JP2017227754A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最大角度以外のミラーの走査角度を検出することができ、製造工程が複雑になることを防止でき、また、装置全体の構成を小型化することができる等の効果が得られる【解決手段】本実施形態の光走査装置は、レーザ光を出射するレーザ光源（２４）と、レーザ光を反射して被走査面を走査するミラー（７）が設けられたＭＥＭＳスキャナ（４）と、ミラー（７）の反射面に設けられた透過型回折格子（８）と、レーザ光が前記透過型回折格子（８）を通ることにより発生する０次以外の透過回折光を受光する受光素子（６）と、受光素子（６）から出力される受光信号に基づいて前記レーザ光の走査角度を推定する角度推定部（２８）とを備えたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光により被走査面を走査する光走査装置に関する。

ＨＵＤ（Head-Up Display）やＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）には、光学デバイスとしてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）スキャナが使用されている。ＭＥＭＳスキャナは、レーザ光を反射させるミラーを高速で揺動させることにより、レーザ光を偏向する、即ち、レーザ光により被走査面を走査する。ミラーの走査角を検出する装置としては、例えば特許文献１、２に記載された装置が知られている。

特許文献１の装置では、ミラーを覆うカバーガラスの内面に反射材を設け、ミラーに隣接して受光素子を配設し、ミラーで走査されたレーザ光を上記反射材により反射させ、その反射光を上記受光素子で検出することにより、ミラーの走査角を推定している。

また、特許文献２の装置では、ミラーの反射面に反射型回折格子を設け、受光素子アレイをガラスカバーの内面に配設することにより、ミラーの走査角の変化による１次反射回折光の変化を受光素子アレイで検出し、ミラーの走査角を推定している。

特開２０１５−１４８６５４号公報 特開２０１１−１１８１７８号公報

しかし、特許文献１の装置の場合、ミラーの走査角の最大角度しか検出することができない。また、受光素子をミラーに隣接して配設する構成であるため、装置全体の構成が大型化するという不具合もある。

また、特許文献２の装置では、カバーガラスの内面に受光素子を実装する必要があるため、ＷＬＰ（Wafer Level Package）等の特殊な実装方法を採用しなければならず、製造工程が複雑化する。また、特許文献２の装置では、反射型回折格子を用いているため、０次光を走査光に使用し、１次光を走査角の推定に使用しているが、１次光は、走査角によっては斜め方向に反射する反射光となるため、受光素子を斜め方向に沿って配設する必要があり、装置全体の構成が大型化したり、受光素子及び反射型回折格子の形成時の位置合わせが複雑になるという不具合がある。

本発明の目的は、最大角度以外のミラーの走査角度を検出することができ、製造工程が複雑になることを防止でき、また、装置全体の構成を小型化することができる等の効果が得られる光走査装置を提供することにある。

請求項１の発明は、レーザ光を出射するレーザ光源（２４）と、前記レーザ光を反射して被走査面を走査するミラー（７）が設けられたＭＥＭＳスキャナ（４）と、前記ミラー（７）の反射面に設けられた透過型回折格子（８）と、前記レーザ光が前記透過型回折格子（８）を通ることにより発生する０次以外の透過回折光を受光する受光素子（６）と、記受光素子（６）から出力される受光信号に基づいて前記レーザ光の走査角度を推定する角度推定部（２８）とを備えた光走査装置である。

第１実施形態を示す光走査装置の縦断面図 ＭＥＭＳスキャナ、配線基板、受光素子の分解斜視図 ＭＥＭＳスキャナの上面図 光走査装置のブロック図 走査角度の推定制御を説明する図 センサアドレスと走査角度の対応関係を説明する図 角度対応データテーブルの例を示す図 走査角度推定制御のフローチャート イメージセンサを説明する図 第２実施形態を示すもので、（ａ）はミラーの上面図、（ｂ）はレーザ光の強度分布を説明する図 第３実施形態を示すレーザ光の出力強度検出制御のフローチャート 第４実施形態を示すもので、ＭＥＭＳスキャナ、配線基板及び受光素子の縦断面図 第５実施形態を示すもので、ＭＥＭＳスキャナ、配線基板及び受光素子の縦断面図 第６実施形態を示すもので、ＭＥＭＳスキャナ、配線基板及び受光素子の縦断面図 第７実施形態を示すもので、ＭＥＭＳスキャナ、配線基板及び受光素子の縦断面図

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１ないし図９を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の光走査装置の装置本体１は、矩形容器状のパッケージ２と、このパッケージ２の上面開口部を閉塞する透明なカバーガラス３とから構成されている。パッケージ２の内部には、ＭＥＭＳスキャナ４と、配線基板５と、受光素子６とがこの順に上から下へ積層されて収容されている。

ＭＥＭＳスキャナ４は、図２にも示すように、矩形薄板状の半導体チップ（例えばシリコンチップ）で構成されている。ＭＥＭＳスキャナ４は、ミラー７（例えばＭＥＭＳミラー）を含み、配線基板５の上面に実装されている。ミラー７は、図１に示すように、カバーガラス３を透過したレーザ光Ａの光路上に反射面が位置するように、パッケージ２に対して、互いに直交する第１軸Ｄ１及び第２軸Ｄ２周りに独立に揺動可能に支持されている（図３参照）。ＭＥＭＳスキャナ４は、ミラー７を第１軸Ｄ１及び第２軸Ｄ２周りに独立に揺動させることでミラー７に入射されたレーザ光Ａを２次元的に偏向する。即ち、ＭＥＭＳスキャナ４は、レーザ光源２４（図４参照）からのレーザ光Ａを被走査面Ｆ（図４参照）に導く走査光学系を構成する。

ミラー７におけるレーザ光Ａを反射させる部分、即ち、反射面には、透過型回折格子８が形成されている。透過型回折格子８は、図１に示すように、ミラー７に照射されるレーザ光Ａの一部をミラー７の裏面側へ透過させると共に、透過回折光Ｂ０、Ｂ±１、…を発生させる。透過回折光Ｂ０は、０次の透過回折光（即ち、ｎ＝０の透過回折光）であり、透過回折光Ｂ１は、１次の透過回折光（即ち、ｎ＝１の透過回折光）であり、透過回折光Ｂ２、…は、２次以降の透過回折光（即ち、ｎ≧２以降の透過回折光）である。透過回折光Ｂ−１は、−１次の透過回折光（即ち、ｎ＝−１の透過回折光）であり、透過回折光Ｂ−２、…は、−２次以降の透過回折光（即ち、ｎ≦−２以降の透過回折光）である。

そして、ＭＥＭＳスキャナ４は、パッケージ２（即ち、本体装置１）の密閉された内部空間に収容されて封止されており、ダストや湿気から保護されている。パッケージ２の内部空間は、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の不活性ガスが充填され、もしくは真空にされている。ＭＥＭＳスキャナ４は、小型のＭＥＭＳミラー７を高速で機械的に揺動させることにより、レーザ光を偏向（即ち、走査）する。

配線基板５は、ＭＥＭＳスキャナ４のミラー７が揺動する空間部を形成するためのスペーサとしての機能を有する。配線基板５には、ミラー７が揺動する空間部形成用の矩形状の開口部５ａが形成されている。配線基板５の上面には、ＭＥＭＳスキャナ４が例えば半田付けにより実装されており、配線基板５の下面には、受光素子６が例えば半田付けにより実装されている。配線基板５の上面または下面には、ＭＥＭＳスキャナ４及び受光素子６に接続される種々の配線パターンや制御回路（例えば図４に示す制御回路２３の少なくとも一部）等が形成されている。配線基板５の配線パターンとＭＥＭＳスキャナ４の配線パターン（例えばランド）との間は、例えば貫通電極、ワイヤボンディング、バンプ等で接続されている。そして、配線基板５の配線パターンと受光素子６の配線パターン（例えばランド）との間は、例えば貫通電極、ワイヤボンディング、バンプ等で接続されている。尚、配線基板５は、例えばシリコン基板、セラミック基板、樹脂基板等で構成されている。

そして、配線基板５の周縁部には、図１に示すように、上記種々の配線パターンに接続される複数のリード端子９が設けられており、これらリード端子９はパッケージ２の側壁部を気密に貫通して外部へ突出するように構成されている。また、配線基板５は、パッケージ２内において、パッケージ２の内底部の周囲部に設けられた段部２ａ上に載置されて固定されている。

受光素子６は、矩形薄板状の半導体チップ（例えばシリコンチップ）で構成されている。受光素子６の上面におけるＭＥＭＳスキャナ４のミラー７の下方部分には、受光センサアレイ１０が配設されている。受光センサアレイ１０は、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光センサを例えば１次元アレイ状または２次元アレイ状に配設して構成されたものであり、例えばラインセンサやイメージセンサ等で構成されている。受光素子６のうちの受光センサアレイ１０が配設されていない部分には、図示しないセンサ回路（例えば受光センサアレイ１０からの出力信号を処理するための受光回路等）や制御回路（例えば図４に示す制御回路２３の少なくとも一部）等を設けることが好ましい。

次に、ＭＥＭＳスキャナ４について、図３を参照して説明する。ＭＥＭＳスキャナ４は、図３に示すように、Ｙ軸の＋側の面が反射面であるミラー７と、ミラー７をＸ軸に直交する第１軸Ｄ１（例えばＺ軸）周りに駆動する第１駆動部１１と、ミラー７及び第１駆動部１１をＸ軸に平行な第２軸Ｄ２周りに駆動する第２駆動部１２とを含む。

ＭＥＭＳスキャナ４では、一例として、ＭＥＭＳプロセスによって、各構成部が一体的に形成されている。ＭＥＭＳスキャナ４は、１枚のシリコン基板に切れ込みを入れて複数の可動部（弾性変形部）を形成し、各可動部に圧電部材を設けることで作成される。ミラー７の反射面には、例えばアルミニウム、金、銀等のが形成されている。更に、ミラー７の反射面には、例えば周期的なスリットを上記金属薄膜に形成することにより、透過型回折格子８（図２参照）が形成されている。この透過型回折格子８は、ミラー７に入射したレーザ光Ａの一部を透過させ、透過回折光Ｂ０、Ｂ±１、…を発生させる機能を有する。

第１駆動部１１は、一例として、ミラー７の第１軸方向の両端に設けられたトーションバー１３ａ、１３ｂと、トーションバー１３ａ、１３ｂの他端に中間部が連続し第２軸方向に延びる梁１４ａ、１４ｂと、梁１４ａ、１４ｂの両端に内縁部が連続する第１矩形枠部１５と、梁１４ａ、１４ｂに設けられた第１圧電部材１６、１７とを有する。

第１駆動部１１においては、２つの梁１３ａ、１４ｂに個別に設けられた２つの圧電部材１６、１７に逆位相の正弦波電圧を並行して（例えば同時に）印加することで、ミラー７を、第１軸Ｄ１周りに該正弦波電圧の周期で効率良く振動させることができる。例えば、正弦波電圧の周波数を約２０ｋＨｚ（各トーションバーの共振周波数）に設定すると、各トーションバーのねじれによる機械的共振を利用して、ミラー７を約２０ｋＨｚで振動させることができる。なお、ミラー７の振動中心からの最大振れ角は、±３０度程度とされている。

第２駆動部１２は、一例として、第１矩形枠部１５の左下の角部に一端が連続し、蛇行するように連続する複数の梁１８ａを含む蛇行部１９ａと、第１矩形枠部１５の右上の角部に一端が連続し、蛇行するように連続する複数の梁１８ｂを含む蛇行部１９ｂと、蛇行部１９ａの８つの梁１８ａに設けられた８つの第２圧電部材２０、２１と、蛇行部１９ｂの８つの梁１８ｂに設けられた８つの第２圧電部材２０、２１と、２つの蛇行部１９ａ、１９ｂの他端に内縁部が連続する第２矩形枠部２２とを有する。

第２駆動部１２においては、各蛇行部に設けられた８つの第２圧電部材のうちの奇数番目の４つの第２圧電部材２０と、偶数番目の４つの第２圧電部材２１とに、鋸波電圧及び逆鋸波電圧を並行して（例えば同時に）印加することで、該蛇行部の隣り合う２つの梁を第２軸Ｄ２周りの反対方向に撓ませて各梁の撓み量を累積させることで、ミラー７を、第２軸Ｄ２周りに該鋸波電圧の周期で効率良く（例えば低電圧で大きい振れ角で）振動させることができる。ここで、「鋸波電圧」とは、時間の経過につれ、徐々に高くなり、ピークに達すると、急激に低くなる電圧を意味する。「逆鋸波電圧」とは、時間の経過につれ、急激に高くなり、ピークに達すると、徐々に低くなる電圧を意味する。

尚、ここでは、圧電部材がシリコン基板の一面のみに設けられた場合を一例として説明したが、配線のレイアウトや圧電部材の作成上の自由度を向上させるため、シリコン基板の他面にのみ設けても良いし、シリコン基板の一面及び他面の双方に設けても良い。

ここで、第１軸Ｄ１周りに振動するミラー７に光が入射されると、反射光が第１軸Ｄ１周りにスキャン（偏向走査）される。また、第２軸Ｄ２周りに振動するミラー７に光が入射されると、反射光が第２軸Ｄ２周りにスキャン（偏向走査）される。そこで、被走査面Ｆに形成される画像の高精細化、面内均一化を図るために、ミラー７に入射される光を第１軸Ｄ１周りに直線的にスキャンし、その走査線を第２軸Ｄ２周りにスキャンすること、すなわちラスタスキャンを行うことができる。

また、図４に示すように、本実施形態の光走査装置は、制御回路２３と、レーザ光源２４と、ＭＥＭＳスキャナ４と、受光素子６とを備えている。制御回路２３は、光走査装置全体を制御する機能を有しており、レーザ制御部２５と、同期制御部２６と、スキャナ制御部２７と、角度推定部２８とを備えている。

レーザ制御部２５は、同期制御部２６から同期制御信号を受信し、受信した同期制御信号に基づいてレーザ光源２４を駆動制御する。これにより、レーザ光源２４から例えばパルス状のレーザ光Ａが発光され、ＭＥＭＳスキャナ４のミラー７に照射される。同期制御部２６は、スキャナ制御部２７からＭＥＭＳスキャナ４の駆動制御信号を受信し、受信した駆動制御信号に基づいてレーザ光Ａの発光のタイミングとミラー７の揺動のタイミングの同期をとるための同期制御信号を生成し、生成した同期制御信号をレーザ制御部２５及びスキャナ制御部２７へ送信する。

スキャナ制御部２７は、同期制御部２６から同期制御信号を受信し、受信した同期制御信号に基づいてＭＥＭＳスキャナ４の第１駆動部１１及び第２駆動部１２を駆動制御する。これにより、ＭＥＭＳスキャナ４のミラー７が揺動され、揺動されたミラー７の反射面によって反射されたレーザ光Ａが被走査面Ｆ上において走査されるようになる。

そして、ミラー７の反射面に照射されたレーザ光Ａの一部が、ミラー７の反射面に設けられた透過型回折格子８を通過することにより、透過回折光Ｂ０、Ｂ±１、…が発生する。受光素子６の受光センサアレイ１０は、上記透過回折光Ｂ０、Ｂ±１、…を受光し、受光信号（例えばセンサアドレスの検出値のデータ）を角度推定部２８へ送信する。角度推定部２８は、受光素子６からの受光信号を入力し、入力した受光信号に基づいて、ＭＥＭＳスキャナ４のミラー７のスキャン角度、即ち、走査角度を推定する。そして、角度推定部２８は、推定した走査角度の情報をスキャナ制御部２７へ送信する。スキャナ制御部２７は、角度推定部２８からの推定した走査角度の情報に基づいてＭＥＭＳスキャナ４をフィードバック制御するように構成されている。

次に、角度推定部２８の走査角度の推定機能について、図５ないし図８を参照して説明する。尚、以下の説明では、ミラー７を第１軸Ｄ１周りに揺動させるときのミラー７の走査角度を推定する処理について説明しているが、ミラー７を第２軸Ｄ２周りに揺動させるときのミラー７の走査角度についても、同様にして推定することができる。

図５に示すように、ミラー７の走査角度をθｍとし、レーザ光Ａの入射角度をθinとし、ｎ次の透過回折光Ｂｎの角度をθout-nとすると、次の式が成立する。
θout-n＝ｓｉｎ^−１（ｎλ／ｄ−ｓｉｎ（９０−θin−θｍ））−θｍ
尚、ｄは透過型回折格子８のスリット幅、λはレーザ光Ａの波長、ｎは透過回折光の次数である。直線Ｖは、ミラー７の反射面に直交する直線である。

ｎ＝０、即ち、０次の透過回折光Ｂ０の角度θout-0は、走査角度θｍの大きさに関係なく一定値となる。
ｎ≠０のｎ次透過回折光Ｂｎの角度θout-nは、走査角度θｍが大きくなるほど、大きくなる。また、ｎ次透過回折光Ｂｎの間隔は、透過型回折格子８のスリット幅ｄが小さくなるほど、大きくなる。従って、例えばｎ＝１またはｎ＝−１の透過回折光の角度θout-1またはθout-(-1)を検出すれば、検出した角度θout-1またはθout-(-1)に基づいて走査角度θｍを推定することができる。

具体的には、ｎ＝１またはｎ＝−１のｎ次透過回折光Ｂｎを受光素子６の受光センサアレイ１０により検出したとき、その検出位置を、センサアドレスの検出データとする。そして、例えば光走査装置の工場出荷時に、ＭＥＭＳスキャナ４を実際に動作させて、ミラー７の走査角度を計測すると共に、その計測時の受光素子６のセンサアドレスを検出し、計測した走査角度と検出したセンサアドレスの検出データとを対応付けて、図７に示すような角度対応データテーブル２９を作成し、制御回路２３内のメモリ（例えば不揮発性メモリ）に記憶しておく。

例えば、図６（ａ）に示すように、ミラー７の走査角度の計測結果が３０度のとき、センサアドレスの検出データが（０）であり、図６（ｂ）に示すように、ミラー７の走査角度の計測結果が−３０度のとき、センサアドレスの検出データが（６０）であったとすると、図７に示す角度対応データテーブル２９を作成することができる。

ここで、受光素子６及び角度推定部２８による走査角度推定制御の一例を、図８のフローチャートに従って説明する。まず、図８のステップＳ１０においては、受光素子６の受光センサアレイ１０により例えば１次の透過回折光Ｂ１を受光し、センサアドレスを検出し、検出データをスキャナ制御部２７の角度推定部２８へ送信する。続いて、ステップＳ２０へ進み、角度推定部２８は、受光素子６から回折光の受光位置、即ち、センサアドレスの検出データを受信（即ち、取得）する。次いで、ステップＳ３０へ進み、角度推定部２８は、受信したセンサアドレスの検出データと図７に示す角度対応データテーブル２９とに基づいて、走査角度を推定する。そして、角度推定部２８は、推定した走査角度をスキャナ制御部２７へ送信する。

尚、図７に示す角度対応データテーブル２９は、ミラー７の第１軸Ｄ１周りの走査角度を推定するためのデータテーブルであり、受光素子６の受光センサアレイ１０としては、１次元センサ例えばラインセンサを用いている。

これに対して、受光素子６の受光センサアレイ１０として、図９に示すような２次元センサ例えばイメージセンサ３０を用いると、ミラー７の第１軸Ｄ１周り及び第２軸Ｄ２周りの走査角度を推定することができる。この場合、２次元センサ３０の図９中の左右方向の検出位置が、第１軸Ｄ１周りの走査角度に対応し、２次元センサ３０の図９中の上下方向の検出位置が、第２軸Ｄ２周りの走査角度に対応する。この構成の場合、２次元センサ３０による２次元の各検出位置と、ミラー７の第１軸Ｄ１周り及び第２軸Ｄ２周りの各走査角度とを対応付けた２次元の角度対応データテーブルを作成し、作成した２次元の角度対応データテーブルを制御回路２３のメモリに記憶しておくように構成することが好ましい。

このような構成の本実施形態の光走査装置は、レーザ光を出射するレーザ光源２４と、レーザ光Ａを反射して被走査面Ｆを走査するミラー７が設けられたＭＥＭＳスキャナ４と、ミラー７の反射面に設けられた透過型回折格子８と、レーザ光Ａが透過型回折格子８を通ることにより発生する０次以外の透過回折光を受光する受光素子６と、受光素子６から出力される受光信号に基づいてレーザ光Ａの走査角度を推定する角度推定部２８とを備えるように構成した。この構成によれば、最大角度以外のミラー７、即ち、レーザ光Ａの走査角度を検出することができると共に、製造工程が複雑になることを防止できる。また、上記構成においては、ミラー７の近くで受光センサアレイ１０により回折光を受光する構成としたので、回折光の広がりを抑えられることから、受光センサアレイ１０を小型化でき、また、光走査装置の横方向への面積増加を抑えることができる。

また、上記実施形態においては、ＭＥＭＳスキャナ４、配線基板５及び受光素子６を上下方向に積層する構成としたので、光走査装置の上下方向の体積増加を抑えることができる。また、上記実施形態においては、０次透過回折光Ｂ０は、常に同じ位置を照射す構成ろなるので、その位置を基準にして受光素子６の受光センサアレイ１０を走査方向と平行に配置すれば良いことから、位置合わせ作業が容易になる。

また、上記実施形態では、ＭＥＭＳスキャナ４と受光素子６との間に、スペーサとして配線基板５を設けたので、ＭＥＭＳスキャナ４のミラー７が揺動する空間部を確実に形成することができる。そして、配線基板５にＭＥＭＳスキャナ４及び受光素子６を例えば半田付けにより実装するように構成したので、実装の作業性を向上でき、電気的接続を簡素化できる。

また、上記実施形態では、ＭＥＭＳスキャナ４をシリコン基板で構成し、受光素子６をシリコン基板で構成し、配線基板５をシリコン基板で構成する構成としたので、３つの部材の熱膨張係数を同じに設定することができる。また、上記実施形態では、ミラー７を第１軸Ｄ１の周りに揺動するように設けると共に、ミラー７を第１軸Ｄ１に直交する第２軸Ｄ２の周りに揺動するように設け、角度推定部２８は、受光素子６のイメージセンサ３０から出力される受光信号に基づいて、レーザ光Ａの第１軸Ｄ１の周りの走査角度とレーザ光Ａの第２軸Ｄ２の周りの走査角度とを推定する構成とした。この構成によれば、レーザ光Ａの第１軸Ｄ１の周りの走査角度とレーザ光Ａの第２軸Ｄ２の周りの走査角度とを、容易且つ正確に推定することができる。

また、上記実施形態では、受光素子６が設けられた半導体チップ（半導体基板）に、光走査装置を制御する制御回路２３の少なくとも一部を設けたので、半導体チップの回路の集積度を高くすることができ、耐ノイズ性や製造作業性を向上させることができる。

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第１実施形態では、透過型回折格子８をミラー７の反射面上に設けるに際して、配設位置については、特に限定しておらず、レーザ光Ａが照射される部分であればどこでも良いという構成となっている。

これに対して、第２実施形態では、図１０（ａ）に示すように、ミラー７の反射面上において、レーザ光Ａが照射される照射部分３１、例えば破線の円で示す照射部分３１の中の周縁部に透過型回折格子８を設けた。レーザ光の強度分布は、図１０（ｂ）に示すように、正規分布に近い分布であるため、照射部分３１の中心付近はレーザ光の強度が強く、照射部分３１の周縁部はレーザ光の強度が弱い。このため、透過型回折格子８をミラー７の反射面上における照射部分３１の中心付近に配設すると、ミラー７により反射されるレーザ光の強度が小さくなる、即ち、走査に使用するレーザ光の強度が小さくなるので、走査の効率が悪くなるという不具合が発生する。

このような不具合を解消するために、第２実施形態では、透過型回折格子８をミラー７の反射面上におけるレーザ光の照射部分３１の中の周縁部に設けたので、走査に使用するレーザ光の強度を極力小さくすることなく、即ち、走査の効率を極力悪化させることなく、透過型回折格子８によって透過回折光Ｂ０、Ｂ±１、…を発生させることができる。

尚、上述した以外の第２実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第２実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第２実施形態によれば、透過型回折格子８をミラー７の反射面上におけるレーザ光の照射部分３１の中の周縁部に設けたので、走査の効率の悪化を極力防止することができる。

（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。０次透過回折光Ｂ０は、走査角度が変化しても固定位置に照射される。そして、レーザ光の強度と、０次透過回折光Ｂ０の強度は、比例関係にある。そこで、第３実施形態においては、０次透過回折光Ｂ０を、受光素子６の受光センサアレイ１０で受光するときに、０次透過回折光Ｂ０については、その強度を検出し、検出した０次透過回折光Ｂ０の強度に基づいてレーザ光の強度を検出するように構成した。

具体的には、受光素子６の受光センサアレイ１０により０次透過回折光Ｂ０を検出したときに出力される受光出力信号の出力レベル、例えば受光出力信号をＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換出力信号を制御回路２３へ送信するように構成した。そして、制御回路２３は、受信した０次透過回折光Ｂ０のＡ／Ｄ変換出力信号と、制御回路２３のメモリ内に予め記憶している強度対応データテーブル（図示しない）に基づいてレーザ光の強度を判定（即ち、検出）する。制御回路２３は、強度推定部としての機能を有する。

尚、光走査装置の工場出荷時に、光走査装置を実際に動作させて、レーザ光Ａの出力強度を変更させながらその出力強度を計測し、その計測時の０次透過回折光Ｂ０のＡ／Ｄ変換出力信号を取得し、計測したレーザ光Ａの強度と取得した０次透過回折光Ｂ０のＡ／Ｄ変換出力信号の出力電圧レベルのデータとを対応付けて、上記強度対応データテーブルを作成し、制御回路２３内のメモリ（例えば不揮発性メモリ）に記憶しておくことが好ましい。

ここで、受光素子６及び制御回路２３による強度検出制御の一例を、図１１のフローチャートに従って説明する。まず、図１１のステップＳ１１０においては、受光素子６の受光センサアレイ１０により透過回折光を受光する。続いて、ステップＳ１２０へ進み、受光素子６においては、受光センサアレイ１０により例えば０次透過回折光を受光し、受光出力信号の出力レベル（即ち、受光出力レベル）、例えば受光出力信号をＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換出力信号を制御回路２３へ送信する。そして、ステップＳ１３０へ進み、制御回路２３は、受信した０次透過回折光Ｂ０のＡ／Ｄ変換出力信号と、制御回路２３のメモリ内に記憶している強度対応データテーブルに基づいてレーザ光の出力強度を判定（即ち、検出）する。尚、検出したレーザ光の出力強度は、制御回路２３において、レーザ光源２４の駆動制御等のフィードバック制御に用いることができる。

尚、上述した以外の第３実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第３実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第３実施形態によれば、０次透過回折光Ｂ０の受光出力信号に基づいてレーザ光の出力強度を検出することができる。

（第４実施形態）
図１２は、第４実施形態を示すものである。尚、第１実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第４実施形態では、ｎ＝−１の透過回折光Ｂ−１を受光する構成において、図１２中の右側に、受光センサアレイ１０を設けた受光素子６の半導体チップ３２を配設し、図１２中の左側に、制御回路３３を設けた半導体チップ３４を配設するように構成した。

尚、上述した以外の第４実施形態の構成は、第１実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第４実施形態においても、第１実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

（第５実施形態）
図１３は、第５実施形態を示すものである。尚、第１実施形態または第４実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第５実施形態では、ｎ＝−１の透過回折光Ｂ（−１）を受光する構成において、図１３に示すように、受光センサアレイ１０を設けた受光素子６の半導体チップ３５における左半部に、制御回路３６を設けるように構成した。

尚、上述した以外の第５実施形態の構成は、第１実施形態または第４実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第５実施形態においても、第１実施形態または第４実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

（第６実施形態）
図１４は、第６実施形態を示すものである。尚、第１実施形態または第４実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第６実施形態では、ｎ＝１の透過回折光Ｂ１を受光する構成において、図１４中の左側に、受光センサアレイ１０を設けた受光素子６の半導体チップ３７を配設し、図１４中の右側に、制御回路３８を設けた半導体チップ３９を配設するように構成した。

尚、上述した以外の第６実施形態の構成は、第１実施形態または第４実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第６実施形態においても、第１実施形態または第４実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

（第７実施形態）
図１５は、第７実施形態を示すものである。尚、第６実施形態と同一構成には、同一符号を付している。第７実施形態では、ｎ＝１の透過回折光Ｂ１を受光する構成において、図１５に示すように、受光センサアレイ１０を設けた受光素子６の半導体チップ３７を２つの半導体チップ４０、４１に分割し、一方（右方）の半導体チップ４０に受光センサアレイ１０を設け、他方（左方）の半導体チップ４１に制御回路４２を設けた。

尚、上述した以外の第７実施形態の構成は、第６実施形態の構成と同じ構成となっている。従って、第７実施形態においても、第６実施形態とほぼ同じ作用効果を得ることができる。

また、上記各実施形態においては、配線基板５にＭＥＭＳスキャナ４及び受光素子６を実装するように構成したが、これに限られるものではなく、配線基板５を無くし、ＭＥＭＳスキャナ４に受光素子６を実装するように構成しても良い。このように構成する場合、ミラー７が揺動する空間部を形成するために、ＭＥＭＳスキャナ４と受光素子６の間にスペーサを設けることが好ましい。また、上記構成の場合、ＭＥＭＳスキャナ４の配線パターン（例えばランド）と受光素子６の配線パターン（例えばランド）との間は、例えば貫通電極、ワイヤボンディング、バンプ等で接続することが好ましい。また、上記構成の場合、貫通電極やバンプにスペーサとしての機能を持たせるように構成すれば、スペーサを別途設ける必要がなくなる。

図面中、１は装置本体、２はパッケージ、３はカバーガラス、４はＭＥＭＳスキャナ、５は配線基板、６は受光素子、７はミラー、８は透過型回折格子、１０は受光センサアレイ、２３は制御回路、２４はレーザ光源、２７はスキャナ制御部、２８は角度推定部、２９は角度対応データテーブル、３０はイメージセンサである。

Claims (6)

1. レーザ光を出射するレーザ光源（２４）と、
   前記レーザ光を反射して被走査面を走査するミラー（７）が設けられたＭＥＭＳスキャナ（４）と、
   前記ミラー（７）の反射面に設けられた透過型回折格子（８）と、
   前記レーザ光が前記透過型回折格子（８）を通ることにより発生する０次以外の透過回折光を受光する受光素子（６）と、
   前記受光素子（６）から出力される受光信号に基づいて前記レーザ光の走査角度を推定する角度推定部（２８）と
   を備えた光走査装置。
2. 前記ＭＥＭＳスキャナ（４）と前記受光素子（６）との間に、スペーサとして配線基板（５）を設けたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記ＭＥＭＳスキャナ（４）は、シリコン基板で構成され、
   前記受光素子（６）は、シリコン基板で構成され、
   前記配線基板（５）は、シリコン基板で構成されていることを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
4. 前記ミラー（７）は、第１軸の周りに揺動するように設けられていると共に、前記第１軸に直交する第２軸の周りに揺動するように設けられており、
   前記角度推定部（２８）は、前記受光素子（６）から出力される受光信号に基づいて、前記レーザ光の前記第１軸の周りの走査角度と前記レーザ光の前記第２軸の周りの走査角度とを推定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の光走査装置。
5. 前記受光素子（６）は、前記レーザ光が前記透過型回折格子（８）を通ることにより発生する０次の透過回折光を受光するように構成され、
   前記受光素子から出力される受光信号に基づいて前記レーザ光の強度を推定する強度推定部（２３）を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の光走査装置。
6. 前記受光素子（６）が設けられた半導体基板に、光走査装置を制御する制御回路（２３）の少なくとも一部を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の光走査装置。

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