JP5996774B2 - Memsスキャニングミラーの視野の提供方法及び装置 - Google Patents
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Description
本開示の実施形態は、一般に、オプトエレクトロニクスの分野に、及びより詳しくは、MEMSスキャニングミラーの視野の提供に、関する。
レーザースキャナー、プロジェクター、及び他のレーザーデバイスのような、オプトエレクトロニクスのシステムの構築における根本的な設計の考慮すべき事項の一つは、システムに含まれたスキャニングミラーによって提供された、レーザービームの制御された偏向の許容された視野(FOV)である。FOVは、システムの機械的な形態の因子(物理的な寸法)によって制限されることがある。例えば、モバイルデバイスに埋め込まれたレーザープロジェクターユニットは、モバイルデバイスにフィットする為に厳密なサイズの制限を有することがある。それに応じて、プロジェクターユニットは、モバイルデバイスにおいて設計されたユニットの埋め込みをすることを許容するために、投射の方向における厳密なサイズの制限を考慮に入れることで設計されることがある。他方では、例.モバイルデバイスにおける、プロジェクターユニットの短い使用距離の理由で、相対的に大きいFOVを備えたプロジェクターユニットを有することは、望ましいことであることがある。レーザーデバイスについての小さい形態の因子及び大きいFOVの要件の組み合わせは、設計者に難題を与えることがある。形態の因子の制約を備えたレーザーデバイスを築き上げるための解決手段の一つは、マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)スキャニングミラー、特定の機械的な形状にエッチングされたシリコンデバイスを使用するものであることがある。しかしながら、MEMSスキャニングミラーを備えたプロジェクターユニットのようなレーザーデバイスは、上に記載された機械的な束縛のおかげで非常に制限されたFOVを有することがある。
実施形態は、付随する図面と併せた後に続く詳細な説明によって容易に理解されることになる。この記載を容易にするために、同様の参照数字は、同様の構造的な要素を明示する。実施形態は、付随する図面の図において例の方式によって図示されると共に限定の方式によるものではない。
本開示の実施形態は、MEMSスキャニングミラーの視野の提供のための技術及び構成を含む。
クレームされるものは、以下のものである:
1. マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)スキャニングミラーの妨げられてない視野を提供するための装置であって、
レーザーデバイスと関連させられたオプトエレクトロニクスの組み立て品
を具備すると共に、
前記組み立て品が視野を有するMEMSスキャニングミラーを含むと共に、
前記MEMSスキャニングミラーが、
実質的に長円形の又は円形の形状を有するマイクロスケールのスキャニングミラー、及び、
前記ミラーが前記ミラーの弦の軸まわりに回転可能なものであることを可能とするように前記ミラーをホストするように構成された非対称的なマイクロスケールの線形のフレーム支持構造
を含むと共に、
前記ミラーの一部分が実質的に球状の三次元(3D)の空間の第一の象限を横切る一方で前記ミラーの他の部分が前記第一の象限に対角に対向する前記3Dの空間の第二の象限を横切ると共に、
前記球状の3Dの空間の中心が前記マイクロスケールのスキャニングミラーの幾何学的な中心に実質的に一致すると共に、
前記非対称的なマイクロスケールの線形のフレームの支持構造は、前記ミラーの妨害を低減すると共に前記提供された視野を拡大するために前記球状の3Dの空間の大円の全体のものより少ないものに最も近くに配される、
装置。
前記非対称的なマイクロスケールの線形のフレームの支持構造は、前記大円の約二分の一に最も近くに配される、装置。
前記非対称的なマイクロスケールの線形のフレームの支持構造は、第一のアーム、第二のアーム、並びに、前記第一の及び第二のアームを接合すると共に前記ミラーを受けるためのキャビティーを定義する第一の縦のセグメント、並びに、実質的に前記弦の軸の第一の端点及び第二の端点で前記ミラーに係合するための前記第一の及び第二のアームからそれぞれ延びる第二の縦のセグメント及び第三の縦のセグメントを有する、]又は[に整形されたフレームを含む、装置。
前記オプトエレクトロニクスの組み立て品は、前記レーザーデバイスに埋め込まれると共に前記視野内で前記レーザーデバイスによって生じさせられた入射のレーザービームを偏向させるように構成される、装置。
前記視野は、少なくとも一部分において、前記オプトエレクトロニクスの組み立て品の前記非対称的なマイクロスケールの線形のフレームの支持構造によって定義された前記キャビティーの寸法によって定義される、装置。
前記ミラーは、静止の位置から少なくとも約70度の位置まで回転させられた前記ミラーで前記入射のレーザービームを受けるために構成される、装置。
前記装置は、レーザースキャナー又はレーザープロジェクターの選択された一つである、装置。
前記ミラーは、シリコン(Si)を具備する、装置。
前記弦の軸は、前記ミラーの中心の軸である、装置。
レーザーデバイスと関連させられたオプトエレクトロニクスの組み立て品
を具備すると共に、
前記組み立て品は、視野を有するMEMSスキャニングミラーを含むと共に、
前記MEMSスキャニングミラーは、
少なくとも上部の層を有する基体、及び、
前記基体の前記上部の層に埋め込まれた実質的に長円形の又は円形の形状を有するマイクロスケールのミラー
を含むと共に、
前記ミラーは、前記レーザーデバイスからのビームを偏向させるために前記ミラーの弦の軸のまわりに回転可能なものであると共に、
前記上部の層は、前記視野を拡大するために前記ミラーの妨害を低減するための大きさにされた一方の側における切り欠きを含む、
装置。
前記切り欠きは、台形と同様の形状又は矩形のものと同様の形状の一つのものより選択される、装置。
前記ミラーは、実質的に前記多層の基体の前記上部の層と面一に配される、装置。
前記基体は、前記MEMSスキャニングミラーのための支持を提供するように構成された下部の層を含むと共に、
前記基体を定義するフレームは、前記上部の層の前記一方の側に配された前記切り欠きに対応する開口部を含む、
装置。
前記ミラーの回転の前記弦の軸は、前記基体の中心の軸からオフセットされる、装置。
前記弦の軸は、前記ミラーの中心の軸である、装置。
前記オプトエレクトロニクスの組み立て品は、前記レーザーデバイスに埋め込まれると共に前記視野内で前記レーザーデバイスによって生じさせられた入射のレーザービームを偏向させるために構成される、装置。
前記ミラーは、静止の位置から約45度の角度における位置まで回転させられた前記ミラーで前記入射のレーザービームを受けるために構成される、装置。
前記ミラーは、シリコン(Si)を具備する、装置。
入射のビームを分裂させると共に反射させられたビームへと前記入射のビームの少なくとも一部分を偏光させるように構成された偏光ビームスプリッター、
前記反射させられたビームの偏光を回転させるように構成された位相遅延プレート、及び、
視野を有すると共に実質的に直射の角度の下で回転させられた偏光を備えた前記反射させられたビームを受けると共に前記視野内で前記反射させられたビームを偏向させるように構成されたMEMSスキャニングミラー
を含む、オプトエレクトロニクスの組み立て品を具備すると共に、
前記位相遅延プレートは、前記ビームが前記遅延プレートを通過した後に前記偏光ビームスプリッターが前記MEMSスキャニングミラーによって偏向させられた前記ビームを透過させることが可能とされるように、前記MEMSスキャニングミラーによって偏向させられた前記ビームの偏光を回転させるように構成される、
装置。
前記装置は、さらに、レーザーデバイスを具備すると共に、
前記オプトエレクトロニクスの組み立て品は、前記レーザーデバイスに埋め込まれると共に、前記視野内で射出のビームへと前記レーザーデバイスによって生じさせられた入射のレーザービームを変換するように構成される、
装置。
前記偏光ビームスプリッターは、前記スキャニングミラーの平面に相対的な実質的に直射の角度で前記MEMSスキャニングミラーにおいて前記反射させられたビームを向けるように構成される、装置。
前記MEMSスキャニングミラーは、前記MEMSスキャニングミラーの静止する平面に相対的に少なくとも部分的に回転可能なものであるように構成される、装置。
前記位相遅延プレートは、約45度だけ前記偏光ビームスプリッターによって反射させられた前記ビームの偏光を回転させると共にさらに約45度だけ前記スキャニングミラーによって偏向させられた前記ビームの偏光を回転させるように構成される、装置。
レーザーデバイスと関連させられたオプトエレクトロニクスの組み立て品
を具備すると共に、
前記組み立て品は、
MEMSスキャニングミラー、及び、
前記MEMSスキャニングミラーによって偏向させられた光ビームのための射出の窓
を含むと共に、
前記MEMSスキャニングミラーは、
前記射出の窓へと入射の光ビームを偏向させるために前記ミラーの弦の軸のまわりに回転可能であるように構成されたマイクロスケールのミラー、及び、
前記提供された光搬送場を介して前記射出の窓へ前記偏向させられた光ビームの経路が妨げられてないようにミラーの表面及び前記射出の窓の間における光搬送場を提供するために前記ミラーをホストするように構成された支持構造
を含む、装置。
前記レーザーデバイスは、レーザースキャナー又はレーザープロジェクターの一つのものより選択される、装置。
Claims (13)
- マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)スキャニングミラーの妨げられてない視野を提供するための装置であって、
レーザーデバイスと関連させられたオプトエレクトロニクスの組み立て品
を具備し、
前記組み立て品は、視野を有するMEMSスキャニングミラーを含み、
前記MEMSスキャニングミラーは、
少なくとも上部の層を有する基体、及び、
前記基体の前記上部の層に埋め込まれた実質的に長円形の又は円形の形状を有するマイクロスケールのミラー
を含み、
前記ミラーは、前記レーザーデバイスからのビームを偏向させるために前記ミラーの弦の軸のまわりに回転可能であり、
前記上部の層は、前記視野を拡大するために前記ミラーの妨害を低減するための大きさにされた一方の側における切り欠きを含み、前記切り欠きは、台形と同様の形状又は矩形と同様の形状のうちの一つから選択され、前記切り欠きは、少なくとも2つの切り欠きエッジを含み、前記少なくとも2つの切り欠きエッジの各切り欠きエッジは、前記上部の層の前記一方の側における外周まで伸びている、
装置。 - 請求項1の装置において、
前記ミラーは、実質的に前記上部の層と面一に配される、装置。 - 請求項1の装置において、
前記基体は、前記MEMSスキャニングミラーのための支持を提供するように構成された下部の層を含み、
前記基体を定義するフレームは、前記上部の層の前記一方の側に配された前記切り欠きに対応する開口部を含む、
装置。 - 請求項1の装置において、
前記ミラーの回転の前記弦の軸は、前記基体の中心の軸からオフセットされる、装置。 - 請求項1の装置において、
前記弦の軸は、前記ミラーの中心の軸である、装置。 - 請求項1の装置において、
前記オプトエレクトロニクスの組み立て品は、前記レーザーデバイスに埋め込まれると共に前記視野内で前記レーザーデバイスによって生じさせられた入射のレーザービームを偏向させるために構成される、装置。 - 請求項6の装置において、
前記ミラーは、静止の位置から約45度の角度における位置まで回転させられた前記ミラーで前記入射のレーザービームを受けるために構成される、装置。 - 請求項1から7までのいずれかの装置において、
前記ミラーは、シリコン(Si)を具備する、装置。 - マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)スキャニングミラーの妨げられてない視野を提供するための装置であって、
入射のビームを分裂させると共に反射させられたビームへと前記入射のビームの少なくとも一部分を偏光させるように構成された偏光ビームスプリッター、
前記反射させられたビームの偏光を回転させるように構成された位相遅延プレート、及び、
視野を有すると共に実質的に直射の角度の下で回転させられた偏光を備えた前記反射させられたビームを受けると共に前記視野内で前記反射させられたビームを偏向させるように構成されたMEMSスキャニングミラーであって、
前記MEMSスキャニングミラーは、
少なくとも上部の層を有する基体、及び、
前記基体の前記上部の層に埋め込まれた実質的に長円形の又は円形の形状を有するマイクロスケールのミラー
を含み、
前記ミラーは、前記反射させられたビームを偏向させるために前記ミラーの弦の軸のまわりに回転可能であり、
前記上部の層は、前記視野を拡大するために前記ミラーの妨害を低減するための大きさにされた一方の側における切り欠きを含み、前記切り欠きは、台形と同様の形状又は矩形と同様の形状のうちの一つから選択され、前記切り欠きは、少なくとも2つの切り欠きエッジを含み、前記少なくとも2つの切り欠きエッジの各切り欠きエッジは、前記上部の層の前記一方の側における外周まで伸びている、
MEMSスキャニングミラー
を含む、オプトエレクトロニクスの組み立て品を具備し、
前記位相遅延プレートは、前記ビームが前記位相遅延プレートを通過した後に前記偏光ビームスプリッターが前記MEMSスキャニングミラーによって偏向させられた前記ビームを透過させることが可能とされるように、前記MEMSスキャニングミラーによって偏向させられた前記ビームの偏光を回転させるように構成される、
装置。 - 請求項9の装置において、
前記装置は、さらに、レーザーデバイスを具備し、
前記オプトエレクトロニクスの組み立て品は、前記レーザーデバイスに埋め込まれると共に、前記視野内で射出のビームへと前記レーザーデバイスによって生じさせられた入射のレーザービームを変換するように構成される、
装置。 - 請求項10の装置において、
前記偏光ビームスプリッターは、前記スキャニングミラーの平面に相対的に実質的に直射の角度で前記MEMSスキャニングミラーにおいて前記反射させられたビームを向けるように構成される、装置。 - 請求項11の装置において、
前記MEMSスキャニングミラーは、前記MEMSスキャニングミラーの静止する平面に相対的に少なくとも部分的に回転可能であるように構成される、装置。 - 請求項9から12までのいずれかの装置において、
前記位相遅延プレートは、約45度だけ前記偏光ビームスプリッターによって反射させられた前記ビームの偏光を回転させると共にさらに約45度だけ前記スキャニングミラーによって偏向させられた前記ビームの偏光を回転させるように構成される、装置。
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