JP6591053B2 - マイクロメカニカル素子、マイクロミラーに基づくレーザシステム、及び、マイクロミラーに基づくレーザシステムの監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロメカニカル素子、及び、マイクロメカニカル素子を備えたマイクロミラーに基づくレーザシステムに関する。さらに、本発明は、マイクロミラーに基づくレーザシステムの監視方法に関する。

背景技術
独国特許出願公開第１０２０１３２２２５８５号明細書（ＤＥ１０２０１３２２２５８５Ａ１）には、レーザ光源と、レーザビーム偏向用の可動のマイクロミラーとを備えたマイクロプロジェクタが開示されている。このマイクロプロジェクタは、レーザ光源を含んでおり、この場合、パルスモード中、連続モード中の最大可能出力よりも大きい出力でレーザを駆動することができる。

マイクロミラーを備えたレーザシステムは、数多くの適用分野で使用されている。その際、レーザは、可動のマイクロメカニカルミラーに向けて偏向される。このミラーは、その駆動制御装置と共に、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）を成している。この種のレーザシステムの場合には、特に、高い出力クラスのレーザ光源も用いられる。このことは、大きな危険性が潜在する、ということを意味し得る。よって、レーザシステムが規則どおり正常に機能しているのかを、動作中に検査しなければならない。特に、その際に保証されることが望ましいのは、例えば、事故に起因するケーシングの破損が原因となって、レーザビームが非制御状態で外に漏れ出てしまう可能性がないようにすることである。さらに、ケーシングの開封等によって、レーザシステムが、場合によっては、本来の目的外に流用されてしまうようなことも検出することができるようにするのが望ましい。レーザシステムの正規の動作が不可能であるならば、レーザ光源の動作を阻止しなければならない。

独国特許出願公開第１０２０１３２２２５８５号明細書

従って、簡単かつ効率的に機能正常性について検査することができるようにした、マイクロミラーに基づくレーザシステムが必要とされており、特に、斯かるレーザシステムのためのマイクロメカニカル素子が必要とされている。

発明の開示
この目的で、本発明によれば、第１の態様に従って、独立請求項である請求項１に記載された特徴を備えているマイクロメカニカル素子が提供される。

従って、本発明によれば、マイクロミラーと、第１のセンサダイオードと、第２のセンサダイオードとを備えたマイクロメカニカル素子が提供される。この場合、マイクロミラーは、支持体基板と結合されている。第１のセンサダイオードは、この第１のセンサダイオードにおける温度に対応する第１の出力信号を供給するように構成されている。第２のセンサダイオードは、この第２のセンサダイオードに入射する光の強度に対応する第２の出力信号を供給するように構成されている。この場合、第１のセンサダイオード及び第２のセンサダイオードは、共に支持体基板内に配置されている。

さらに、別の態様に従って、本発明によれば、請求項１１に記載の特徴を備えたマイクロミラーに基づくレーザシステムの監視方法が提供される。

従って、本発明によれば、第１のセンサダイオードにおける温度に対応する第１の出力信号を供給するステップと、第２のセンサダイオードに入射する光の強度に対応する第２の出力信号を供給するステップと、を含む、マイクロミラーに基づくレーザシステムの監視方法が提供される。この方法はさらに、第１の出力信号を第２の出力信号と比較するステップと、第１の出力信号と第２の出力信号との比較に基づいて、マイクロミラーに基づくレーザシステムの誤動作を検出するステップと、を含む。

発明の利点
本発明が基礎とする着想は、斯かるレーザシステムのマイクロメカニカル素子において、２つのセンサダイオードを１つの共通の支持体基板上に配置することによって、レーザシステムの機能正常性を照合する、というものである。この場合、これら両方のセンサダイオードのうち一方のセンサダイオードが、フォトダイオードとして構成されており、光の入射に対応する出力信号を供給する。従って、このフォトダイオードによって、マイクロメカニカル素子内に生じ得る光の入射を検出することができる。その際に起こり得る妨害作用を補償する目的で、フォトダイオードの出力信号が他方のセンサダイオードの出力信号と比較される。この場合、他方のセンサダイオードは、マイクロメカニカル素子内部の光の入射には依存せず、温度に対応する出力信号を供給する。このようにすれば、フォトダイオードにおいて起こり得る温度の影響を補償することができる。フォトダイオードと、温度監視用の他方のダイオードとが、１つの共通の支持体基板上に配置されているので、極めて簡単で安価な構造を実現することができる。

通常、レーザシステムのためのマイクロメカニカル素子は、既に温度補償用のダイオードを備えている。従って、そのようなダイオード構造を簡単な手法で、光検出用の新たなダイオードによって補うことができる。フォトダイオードと、温度捕捉用の他方のダイオードとを、１つの共通の作業ステップにおいて、１つの共通の支持体基板上に実現することができる。

このようにすれば、マイクロメカニカル素子内の散乱光を、高い信頼性を伴って、同時に著しく効率的に、監視することができるようになる。マイクロメカニカル素子においてフォトダイオードにより散乱光を検出することができなければ、そのことからレーザシステムの誤動作を推定することができる。斯かるケースにおいては、安全上の理由からレーザシステムの以降の動作を、完全に又は部分的に阻止することができる。

１つの別の実施形態によれば、第１のセンサダイオードは、非透光性のカバー層を含んでいる。非透光性のカバー層を第１のセンサダイオード上に取り付けることによって、このセンサダイオードの出力信号を、起こり得る光入射に対し依存しないようにすることができる。このようにすることによって、第１のセンサダイオードは、マイクロメカニカル素子内部の光入射に左右されない出力信号を供給する。次いでこの出力信号を、一方では、マイクロメカニカル素子内の温度の監視に用いることができ、他方では、フォトダイオードの出力信号に生じ得る妨害作用の補償に用いることができる。

さらに別の実施形態によれば、マイクロメカニカル素子は反射器を含んでいる。この反射器は、マイクロメカニカル素子内の光を偏向するように構成されている。特に、この反射器は、マイクロメカニカル素子内の光を、第２のセンサダイオードの方向へ偏向することができる。このようにすることによって、第２のセンサダイオード即ちフォトダイオードにおける光の集中度を高めることができる。これによってフォトダイオードは、より強い出力信号を送出することができる。

さらに別の実施形態によれば、マイクロメカニカル素子のマイクロミラーは開口部を含んでいる。この開口部は、マイクロミラーのミラー面と、このミラー面とは反対側の面との間に配置されている。このようにすることによって、ミラー面に当射するレーザ光源からの光を、マイクロミラー内の開口部を通過させて導くこともできる。よって、光検出用の第２のセンサダイオードを、マイクロミラーの後方に配置することもでき、即ち、マイクロミラーのミラー面とは反対側の領域に配置することもできる。

さらに別の実施形態によれば、マイクロミラーのミラー面は反射素子を含んでいる。この場合、マイクロミラーのミラー面上に設けられた反射素子は、予め決められた方向へ入射光を偏向することができる。このように偏向される光の方向を、ミラー面による光の偏向方向とは異ならせることができる。このようにすれば、ミラー面上に設けられた反射素子によって、マイクロメカニカル素子の予め決められた領域へ向けて、所期のように光を偏向することができる。次いで、この反射素子によりこのようにして偏向された光を、第２のセンサダイオードによる検出のために用いることができる。

さらに別の実施形態によれば、第２のセンサダイオードは、支持体基板の、マイクロミラーのミラー面と同じ方向に配向された側に配置されている。さらに第１のセンサダイオードも、支持体基板の、マイクロミラーのミラー面と同じ方向に配向された上述の側に配置することができる。よって、マイクロメカニカル素子内の極めて多くの割合の散乱光を、第２のセンサダイオードによって捕捉することができる。

別の選択肢として、第２のセンサダイオード及び／又は第１のセンサダイオードを、支持体基板の、マイクロミラーのミラー面とは反対方向に配向された側に、配置することもできる。

さらに別の実施形態によれば、第１のセンサダイオード及び第２のセンサダイオードは、１つの共通のドーピング半導体層を含んでいる。次いで、この共通のドーピング半導体層内に、さらに別の２つのドーピング半導体領域を組み込むことによって、第１のセンサダイオードと第２のセンサダイオードとを備えている半導体構造を実現することができる。

１つの選択的な実施形態によれば、第１のセンサダイオードと第２のセンサダイオードとを、それぞれ別個の半導体層として１つの共通の支持体基板内に形成することができる。

さらに別の態様に従い本発明によれば、レーザ光源と、本発明に係るマイクロメカニカル素子と、監視装置とを備えた、マイクロミラーに基づくレーザシステムが提供される。レーザ光源は、レーザビームを供給するように構成されている。監視装置は、第１のセンサダイオードから供給された第１のセンサ信号と、第２のセンサダイオードから供給された第２の出力信号とに基づいて、マイクロミラーに基づくレーザシステムの誤動作を判定するように構成されている。特に、第１のセンサ信号を第２のセンサ信号と比較することによって、誤動作の検出を行うことができる。誤動作を検出した場合、マイクロミラーに基づくレーザシステムは、レーザ光源を非作動状態にすることができる。

１つの別の実施形態によれば、マイクロミラーに基づくレーザシステムは、変調源を含んでいる。この変調源は、変調信号を供給するように構成されている。レーザ光源は、供給されるレーザビームを変調信号に基づいて変調するように構成されている。この場合、監視装置は、第２のセンサダイオードから供給された出力信号を、変調信号に基づいて評価するように構成されている。

本発明のその他の実施形態及び利点については、添付の図面を参照しながら以下に説明する。

１つの実施形態によるマイクロミラーに基づくレーザシステムを概略的に示す図である。 種々の実施形態によるマイクロメカニカル素子を概略的に示す図である。 種々の実施形態によるマイクロメカニカル素子を概略的に示す図である。 種々の実施形態によるマイクロメカニカル素子を概略的に示す図である。 種々の実施形態によるマイクロメカニカル素子を概略的に示す図である。 種々の実施形態によるマイクロメカニカル素子を概略的に示す図である。 種々の実施形態によるマイクロメカニカル素子を概略的に示す図である。 種々の実施形態によるマイクロメカニカル素子を概略的に示す図である。 １つの実施形態の基礎を成すマイクロミラーに基づくレーザシステムの監視方法に関するフローチャートを概略的に示す図である。

実施形態の説明
図１には、１つの実施形態によるマイクロミラーに基づくレーザシステムが概略的に示されている。この場合、レーザ光源２はレーザビーム２０を送出する。次いでレーザビーム２０を、１つ又は複数のマイクロメカニカル素子１及び１’によって偏向することができる。この場合、マイクロメカニカル素子１及び１’は、例えば、１つの蛍光体スクリーン４上に予め定められたパターンが結像されるように、レーザビームを偏向する。しかも、蛍光体スクリーン４を、例えば、レーザ光の波長を別の波長の光に変換するために用いることもできる。マイクロメカニカル素子の駆動制御を、例えば、適切な駆動制御エレクトロニクス装置を介して行うことができる。特に、この駆動制御エレクトロニクス装置は、監視装置３も含むことができ、この監視装置３は、レーザシステムの適正な状態について検査し、誤動作が検出されたならば、レーザ光源２を非作動状態にする。この目的において、監視装置３は、例えば、マイクロメカニカル素子１内で発生する散乱光を検出することができる。マイクロメカニカル素子１内においてレーザビーム２０による散乱光が検出されているかぎり、前提とすることができるのは、レーザシステムは、正常に動作しており、レーザビーム２０のビーム路がレーザ光源２からマイクロメカニカル素子１まで適正な経過を辿っている、ということである。これに対し、レーザ光源２がレーザビーム２０を送出しているにもかかわらず、マイクロメカニカル素子１内で十分な量の散乱光が検出されなければ、レーザビーム２０のビーム路が望ましくない経過を辿っており、周囲に対して、場合によっては危険なものとなる、というリスクが発生する。このケースにおいては、監視装置３は、レーザ光源２を非作動状態にすることができる。

図１に示されている実施例によれば、レーザ光源２からのレーザビーム２０のビーム路中に、２つのマイクロメカニカル素子１及び１’が配置されている。但し、これは、理解し易くするために、具体例として示した１つの実施形態を表しているにすぎない。しかも、レーザビーム２０を偏向するために、これよりも多くの又はこれよりも少ないマイクロメカニカル素子１，１’を設けることもできる。好ましくは、２つ以上のマイクロメカニカル素子１，１’が設けられているならば、最後のマイクロメカニカル素子１，１’内で散乱光が検出され、即ち、ビーム路の経過中、レーザ光源２から見て一番最後のマイクロメカニカル素子を成す素子内で散乱光が検出される。

斯かるマイクロミラーに基づくレーザシステムを、マイクロメカニカル素子１によってレーザビーム２０の偏向を行うことが望ましい任意の適用分野において、使用することができる。図２には、１つの実施形態によるマイクロメカニカル素子１が概略的に示されている。マクロメカニカル素子１には、マイクロミラー１０、第１のセンサダイオード１１及び第２のセンサダイオード１２が含まれている。この場合、これら両方のセンサダイオード１１及び１２は、１つの共通の支持体基板１３上に配置されている。さらにこの場合、支持体基板１３を、例えばケイ素から形成することができる。特に、例えば支持体基板１３を、例えば、ｐ型ドーピングされたケイ素から成る支持体ケイ素とすることができる。このような支持体基板１３に、ドーピング半導体層１４を組み込んでおくことができる。例えば、ｐ型基板１３にｎ型ドーピングされたウェル１４を組み込んでおくことができる。このドーピング半導体層１４には、さらに、この半導体層１４とは逆導電型でドーピングされた２つの領域を組み込むことができる。本実施例においては、これら両方の領域を、例えば、ｐ型ドーピングすることができる。このようにして、共通の半導体層１４と、逆導電型のドーピングにより組み込まれた両方の領域とによって、２つのダイオード１１及び１２が形成される。別の選択肢として、両方のセンサダイオード１１及び１２を、支持体基板１３内に別個にドーピングされた２つのウェルとして実現することもできる。両方のセンサダイオード１１及び１２を別個のウェル内に形成すれば、そのことにより、回路構造において、より大きなフレキシビリティを達成することができる。他方、両方のセンサダイオード１１及び１２のために１つの共通のウェルを設ければ、よりコンパクトな構造が得られ、所要スペースが低減される。

これら両方のダイオードのうち一方のダイオード１１を特に、非透光性のカバー層１５によって覆うことができる。このようにして、支持体基板１３内に２つのセンサダイオード１１及び１２が形成され、この場合、カバー層１５を備えた第１のセンサダイオード１１によって、周囲光に左右されない出力信号が供給される。これに対し、カバー層が設けられていない第２のセンサダイオード１２によって第２の出力信号が供給され、これにより第２のダイオード１２に入射した光に応じた出力信号が供給される。よって、第２のダイオード１２の出力信号は、周囲光にも、支持体基板１３中の温度にも依存する一方、第１のセンサダイオード１１の出力信号は、カバー層１５が設けられていることから、温度作用の影響だけしか受けず、散乱光には依存しない。

さらにこの場合、マイクロメカニカル素子１のマイクロミラー１０を、ここには示されていない構成要素を介して、支持体基板１３と可動に結合することができる。特に、マイクロメカニカル素子１のマイクロミラー１０は、ミラー面１０１を備えている。マイクロミラー１０に当射する光ビーム２０、例えば、レーザ光源２のレーザビームが、マイクロミラー１０のミラー面１０１によって反射される。保護機能を向上させるため、マイクロメカニカル素子１を透光性プレート１６によって覆うことができる。

マイクロメカニカル素子１のマイクロミラー１０にレーザビーム２０が印加されると、マイクロメカニカル素子１の内部に散乱光が発生し、この散乱光は、特に第２のセンサダイオード１２にも入射する。従って、第２のセンサダイオード１２の出力信号によって、マイクロメカニカル素子１の内部空間における散乱光の検出が可能となる。

従って、カバー層１５ゆえに散乱光には依存しない出力信号を送出する第１のセンサダイオード１１の第１の出力信号を、マイクロメカニカル素子１の内部空間における散乱光に依存する出力信号を有する第２のセンサダイオード１２の第２の出力信号と比較することによって、レーザビーム２０がマイクロメカニカル素子１に、特にマイクロミラー１０に当射しているか否かを判定することができる。この目的において、第１のセンサダイオード１１へ、さらに第２のセンサダイオード１２へも、１つの共通の電流源から、又は、２つの別個の電流源（図示せず）から、外部電流を給電することができる。レーザビーム２０がマイクロメカニカル素子１に当射しており、ひいてはマイクロメカニカル素子１の内部空間に散乱光が発生している場合には、第１のセンサダイオード１１と第２のセンサダイオード１２との間に電圧差が発生する。これによって、レーザビーム２０を検出することができる。

図３には、さらに別の実施形態によるマイクロメカニカル素子が概略的に示されている。この実施形態が図２による実施形態と相違する点は、第１のセンサダイオード１１及び第２のセンサダイオード１２が、マイクロミラー１０のミラー面１０１と同じ方向には配向されていない、ということである。そうではなく、第１のセンサダイオード１１及び第２のセンサダイオード１２は、逆方向に配向されており、即ち、マイクロミラー１０のミラー面１０１を基準にして見ると逆方向に配向されている。この場合、マイクロメカニカル素子１は、マイクロミラー１０と支持体基板１３とマイクロメカニカル素子１の底部との間に、中間スペースを有している。この実施形態によれば、散乱光は、支持体基板１３とマイクロミラー１０との間の側方の間隙を通り抜けて進むことができ、さらにこの散乱光は、マイクロメカニカル素子１の下方の間隙へと進む。次いでこの光を、第２のセンサダイオード１２によって検出することができる。

図４には、マイクロメカニカル素子１のさらに別の実施形態が示されている。この場合、第１のセンサダイオード１１と第２のセンサダイオード１２とは、支持体基板１３の互いに反対側に配置されている。第１のセンサダイオード１１は、マイクロミラー１０のミラー面１０１を基準にして見ると、逆方向に配向されているのに対し、第２のセンサダイオード１２は、同じ方向に配向されており、この方向においてミラー面１０１がマイクロミラー１０上に配置されている。従って、第１のセンサダイオード１１によって捕捉可能な割合よりもかなり多くの割合の散乱光が、第２のセンサダイオード１２によって捕捉される。この場合、レーザビーム２０がマイクロメカニカル素子１のマイクロミラー１０に当射しているときには、この実施形態においても、第１のセンサダイオード１１と第２のセンサダイオード１２とが、それぞれ異なる大きさの出力信号を供給する。このようにして、レーザビーム２０の入射を検出することができる。

図５には、マイクロメカニカル素子１のさらに別の実施形態が示されている。この実施形態は、マイクロミラー１０のミラー面１０１上に反射素子１７が配置されている、という点において、図２による実施形態とは相違している。この反射素子１７は、好ましくはレーザビーム２０の直径よりも小さい。特に、反射素子１７の幅を、わずか数μｍにすることができる。この場合、反射素子１７は、レーザビーム２０の一部分を、マイクロメカニカル素子１の予め決められた領域に向けて偏向することができる。マイクロメカニカル素子１の予め決められたこの領域に、光信号検出用の第２のセンサダイオード１２を配置することができる一方、別の選択肢として、反射素子１７がレーザビーム２０の一部分を偏向して当射する予め決められた領域に、反射器１８を配置することもできる。次いで、この反射器１８は、反射素子１７により偏向されたレーザビーム２０の光を、第２のセンサダイオード１２の方向へ偏向することができる。さらに別の選択肢として、この反射器１８は、マイクロメカニカル素子１の内部空間における散乱光も、第２のセンサダイオード１２に向けて偏向することができる。この場合、反射器１８を必要に応じて、第２のセンサダイオード１２に向けて光を集束するように構成することもできる。

図６には、マイクロメカニカル素子のさらに別の実施形態が示されている。図６によるマイクロメカニカル素子が図３による実施形態と相違する点は、マイクロメカニカル素子１の下方領域に、即ち、マイクロミラー１０のミラー面１０１とは反対側の領域に、１つ又は複数の反射器１８ａ，１８ｂが配置されている、ということである。これらの反射器１８ａ，１８ｂは、支持体基板１３とマイクロミラー１０との間の間隙を通り抜けてマイクロメカニカル素子１の下方領域へと進む散乱光を、さらに第２のセンサダイオード１２へ向けて偏向することができる。その際に、この種のミラー面１８ａ，１８ｂを、例えば、湿式化学エッチングによって、一例としてケイ素ウェーハにおいて水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液によるエッチングによって、又は、他の適切な手法で、特に簡単に製造することができる。

図７には、マイクロメカニカル素子１のさらに別の実施形態が示されている。この実施形態は、上述の図６による実施形態にほぼ対応している。さらにこの実施例においては、マイクロミラー１０は、開口部１９を備えている。この開口部１９によって、ミラー面１０１が載置されているマイクロミラー１０の上面が、ミラー面１０１とは反対側に位置するマイクロミラー１０の下面と連通している。このようにすれば、レーザビーム２０の光の一部分が開口部１９を通り抜けて進み、マイクロメカニカル素子１の下方領域に到達することができる。開口部１９を通り抜けて進むレーザビーム２０の光を、その後、場合によっては、１つ又は複数の反射器１８ａ，１８ｂを介して、第２のセンサダイオード１２へ向けて導くことができる。別の選択肢として、新たな反射器１８ａ，１８ｂを用いることなく、第２のセンサダイオード１２は、この開口部１９を通り抜けて下方領域まで進んだ散乱光だけを捕捉することもできる。

最後に図８には、マイクロメカニカル素子１のさらに別の実施例が示されている。この図による実施例が上述の図７の実施例と相違する点は、マイクロミラー１０の下方においてマイクロミラー１０内の開口部１９を真っ直ぐに延長した位置に、第２のセンサダイオード１２が配置されていることである。このようにすることによって、開口部１９を通り抜けて進むレーザビーム２０の光を直接、第２のセンサダイオード１２に当射させることができる。

別の選択肢として、マイクロメカニカル素子１の下方領域においてマイクロミラー１０と支持体基板１３との間の間隙を真っ直ぐに延長した位置に、第２のセンサダイオード１２を配置することも考えられる。

場合によっては、第１のセンサダイオード１１と第２のセンサダイオード１２とが、マイクロメカニカル素子１の下方領域に配置されている実施形態において、多くの割合の散乱光を受光する位置に第２のセンサダイオード１２が配置されている一方、第１のセンサダイオード１１はごくわずかな割合の散乱光しか受光しない場合には、第１のセンサダイオード１１のカバー層１５を省略してもよい。これを、例えば、以下のようにして実現することができる。即ち、第２のセンサダイオード１２を、マイクロミラー１０における開口部１９の真下に配置するか、又は、マイクロミラー１０と支持体基板１３との間の間隙における対応する位置に配置する一方、第１のセンサダイオード１１をそこから離れた場所に配置するのである。

ここで、マイクロミラーに基づくレーザシステムの監視装置３は、例えば、第１のセンサダイオード１１と第２のセンサダイオード１２の出力信号を同時に捕捉し、それらを相互に比較することができる。第１のセンサダイオード１１のセンサ信号と第２のセンサダイオード１２のセンサ信号との間の差が、予め定められた閾値を超えているならば、監視装置３は、レーザビーム２０がマイクロメカニカル素子１にも当射していると判定する。そうでない場合には、レーザビーム２０の欠落を検出することができる。

別の選択肢として、例えば、第１のセンサダイオード１１と第２のセンサダイオード１２とに、１つの共通の電流源（ここでは図示せず）から交互に給電することも考えられる。このようにすることによって保証することができることは、部品の公差に起因して両方のセンサダイオード１１及び１２の給電に著しい偏差が発生しない、ということである。この場合、監視装置３は、センサ信号を第１のセンサダイオード１１と第２のセンサダイオード１２とから相前後して捕捉し、その後、同様にこれら両方のセンサ信号間の差を評価することができる。

さらに、レーザ光源２から送出されたレーザビーム２０を変調信号に基づいて変調することも可能である。この変調信号を、例えば、監視装置３内の変調源から供給することができる。但し、レーザビーム２０を変調するためのさらに別の可能性も考えられる。この場合、監視装置３は、第２のセンサダイオード１２からのセンサ信号の評価を、対応する変調信号に基づいて実施することもできる。

さらにこの場合、第１のセンサダイオード１１と第２のセンサダイオード１２とが、例えば、１つの同じダイオード面を有することができ、従って、これら両方のダイオード１１及び１２は、非照射状態において等しく給電したならば、ほぼ等しい出力電圧を送出することになる。別の選択肢として、光を検出する第２のセンサダイオード１２の寸法を、温度を検出する第１のセンサダイオード１１より大きくすることもできる。このような非対称性によって、非照射状態のときに第２のセンサダイオード１２の順方向電圧が低くなる。従って、第２のセンサダイオード１２が照射されることによって、第２のセンサダイオード１２の順方向電圧が、さらには第２のセンサダイオード１２の電圧信号が、第１のセンサダイオード１１の電圧信号よりも大きくなる。このようにすれば、マイクロメカニカル素子１にレーザビーム２０が存在しているのか存在していないのかを、簡単な比較器回路によって検出することができる。

最後に図９には、１つの実施形態によるマイクロミラーに基づくレーザシステムの監視方法の基礎を成すフローチャートが概略的に示されている。ステップＳ１において、第１のセンサダイオードにおける温度に対応する第１の出力信号が供給される。ステップＳ２において、第２のセンサダイオードに入射する光の強度に対応する第２の出力信号が供給される。ステップＳ３において、第１の出力信号が第２の出力信号と比較される。これらのステップＳ１乃至Ｓ３を、即ち、両方の出力信号の供給及びこれらの出力信号の比較を、特にこの場合、同時に行うことができる。次いでステップＳ４において、マイクロミラーに基づくレーザシステムの誤動作を検出することができる。その際にこの検出は、第１の出力信号と第２の出力信号との比較に基づくものである。特にこの場合、入射する光の強度に基づいて、第２のセンサダイオードの出力信号が第１のセンサダイオードの出力信号よりも大きければ、マイクロミラーに基づくレーザシステムは正常に動作していると判定することができる。

以上を要約すると、本発明は、入射レーザビームを検出するマイクロミラーに基づくレーザシステムのためのマイクロメカニカル素子に関する。このために、マイクロメカニカル素子において、１つの共通の基板上に２つのセンサダイオードが配置されており、これら両方のセンサダイオードのうち一方のセンサダイオードだけが、フォトダイオードとして構成されている。他方のセンサダイオードは、光の入射には依存しない出力信号を供給する。両方のダイオードの出力信号双方を比較することにより、マイクロメカニカル素子における光の入射を推定することができる。

Claims (10)

1. 支持体基板（１３）と結合されたマイクロミラー（１０）と、
   第１のセンサダイオード（１１）であって、当該第１のセンサダイオード（１１）における温度に対応する第１の出力信号を供給するように構成されている第１のセンサダイオード（１１）と、
   第２のセンサダイオード（１２）であって、当該第２のセンサダイオード（１２）に入射する光の強度に対応する第２の出力信号を供給するように構成されている第２のセンサダイオード（１２）と、
   を備えているマイクロメカニカル素子（１）において、
   前記第１のセンサダイオード（１１）及び前記第２のセンサダイオード（１２）は、前記支持体基板（１３）内に配置されており、
   前記マイクロミラー（１０）は、反射素子（１７）を含み、当該反射素子（１７）は、前記マイクロミラー（１０）のミラー面（１０１）に配置されており、前記反射素子（１７）は、前記マイクロミラー（１０）の前記ミラー面（１０１）に入射するレーザビーム（２０）の直径よりも小さい寸法を有しており、かつ、前記レーザビーム（２０）の一部分を前記第２のセンサダイオード（１２）に入射させるために前記レーザビーム（２０）の当該一部分を予め決められた領域に向けて偏向するように配置されている、
   マイクロメカニカル素子（１）。
2. 前記第１のセンサダイオード（１１）は、非透光性のカバー層（１５）を含む、
   請求項１に記載のマイクロメカニカル素子（１）。
3. 当該マイクロメカニカル素子（１）内において前記第２のセンサダイオード（１２）の方向に光を偏向するように構成されている反射器（１８，１８ａ，１８ｂ）を備えている、
   請求項１又は２に記載のマイクロメカニカル素子（１）。
4. 前記マイクロミラー（１０）は、ミラー面（１０１）と、前記マイクロミラー（１０）の、前記ミラー面（１０１）とは反対側の面との間に、開口部（１９）を含む、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマイクロメカニカル素子（１）。
5. 前記第２のセンサダイオード（１２）は、前記支持体基板（１３）の、前記マイクロミラー（１０）のミラー面（１０１）と同じ方向に配向された側に配置されている、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマイクロメカニカル素子（１）。
6. 前記第１のセンサダイオード（１１）及び前記第２のセンサダイオード（１２）は、１つの共通のドーピング半導体層（１４）を含む、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマイクロメカニカル素子（１）。
7. 前記第１のセンサダイオード（１１）及び前記第２のセンサダイオード（１２）は、１つの共通の支持体基板（１３）内に別個の半導体層を含む、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマイクロメカニカル素子（１）。
8. レーザビーム（２０）を供給するように構成されたレーザ光源（２）と、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載のマイクロメカニカル素子（１）と、
   監視装置（３）と、
   を備えている、マイクロミラーに基づくレーザシステムであって、
   前記監視装置（３）は、前記第１のセンサダイオード（１１）から供給された第１のセンサ信号と、前記第２のセンサダイオード（１２）から供給された第２の出力信号とに基づいて、当該マイクロミラーに基づくレーザシステムの誤動作を判定するように構成されている、
   マイクロミラーに基づくレーザシステム。
9. 変調信号を供給するように構成された変調源を備えており、
   前記レーザ光源（２）は、供給される前記レーザビーム（２０）を前記変調信号に基づいて変調するように構成されており、
   前記監視装置（３）は、前記第２のセンサダイオード（１２）から供給された前記第２の出力信号を、前記変調信号に基づいて評価するように構成されている、
   請求項８に記載のマイクロミラーに基づくレーザシステム。
10. マイクロミラーに基づくレーザシステムの監視方法であって、
    第１のセンサダイオードにおける温度に対応する第１の出力信号を供給するステップ（Ｓ１）と、
    第２のセンサダイオードに入射する光の強度に対応する第２の出力信号を供給するステップ（Ｓ２）と、
    前記第１の出力信号を前記第２の出力信号と比較するステップ（Ｓ３）と、
    前記第１の出力信号と前記第２の出力信号との比較に基づいて、前記マイクロミラーに基づくレーザシステムの誤動作を判定するステップ（Ｓ４）と、
    を含み、
    前記マイクロミラーは、反射素子を含み、当該反射素子は、前記マイクロミラーのミラー面に配置されており、前記反射素子は、前記マイクロミラーの前記ミラー面に入射するレーザビームの直径よりも小さい寸法を有しており、かつ、前記レーザビームの一部分を前記第２のセンサダイオードに入射させるために前記レーザビームの当該一部分を予め決められた領域に向けて偏向するように配置されている、
    マイクロミラーに基づくレーザシステムの監視方法。

Images