位センサを有し、前記変位センサに接続されるセンサ配線、及び前記ミラーを揺動させる駆動信号が通る駆動配線が前記光走査装置から前記パッケージ内に引き回され、前記センサ配線と前記駆動配線が形成される配線層は積層され、前記センサ配線と前記駆動配線とが各層の平面視において重複しないように配置され、同一配線層内の前記センサ配線と前記駆動配線とは、隣接する前記センサ配線と前記駆動配線との間にＧＮＤ配線が設けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、光走査モジュール、及び光走査制御装置に関する。

従来、ミラーを回転軸回りに回転させてレーザ光等の入射光を反射させる光走査装置をパッケージに搭載した光走査モジュールが知られている。この光走査モジュールには、ミラーが駆動され揺動している状態でミラーの振角を検出する変位センサが設けられており、変位センサの出力する信号に基づいてミラーの傾きが検出されミラーが駆動制御される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−２３５３１６号公報

しかしながら、上記の光走査モジュールにおいて、変位センサに接続されるセンサ配線と、ミラーを揺動させる駆動信号が通る駆動配線とは、パッケージ内等で複雑に引き回される場合があり、引き回し方によっては、センサ配線と駆動配線との間にクロストークが生じ、センサ配線からの信号を正確に検出できないおそれがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、センサ配線と駆動配線との間に生じるクロストークを低減可能な光走査モジュールを提供することを課題とする。

本光走査モジュール（４００）は、ミラー（３１０）を揺動させて入射光を走査する光走査装置（３０）と、前記光走査装置（３０）を搭載するパッケージ（４１０）と、を備えた光走査モジュール（４００）であって、前記光走査装置（３０）は、前記ミラー（３１０）の振角を検出する変位センサ（３９１、３９５、３９６）を有し、前記変位センサ（３９１、３９５、３９６）に接続されるセンサ配線（Ｐ_Ｓ）、及び前記ミラー（３１０）を揺動させる駆動信号が通る駆動配線（Ｐ_Ｄ）が前記光走査装置（３０）から前記パッケージ（４１０）内に引き回され、前記センサ配線（Ｐ_Ｓ）と前記駆動配線（Ｐ_Ｄ）が形成される配線層は積層され、前記センサ配線（Ｐ_Ｓ）と前記駆動配線（Ｐ_Ｄ）とが各層の平面視において重複しないように配置され、同一配線層内の前記センサ配線（Ｐ_Ｓ）と前記駆動配線（Ｐ_Ｄ）とは、隣接する前記センサ配線（Ｐ_Ｓ）と前記駆動配線（Ｐ_Ｄ）との間にＧＮＤ配線（Ｐ_Ｇ）が設けられることを要件とする。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

開示の技術によれば、センサ配線と駆動配線との間に生じるクロストークを低減可能な光走査モジュールを提供できる。

第１の実施の形態に係る光走査制御装置を例示するブロック図である。 光走査制御装置を構成する光走査装置を例示する平面図である。 光走査モジュールの電気配線について説明する斜視図である。 クロストークの抑制方法について説明する図（その１）である。 クロストークの抑制方法について説明する図（その２）である。 クロストークの実測について説明する図（その１）である。 クロストークの実測について説明する図（その２）である。 パッケージのＧＮＤ強化について説明する斜視図（その１）である。 パッケージのＧＮＤ強化について説明する斜視図（その２）である。 パッケージカバーに設けられる脱気口について説明する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る光走査制御装置を例示するブロック図である。図２は、光走査制御装置を構成する光走査装置を例示する平面図である。

（光走査制御装置の概略構成）
まず、図１及び図２を参照して、光走査制御装置１の概略構成について説明する。光走査制御装置１は、主要な構成要素として、回路部１０と、光源部２０と、光走査装置３０と、光学部４０と、スクリーン５０と、光量検出センサ６０とを有する。光走査制御装置１は、例えば、レーザ走査型プロジェクタである。

回路部１０は、光源部２０や光走査装置３０を制御する部分であり、例えば、システムコントローラ１１やＣＰＵ（Central Processing Unit）１２、各種駆動回路等により構成することができる。

光源部２０は、ＬＤモジュール２１と、温度制御部２２と、温度センサ２３と、減光フィルタ２４とを有する。

ＬＤモジュール２１は、電流値に応じて出射する光量が変化するレーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂや、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの夫々の直近の光量をモニタする光量検出センサ２１５等を備えている。レーザ２１１Ｒは、例えば、赤色半導体レーザであり、波長λＲ（例えば、６４０ｎｍ）の光を出射することができる。レーザ２１１Ｇは、例えば、緑色半導体レーザであり、波長λＧ（例えば、５３０ｎｍ）の光を出射することができる。レーザ２１１Ｂは、例えば、青色半導体レーザであり、波長λＢ（例えば、４４５ｎｍ）の光を出射することができる。光量検出センサ２１５としては、例えば、フォトダイオード等を用いることができる。光量検出センサ２１５は、減光フィルタ２４を通過前の光量を検出できる任意の位置に配置することができる。

温度制御部２２は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂを所定の温度に制御することができる。温度センサ２３は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの夫々の温度を検出することができる。温度制御部２２としては、例えば、ペルチェ素子を用いることができる。温度センサ２３としては、例えば、サーミスタを用いることができる。

減光フィルタ２４は、ミラー３１０の前段に配置され、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂから出射された光（合成後の光）が入射する。減光フィルタ２４は、スクリーン５０上の輝度を調整する機能を有する。減光フィルタ２４としては、ＮＤ（Neutral Density）フィルタや液晶素子、偏光フィルタ等を用いることができる。減光フィルタ２４は、例えば、入射光の光軸に対して傾けて挿入され、透過しない光（減光される光）は、減光フィルタ２４によって吸収若しくは反射される。

光走査装置３０は、例えば、圧電素子によりミラー３１０を駆動させるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）である。ミラー３１０は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂから出射された光（合成後の光）を反射させ、映像信号に応じて入射光を水平方向及び垂直方向の２次元に走査してスクリーン５０に結像させる走査手段として機能する。

具体的には、図２に示すように、光走査装置３０は、ミラー３１０と、ミラー支持部３２０と、捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂと、連結梁３４０Ａ及び３４０Ｂと、駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂと、可動枠３６０と、駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂと、固定枠３８０とを有する。又、駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂは、それぞれ駆動源３５１Ａ及び３５１Ｂを有する。又、駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂは、それぞれ駆動源３７１Ｒ及び３７１Ｌを有する。駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂ、駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂは、ミラー３１０を上下又は左右に揺動してレーザ光を走査するアクチュエータとして機能する。

ミラー支持部３２０には、ミラー３１０の円周に沿うようにスリット３２２が形成されている。スリット３２２により、ミラー支持部３２０を軽量化しつつ捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂによる捻れをミラー３１０へ伝達する際に発生する応力を緩和することができる。

光走査装置３０において、ミラー支持部３２０の表面にミラー３１０が支持され、ミラー支持部３２０は、両側にある捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂの端部に連結されている。捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂは、揺動軸を構成し、軸方向に延在してミラー支持部３２０を軸方向両側から支持している。捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂが捻れることにより、ミラー支持部３２０に支持されたミラー３１０が揺動し、ミラー３１０に照射された光の反射光を走査させる動作を行う。捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂは、それぞれが連結梁３４０Ａ及び３４０Ｂに連結支持され、駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂに連結されている。

駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂ、連結梁３４０Ａ及び３４０Ｂ、捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂ、ミラー支持部３２０及びミラー３１０は、可動枠３６０に取り囲まれている。駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂは、可動枠３６０にそれぞれの一方の側が支持されている。駆動梁３５０Ａの他方の側は内周側に延びて連結梁３４０Ａ及び３４０Ｂと連結している。駆動梁３５０Ｂの他方の側も同様に、内周側に延びて連結梁３４０Ａ及び３４０Ｂと連結している。

駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂは、捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂと直交する方向に、ミラー３１０及びミラー支持部３２０を挟むように、対をなして設けられている。駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂの表面には、駆動源３５１Ａ及び３５１Ｂがそれぞれ形成されている。駆動源３５１Ａ及び３５１Ｂは、駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂの表面上に下部電極、圧電膜（ＰＺＴ膜等）、及び上部電極が順次積層された構造の圧電素子である。駆動源３５１Ａ及び３５１Ｂは、上部電極と下部電極に印加する駆動電圧の極性に応じて伸長したり縮小したりする。

このため、駆動梁３５０Ａと駆動梁３５０Ｂとで異なる位相の駆動電圧を交互に印加すれば、ミラー３１０の左側と右側で駆動梁３５０Ａと駆動梁３５０Ｂとが上下反対側に交互に振動する。これにより、捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂを揺動軸又は回転軸として、ミラー３１０を軸周りに揺動させることができる。ミラー３１０が捻れ梁３３０Ａ及び３３０Ｂの軸周りに揺動する方向を、以後、水平方向と呼ぶ。例えば駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂによる水平駆動には、共振振動が用いられ、高速にミラー３１０を揺動駆動することができる。

このように、駆動梁３５０Ａ及び３５０Ｂは、ミラー３１０を水平方向に揺動する水平駆動源である駆動源３５１Ａ及び３５１Ｂを備えた水平駆動梁である。

又、可動枠３６０の外部には、駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂの一端が連結されている。駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂは、ミラー３１０を中心として点対称な位置で可動枠３６０と連結され、可動枠３６０を左右両側から挟むように、対をなして設けられている。駆動梁３７０Ａは、駆動梁３５０Ａと平行に延在する梁が、隣接する梁と端部で連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。そして、駆動梁３７０Ａの他端は、固定枠３８０の内側に連結されている。駆動梁３７０Ｂも同様に、駆動梁３５０Ｂと平行に延在する梁が、隣接する梁と端部で連結され、全体としてジグザグ状の形状を有する。そして駆動梁３７０Ｂの他端は、固定枠３８０の内側に連結されている。

駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂの表面には、それぞれ曲線部を含まない矩形単位毎に駆動源３７１Ｒ及び３７１Ｌが形成されている。駆動源３７１Ｒ及び３７１Ｌは、駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂの表面上に下部電極、圧電膜、及び上部電極が順次積層された構造の圧電素子である。

駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂは、矩形単位毎に隣接している駆動源３７１Ｒ及び３７１Ｌ同士で、異なる極性の駆動電圧を印加することにより、隣接する矩形梁を上下反対方向に反らせ、各矩形梁の上下動の蓄積を可動枠３６０に伝達する。駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂは、この動作により、平行方向と直交する方向である垂直方向にミラー３１０を揺動させる。例えば駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂによる垂直駆動には、非共振振動を用いることができる。

例えば、駆動源３７１Ｒは、可動枠３６０側から右側に向かって並ぶ駆動源３７１ＡＲ、３７１ＢＲ、３７１ＣＲ、３７１ＤＲ、３７１ＥＲ及び３７１ＦＲを含む。又、駆動源３７１Ｌは、可動枠３６０側から左側に向かって並ぶ駆動源３７１ＡＬ、３７１ＢＬ、３７１ＣＬ、３７１ＤＬ、３７１ＥＬ及び３７１ＦＬを含む。この場合、駆動源３７１ＡＲ、３７１ＢＬ、３７１ＣＲ、３７１ＤＬ、３７１ＥＲ、３７１ＦＬを同波形、駆動源３７１ＢＲ、３７１ＡＬ、３７１ＤＲ、３７１ＣＬ、３７１ＦＲ、３７１ＥＬを前者と位相の異なる同波形で駆動することで垂直方向へ揺動することができる。

このように、駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂは、ミラー３１０を垂直方向に揺動する垂直駆動源である駆動源３７１Ｒ及び３７１Ｌを備えた垂直駆動梁である。

駆動源３５１Ａの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠３８０に設けられた端子群ＴＡに含まれる所定の端子と接続されている。又、駆動源３５１Ｂの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠３８０に設けられた端子群ＴＢに含まれる所定の端子と接続されている。又、駆動源３７１Ｒの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠３８０に設けられた端子群ＴＡに含まれる所定の端子と接続されている。又、駆動源３７１Ｌの上部電極及び下部電極に駆動電圧を印加する駆動配線は、固定枠３８０に設けられた端子群ＴＢに含まれる所定の端子と接続されている。

光走査装置３０は、駆動源３５１Ａ及び３５１Ｂに駆動電圧が印加されてミラー３１０が水平方向に揺動している状態におけるミラー３１０の水平方向の傾き具合（水平方向の振角）を検出する水平変位センサ３９１を備えている。

光走査装置３０は、駆動源３７１Ｒ及び３７１Ｌに駆動電圧が印加されてミラー３１０が垂直方向に揺動している状態におけるミラー３１０の垂直方向の傾き具合（垂直方向の振角）を検出する垂直変位センサ３９５及び３９６を備えている。

図１に戻り、光学部４０は、光走査装置３０に走査された光をスクリーン５０に投射するための光学系である。光走査装置３０から光学部４０に入射した光は、スクリーン５０に結像し、スクリーン５０に映像信号に応じた画像が描画される。

スクリーン５０は、スペックルと呼ばれる粒状に見える画像のノイズを除去するため、例えば、マイクロレンズアレイを備えている。この場合、マイクロレンズアレイを構成する各マイクロレンズは、ディスプレイの画素に相当し、照射されるレーザビームはマイクロレンズのサイズに比べて等しいか、より小さいことが望ましい。

光量検出センサ６０は、減光フィルタ２４を通過後の光量を検出できる任意の位置に配置することができる。光量検出センサ６０は、減光フィルタ２４を通過後のレーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの夫々の光量を独立に検出可能である。光量検出センサ６０としては、例えば、１つ又は複数のフォトダイオード等を用いることができる。

（光走査制御装置の概略動作）
次に、光走査制御装置１の概略動作について説明する。制御手段であるシステムコントローラ１１は、例えば、センサ配線を通して得られた信号に基づいて駆動信号を生成する。ミラー駆動回路１４は、例えば、システムコントローラ１１が生成した駆動信号に基づいてミラー３１０を駆動する。

より詳しくは、システムコントローラ１１は、例えば、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６で得られるミラー３１０の水平方向及び垂直方向の傾きをバッファ回路１３を介してモニタし、ミラー駆動回路１４に角度制御信号を供給することができる。そして、ミラー駆動回路１４は、システムコントローラ１１からの角度制御信号に基づいて、駆動梁３５１及び３５２、駆動梁３７１及び３７２に所定の駆動信号を供給し、ミラー３１０を所定角度に駆動（走査）することができる。

又、システムコントローラ１１は、例えば、ディジタルの映像信号をレーザ駆動回路１５に供給することができる。そして、レーザ駆動回路１５は、システムコントローラ１１からの映像信号に基づいて、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂに所定の電流を供給する。これにより、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂが映像信号に応じて変調された赤色、緑色、及び青色の光を発し、これらを合成することでカラーの画像を形成することができる。

ＣＰＵ１２は、例えば、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの根元の出射光量を光量検出センサ２１５の出力によりモニタし、ＬＤモジュール２１に光量制御信号を供給することができる。レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂは、ＣＰＵ１２からの光量制御信号に基づいて、所定の出力（光量）になるように電流制御される。

なお、光量検出センサ２１５は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの出射光量を独立に検出する３つのセンサを含む構成とすることができる。或いは、光量検出センサ２１５は、１つのセンサのみから構成してもよい。この場合には、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂを順次発光させて、１つのセンサで順次検出することで、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの出射光量の制御が可能となる。

又、ＣＰＵ１２は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの温度を温度センサ２３の出力によりモニタし、温度制御回路１６に温度制御信号を供給することができる。そして、温度制御回路１６は、ＣＰＵ１２から温度制御信号に基づいて、温度制御部２２に所定の電流を供給する。これにより、温度制御部２２が加熱又は冷却され、各レーザが所定の温度になるように制御することができる。

光量検出センサ６０は、減光フィルタ２４を通過後の光量を検出する。前述のように、各レーザの光量調整を実施するための光量検出センサ２１５はＬＤモジュール２１の中に実装されており、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの根元の（減光フィルタ２４を通過前の）出射光量を検出している。しかしながら、光走査制御装置１で実際に表示される画像はスクリーン５０に結像した光によるので、根元のレーザ光量による調整では正しい調整ができない場合がある。

例えば、光路上に減光フィルタ２４を設けているので、減光フィルタ２４の特性によっては、期待通りの減光比が得られないことから、減光フィルタ２４を通過後の光量が期待通りにならない場合がある。又、減光フィルタ２４のＲ／Ｇ／Ｂ夫々の減光比にばらつきがある場合に至っては、減光フィルタ２４を通過後のホワイトバランスが崩れてしまうおそれがある。又、温度や経年劣化により、光走査装置３０の特性が変動する場合もある。このような問題は、光量検出センサ２１５により、光走査装置３０を通過前の光量を如何に精密に制御しても解決することはできない。

そこで、光走査制御装置１では、減光フィルタ２４を通過後の光量を検出する光量検出手段として、光量検出センサ６０を設けている。光量検出センサ６０の検出結果はＣＰＵ１２に入力され、ＣＰＵ１２は光量検出センサ６０で検出した光量に基づいて、各レーザの電流値を制御する光量制御信号をＬＤモジュール２１に供給することができる。

これにより、減光フィルタ２４の特性の変動を含めたレーザ光の光量を検出できるため、スクリーン５０に実際に表示される画像に対応した正確な光量制御を行うことが可能となる。なお、光量検出センサ６０は、レーザ２１１Ｒ、２１１Ｇ、及び２１１Ｂの夫々の光量を独立に検出可能であり、ＣＰＵ１２は、光量検出センサ６０で検出した夫々の光量に基づいて、夫々のレーザの電流値を制御すことができる。

（光走査モジュールの電気配線）
図３は、光走査モジュールの電気配線について説明する斜視図である。図３に示すように、光走査モジュール４００は、光走査装置３０と、パッケージ４１０と、コネクタ４５０と、基板４９０とを有している。光走査モジュール４００は、後述のように、パッケージカバー４２０やカバーガラス４３０等を有していてもよい（図８等参照）。

光走査モジュール４００において、光走査装置３０はパッケージ４１０に搭載され、パッケージ４１０はコネクタ４５０を介して基板４９０に接続されている。パッケージ４１０は、例えば、セラミックパッケージであり、パッケージ４１０内には積層配線（例えば、１０層程度の配線）が設けられている。なお、パッケージ４１０はセラミック以外の例えばプリント配線基板等でも良く、多層配線基板とできるものであれば基材は限定されない。

基板４９０は、例えば、フレキシブルプリント基板である。後述のセンサ配線Ｐ_Ｓ、駆動配線Ｐ_Ｄ、及びＧＮＤ配線Ｐ_Ｇは、光走査装置３０からパッケージ４１０内に引き回され、更に基板４９０内に引き回されている。

前述のように、システムコントローラ１１がミラー３１０の振れ角制御を行う際に、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６で得られるセンサ信号を用いる。又、これらのセンサ信号は、振れ角制御以外に、レーザの発光タイミング、リンギング制御、故障検出等に利用している。これら各制御を行うためには、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６のセンサ信号を正確に検出することが重要となる。

水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６のセンサ信号は光走査装置３０の端子群ＴＡ及びＴＢからパッケージ４１０の端子群ＴＣ及びＴＤに接続されている。そして、パッケージ４１０内の積層配線を通り、更にコネクタ４５０及び基板４９０の配線を通り端子群ＴＥに至る。又、ミラー３１０を駆動する水平駆動信号と垂直駆動信号も、センサ信号と同様に、光走査装置３０の端子群ＴＡ及びＴＢから端子群ＴＥに配線されている。

光走査装置３０から端子群ＴＥに至る配線中で、配線間の電気的クロストークが発生するとセンサ信号を正確に検出できなくなる。特に、水平駆動信号と水平変位センサ３９１との間、垂直駆動信号と垂直変位センサ３９５及び３９６との間でクロストークが発生すると、センサ出力からは本来のセンサ出力とクロストークによる信号出力が同一波形、同一周波数で同時に検出される。

そのため、ミラー３１０が故障し振れなくなっても電気的に断線していなければセンサ出力が検出されてしまう等の不具合が発生するおそれがある。特に積層配線を有するパッケージ４１０では、複数の配線が立体的に配置され電気的クロストークが発生し易いため、電気的クロストークの発生を防止する対策が必要となる。

上記の電気的クロストークは、配線間の相互キャパシタンスと相互インダクタンスに強く依存する。

相互キャパシタンスによるクロストークは、近接した配線同士が静電容量を持つとコンデンサとなり、一方に電荷があると線が直接接続されていなくても電荷が誘導され、もう一方の配線にも電荷が生じる現象である。この場合、クロストークの大きさは、相互静電容量と配線に印加した入力電圧によって決定される。そこで、本実施の形態では、相互キャパシタンスによるクロストークを抑制（低減）するために、パッケージ４１０の積層配線に関し、以下の対応を行っている。

すなわち、図４に示すように、積層配線の各層において、配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄとの間にＧＮＤ配線Ｐ_Ｇを挟むようにしている。又、配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄの周囲をＧＮＤ面（ＧＮＤ層）としている。これにより、配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄとの間に静電容量を持たせ難くすることができる。なお、図４において、配線Ｐ_Ｓは変位センサに接続されるセンサ配線であり、配線Ｐ_Ｄはミラー３１０を揺動させる駆動信号が通る駆動配線である（以降同様）。

又、積層配線の各層において、配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄとが形成されている配線層Ｌ1、Ｌ２の間に全面をＧＮＤとしたＧＮＤ面を有するＧＮＤ層ＬＧを挟むことが好ましい。つまり、配線の平面方向のみならず、垂直方向に関しても配線間にＧＮＤを挟むことが好ましい。これにより、配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄとは、配線間に設けられたＧＮＤ配線Ｐ_Ｇと、下層のＧＮＤ層ＬＧに設けられたＧＮＤ面によって囲われることとなり、静電容量を持たせ難くすることができる。なお、上述ではＧＮＤ層ＬＧの一層全面をＧＮＤ層としたが、配線層Ｌ１、Ｌ２の配線の真下に配線Ｐ_Ｓ、Ｐ_Ｄに沿うようにしてＧＮＤ配線Ｐ_Ｇを設けてもよい。つまり、ＧＮＤ配線Ｐ_Ｇは面状でなく、線状としてもよい。

相互インダクタンスによるクロストークは、各配線に流れる電流が時間的に変化することで電磁誘導により磁場が発生し、更にその磁場により起電力が生じる現象である。この場合、クロストークの大きさは、電流の時間的変化量と電流量によって決定される。そこで、本実施の形態では、相互インダクタンスによるクロストークを抑制（低減）するために、パッケージ４１０の積層配線に関し、以下の対応を行っている。

すなわち、図５（ａ）の平面図に示すように、積層配線の各層において、任意の層に配置された配線Ｐ_Ｓと、配線Ｐ_Ｓの上側又は下側に隣接する層に配置された配線Ｐ_Ｄとが、平面視において重複しないように配置している。配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄとを平面視した場合の距離Ｌは、最低でも配線１本分以上（例えば、０．０５ｍｍ以上）とし、可能な限り距離Ｌを離すことが好ましい。

又、図５（ｂ）の平面図に示すように、配線同士（配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄ）が交差する場合は、交差角を鋭角にせず、できる限り直交させることが好ましい。電磁誘導による起電力の発生を低減するためである。又、配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄが同一層に配置される場合には、配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄとを平行にしないことが好ましい。又、配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄが異なる層に配置される場合にも、配線Ｐ_Ｓと配線Ｐ_Ｄとを平行にしないことが好ましい。

以上、図４及び図５では、パッケージ４１０の積層配線について説明したが、基板４９０の配線についても同様の対応をすることが好ましい。クロストークを一層低減するためである。

（クロストークの検討）
次に、図３〜図５を用いて説明したクロストークの抑制についての検討を行った。なお、ここでは、水平センサ信号をＨ_ＳＥＮＳ、垂直センサ信号をＶ_ＳＥＮＳ、水平駆動信号をＨ_ＤＲＶ、垂直駆動信号をＶ_ＤＲＶと称する。

具体的には、Ｈ_ＤＲＶとＨ_ＳＥＮＳとの間、Ｈ_ＤＲＶとＶ_ＳＥＮＳとの間、Ｖ_ＤＲＶとＨ_ＳＥＮＳとの間、Ｖ_ＤＲＶとＶ_ＳＥＮＳとの間について、相互キャパシタンス及び相互インダクタンスのシミュレーションを行った。結果を表１及び表２に示す。

なお、パッケージ４１０では図４及び図５を考慮した配線設計がなされており、従来パッケージでは図４及び図５を考慮した配線設計がなされていない（以降同様）。つまり、従来パッケージでは、各層内の配線間や上下層間にＧＮＤが設けられていなく、上下層間で配線が重なっている部分や鋭角に交差している部分が存在している。

表１及び表２に示すように、パッケージ４１０では、従来パッケージに比べて、相互キャパシタンス及び相互インダクタンスが低減していることがわかる。特に、相互キャパシタンスは大幅に低減している。

次に、図６のように、パッケージ４１０に光走査装置３０が搭載されていない状態で、Ｈ_ＤＲＶに所定電圧を印加した場合のＨ_ＳＥＮＳへのクロストーク、Ｖ_ＤＲＶに所定電圧を印加した場合のＶ_ＳＥＮＳへのクロストークを実測した。結果を表３に示す。

表３に示すように、パッケージ４１０では、従来パッケージに比べて、水平側で７５％、垂直側で８４％のクロストーク改善が確認できた。

次に、図３のようにパッケージ４１０に光走査装置３０が搭載された状態で、Ｈ_ＤＲＶに所定電圧を印加した場合のＨ_ＳＥＮＳへのクロストーク、Ｖ_ＤＲＶに所定電圧を印加した場合のＶ_ＳＥＮＳへのクロストークを実測した。結果を図７に示す。なお、図７（ａ）が従来パッケージ、図７（ｂ）がパッケージ４１０である。

図７（ａ）に示すように、従来パッケージでは、Ｖ_ＳＥＮＳの波形がＶ_ＤＲＶの波形と同位相になっている。光走査装置３０の構造上、本来であれば、Ｖ_ＳＥＮＳの波形とＶ_ＤＲＶの波形とは位相が１８０度反転するはずであるが、Ｖ_ＤＲＶからＶ_ＳＥＮＳへのクロストークが大きいため同位相となっている。

これに対して、図７（ｂ）に示すように、パッケージ４１０では、Ｖ_ＳＥＮＳの波形とＶ_ＤＲＶの波形とは理論通りに位相が１８０度反転し、Ｖ_ＳＥＮＳにはミラー３１０の駆動状態を反映した本来のセンサ波形が出力されていることがわかる。

このように、光走査モジュール４００では、センサ配線と駆動配線とが積層配線される場合には、センサ配線と駆動配線とが平面視において重複しないように配置される。又、センサ配線と駆動配線とが同一層内に配線される場合には、隣接するセンサ配線と駆動配線との間にＧＮＤ配線が設けられる。これらにより、センサ配線と駆動配線との間に生じるクロストークを低減することが可能となり、センサ配線からの信号を正確に検出することができる。

又、光走査モジュール４００において、センサ配線と駆動配線とが積層配線される場合には、上下に隣接するセンサ配線と駆動配線との間にＧＮＤ配線が設けられることが好ましい。又、上下に隣接するセンサ配線と駆動配線とが交差する場合には、両者が直交するように配置することが好ましい。これにより、センサ配線と駆動配線との間に生じるクロストークを一層低減することが可能となり、センサ配線からの信号を一層正確に検出することができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、ＧＮＤを強化する例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図８は、パッケージのＧＮＤ強化について説明する斜視図（その１）である。図８に示すように、光走査モジュール４００において、光走査装置３０を覆うように、パッケージ４１０上にパッケージカバー４２０が設けられている。なお、図８では、光走査装置３０はパッケージカバー４２０に覆われているため、視認できない。

パッケージカバー４２０の略中央部には光走査装置３０のミラー３１０の近傍を露出する開口部が設けられており、開口部を覆うように入射光及び出射光を透過するカバーガラス４３０が設けられている。

又、パッケージ４１０の光走査装置３０を搭載する側の表面の外縁部において、パッケージカバー４２０から露出する位置に、ＧＮＤ配線Ｐ_Ｇが設けられ、外部接続可能とされている。ＧＮＤ配線Ｐ_Ｇは、パッケージ４１０内のＧＮＤ配線からパッケージ４１０の表面に引き回されている。なお、ＧＮＤ配線Ｐ_Ｇの個数は１つでも複数でもよいが、ここでは一例として、パッケージ４１０の光走査装置３０を搭載する側の表面の４隅に１つずつ設けている。

図９は、パッケージのＧＮＤ強化について説明する斜視図（その２）である。図９（ａ）に示すように、パッケージ４１０は、ＧＮＤ配線Ｐ_Ｇ側を筐体６００側に向けて、ホールドピン７００（固定部材）により筐体６００に固定されている。なお、カバーガラス４３０を備えたパッケージカバー４２０は、筐体６００に設けられた開口部から反対面側に露出しており、光走査装置３０への光の入出射が可能とされている。

図９（ｂ）はパッケージ４１０を筐体６００（図９（ｂ）では図示せず）に取り付ける様子を示している。図９（ｂ）に示すように、ホールドピン７００は、大径の円柱状部分の先端に小径の円柱状部分が略同心的に設けられた構造である。

パッケージ４１０を筐体６００に押し当てた状態で、パッケージ４１０の側面に設けた略Ｖ字状の溝４１０ｘに、ホールドピン７００の大径の円柱状部分の側面を接触させ、小径の円柱状部分を筐体６００に設けられた穴に挿入して固定する。この際、穴を大きめに形成しておき、ホールドピン７００の位置を左右に動かすことで、筐体６００に対するパッケージ４１０の位置調整（すなわちミラー３１０の位置調整）を行うことができる。

筐体６００は、金属又は表面に金属がコーティングされた絶縁体からなり、ＧＮＤ電位とされている。パッケージ４１０を筐体６００に取り付けたときに、ＧＮＤ配線Ｐ_Ｇと筐体６００の表面とが物理的に接触し、両者（両ＧＮＤ）は電気的に接続される。筐体６００は安定したＧＮＤであるため、ＧＮＤ配線Ｐ_Ｇ及びそれに接続されたパッケージ４１０内のＧＮＤが強化される。従って、第１の実施の形態で説明した相互キャパシタンスによるクロストーク抑制方法に加え、第２の実施の形態で説明したＧＮＤ強化を行うことにより、より一層、相互キャパシタンスによるクロストークを抑制することができる。

なお、図１０（ａ）に示すように、パッケージカバー４２０には脱気口４２０ｘが設けられており、脱気口４２０ｘには紫外線硬化樹脂等が充填されて塞がれている。なお、図１０（ｂ）は、紫外線硬化樹脂等が充填される前の脱気口４２０ｘを拡大して示している。脱気口４２０ｘを設けた理由は以下の通りである。

図１０（ａ）の構造は、例えば、パッケージカバー４２０にカバーガラス４３０を接着後、カバーガラス４３０を備えたパッケージカバー４２０をパッケージ４１０に熱硬化接着剤で硬化することにより作製できる。

しかし、熱硬化接着剤で硬化する際、カバーガラス４３０を備えたパッケージカバー４２０とパッケージ４１０とで封止された封止空間内の気体が膨張し、パッケージカバー４２０が浮いた状態で接着剤が硬化するおそれがある。

パッケージカバー４２０が浮いた状態で接着剤が硬化すると、封止空間内が密閉できずに封止空間内に空気中の塵が入り込む。この場合、ミラー３１０は高速で駆動されるため、空気中の塵がミラー３１０の表面に衝突しミラー３１０が汚れるおそれがある。この汚れを防ぐためには、クリーンな気体で封止する必要がある。

そこで、パッケージカバー４２０に脱気口４２０ｘを設ける。これにより、熱硬化接着剤で硬化する際、封止空間内の膨張した気体を脱気口４２０ｘから逃がすことができる。そして、熱硬化接着剤が硬化した後、常温中で改めて脱気口４２０ｘを紫外線硬化樹脂等で塞ぐことにより、パッケージカバー４２０が浮いていない状態で確実に封止を行うことが可能となる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記の実施の形態では、本発明に係る光走査制御装置をレーザ走査型プロジェクタに適用する例を示した。しかし、これは一例であり、本発明に係る光走査制御装置は、スクリーンに画像を表示する様々な機器に適用可能である。このような機器としては、例えば、車載用のヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、レーザプリンタ、レーザ走査型脱毛器、レーザヘッドランプ、レーザーレーダ等を挙げることができる。

１ 光走査制御装置
１０ 回路部
１１ システムコントローラ
１２ ＣＰＵ
１３ バッファ回路
１４ ミラー駆動回路
１５ レーザ駆動回路
１６ 温度制御回路
２０ 光源部
２１ ＬＤモジュール
２２ 温度制御部
２３ 温度センサ
２４ 減光フィルタ
３０ 光走査装置
４０ 光学部
５０ スクリーン
６０ 光量検出センサ
２１１Ｒ、２１１Ｇ、２１１Ｂ レーザ
２１５ 光量検出センサ
３１０ ミラー
３２０ ミラー支持部
３２２ スリット
３３０Ａ、３３０Ｂ 捻れ梁
３４０Ａ、３４０Ｂ 連結梁
３５０Ａ、３５０Ｂ、３７０Ａ、３７０Ｂ 駆動梁
３５１Ａ、３５１Ｂ、３７１Ｒ、３７１Ｌ 駆動源
３６０ 可動枠
３８０ 固定枠
３９１ 水平変位センサ
３９２、３９３、３９４ ダミーセンサ
３９５、３９６ 垂直変位センサ
４００ 光走査モジュール
４１０ パッケージ
４１０ｘ 溝
４２０ パッケージカバー
４２０ｘ 脱気口
４３０ カバーガラス
４５０ コネクタ
４９０ 基板
６００ 筐体
７００ ホールドピン

Claims (6)

1. ミラーを揺動させて入射光を走査する光走査装置と、前記光走査装置を搭載するパッケージと、を備えた光走査モジュールであって、
   前記光走査装置は、前記ミラーの振角を検出する変位センサを有し、
   前記変位センサに接続されるセンサ配線、及び前記ミラーを揺動させる駆動信号が通る駆動配線が前記光走査装置から前記パッケージ内に引き回され、
   前記センサ配線と前記駆動配線が形成される配線層は積層され、
   前記センサ配線と前記駆動配線とが各層の平面視において重複しないように配置され、
   同一配線層内の前記センサ配線と前記駆動配線とは、隣接する前記センサ配線と前記駆動配線との間にＧＮＤ配線が設けられることを特徴とする光走査モジュール。
2. 前記配線層は、上層又は下層にＧＮＤ層が設けられることを特徴とする請求項１に記載の光走査モジュール。
3. 前記配線層は、上層又は下層にセンサ配線と前記駆動配線に沿うようにＧＮＤ配線が設けられることを特徴とする請求項１に記載の光走査モジュール。
4. 上下に隣接する前記センサ配線と前記駆動配線とが交差する場合には、両者が直交するように配置することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査モジュール。
5. 前記ＧＮＤ配線は、前記パッケージ内から前記パッケージの表面に引き回されて前記表面から露出し、外部接続可能とされていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査モジュール。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の光走査モジュールと、
   前記センサ配線を通して得られた信号に基づいて前記駆動信号を生成する制御手段と、
   前記制御手段が生成した前記駆動信号に基づいて前記ミラーを駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする光走査制御装置。