JP6606865B2 - 光走査装置及びその製造方法、光走査制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置及びその製造方法、光走査制御装置に関する。

レーザ光を走査して画像を表示する光走査制御装置が知られている。この光走査制御装置は、光源から発せられる光を光学系を介さずに直接検出する第１検出手段と、光源から発せられる光を光学系を介して検出する第２検出手段とを備えている。そして、第１検出手段と第２検出手段との検出結果の組み合わせに基づいて、異常判定等を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１１８５２号公報

ところで、レーザ光を走査する光走査制御装置には、例えば、レーザ光を走査する光走査装置に光を走査するミラーの傾き具合を検出する変位センサを設け、変位センサの出力に基づいて、ミラーの振れ角制御を行うものが存在する。

しかしながら、変位センサの出力に温度依存性がある場合には、正確な振れ角制御ができないという問題があった。光走査装置の外部にサーミスタ等の補償用の温度センサを設けることも考えられるが、温度センサを変位センサと近接配置できず変位センサ近傍の温度を正確に検出できないため、精度のよい温度補償を行うことは困難であった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、変位センサの出力の温度依存性を高精度で補償可能な光走査装置を提供することを課題とする。

本光走査装置（１）は、ミラー（３１０）を揺動させて入射光を走査する光走査装置であって、前記ミラー（３１０）の振角を検出する変位センサ（３９１、３９５、３９６）と、前記変位センサ（３９１、３９５、３９６）の温度補償用の温度センサ（３９７、３９８、３９９）と、を有し、前記変位センサ（３９１、３９５、３９６）は、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センサであり、前記温度センサ（３９７、３９８、３９９）は、前記下部電極と同一数の層が積層された抵抗式測温体であり、前記温度センサ（３９７、３９８、３９９）と前記下部電極の対応する層を構成する材料が同一であり、かつ、前記温度センサ（３９７、３９８、３９９）と前記下部電極の対応する層の厚さが略同一であり、前記温度センサ（３９７、３９８、３９９）は、前記変位センサ（３９１、３９５、３９６）の近傍で、かつ、前記変位センサ（３９１、３９５、３９６）が形成される部材の表面と同一面上に形成されてい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、変位センサの出力の温度依存性を高精度で補償可能な光走査装置を提供できる。

本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。 本実施の形態に係る光走査制御装置を例示する外観図（その１）である。 本実施の形態に係る光走査制御装置を例示する外観図（その２）である。 変位センサの温度依存性について説明する図である。 水平変位センサ３９１及び温度センサ３９７近傍の部分拡大平面図である。 温度センサ３９７を例示する図である。 垂直変位センサ３９５及び温度センサ３９８近傍の部分拡大平面図である。 温度測定回路１７について例示する図である。 温度センサ３９７の温度依存性を例示するグラフである。 温度センサ３９７の温度依存再現性を例示するグラフである。 温度センサ３９７の配線長依存性を例示するグラフである。

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。

図１は、本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。図３及び図４は、本実施の形態に係る光走査制御装置を例示する外観図である。

（光走査制御装置の概略構成）
まず、図１〜図４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とを有し、これらは筐体１００に格納されている。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、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、３７１ＡＬ、３７１ＣＲ、３７１ＣＬ、３７１ＥＲ、３７１ＥＬを同波形、駆動源３７１ＢＲ、３７１ＢＬ、３７１ＤＲ、３７１ＤＬ、３７１ＦＲ、３７１ＦＬ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遥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が水平方向に遥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。水平変位センサ３９１の近傍には、水平変位センサ３９１の近傍の温度を検知する水平変位センサ３９１の温度補償用の温度センサ３９７が設けられている。

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が垂直方向に遥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。垂直変位センサ３９５の近傍には、垂直変位センサ３９５の近傍の温度を検知する垂直変位センサ３９５の温度補償用の温度センサ３９８が設けられている。又、垂直変位センサ３９６の近傍には、垂直変位センサ３９６の近傍の温度を検知する垂直変位センサ３９６の温度補償用の温度センサ３９９が設けられている。

このように、光走査装置３０には、変位センサ及び温度センサが複数個設けられ、夫々の変位センサに対して１つの温度センサが割り当てられている。そして、各温度センサの出力は光走査装置３０外に設けられた温度測定回路１７に入力され、温度測定回路１７は各温度センサの抵抗値に基づいて各変位センサの温度（各変位センサ近傍の温度）を測定する。

なお、光走査装置３０は、例えば、ユニット１５０（図３（ｂ）参照）において、駆動回路等と共にセラミックパッケージに搭載され、セラミックカバーに覆われている。

光学部４０は、光走査装置３０にて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り、例えば、図３（ｂ）等に示すように、反射ミラー４１、反射ミラー４２、反射ミラー４３、凹面ミラー４４等を含んで構成することができる。但し、必要に応じ、反射ミラーに代えてレンズを用いてもよい。光走査装置３０から光学部４０に入射した光は、凹面ミラー４４により略平行光とされてスクリーン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。システムコントローラ１１は、例えば、ミラー３１０の振れ角制御を行うことができる。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を介してモニタする。又、システムコントローラ１１は、温度センサ３９７〜３９９の夫々の抵抗値に基づいて水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６の温度を測定する温度測定回路１７の出力をモニタする。

そして、システムコントローラ１１は、温度測定回路１７の出力に基づいて水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６の出力を温度補償した信号を生成し、ミラー駆動回路１４に角度制御信号として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３５０Ａ及び３５０Ｂ、駆動梁３７０Ａ及び３７０Ｂ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の検出結果は制御手段である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や光走査装置３０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。

（変位センサの温度依存性とその補償）
水平変位センサや垂直変位センサ等の変位センサとして圧電センサ（圧電素子）を用いる場合、変位センサは、例えば、図５に示すような温度依存性を有している。図５の例では、温度が高くなると変位センサの出力電圧が上昇する特性を示している。

変位センサが温度依存性を有していると正確な変位検出ができないため、従来は光走査装置３０が搭載されるセラミックパッケージ内にサーミスタを搭載し、サーミスタの出力に基づいて変位センサの温度補償を行っていた。従来の方式では、変位センサとサーミスタとを近くに配置することが困難であったため、変位センサ近傍の温度を正確に検出することができなかった。

そこで、本実施の形態では、光走査装置３０内に温度センサ３９７〜３９９を搭載し、各変位センサ近傍の温度を高精度に検出可能としている。これについて、以下に詳しく説明する。

（水平変位センサと温度センサ）
図６は、図２の水平変位センサ３９１及び温度センサ３９７近傍の部分拡大平面図である。本実施の形態では、水平変位センサ３９１として圧電センサを用いている。

水平変位センサ３９１は、捻れ梁３３０Ｂと連結梁３４０Ｂとの連結部の駆動源３５１Ｂ側に配置されており、ミラー３１０の水平方向の傾き具合に伴い、捻れ梁３３０Ｂから伝達される連結梁３４０Ｂの変位に対応する電流値を出力する。又、連結梁３４０Ａ及び３４０Ｂの重量のバランスをとるために、水平変位センサ３９１と同一層構造のダミーセンサ３９２、３９３、及び３９４が設けられている。ダミーセンサ３９２は捻れ梁３３０Ｂと連結梁３４０Ｂとの連結部の駆動源３５１Ａ側に、ダミーセンサ３９３は捻れ梁３３０Ａと連結梁３４０Ａとの連結部の駆動源３５１Ｂ側に、ダミーセンサ３９４は捻れ梁３３０Ａと連結梁３４０Ａとの連結部の駆動源３５１Ａ側に配置されている。なお、本明細書において、同一層構造（層構造が同一）とは、各層を構成する材料が同一であり、かつ、各層の厚さが略同一であることを意味するものとする。

水平変位センサ３９１及びダミーセンサ３９２は、連結梁３４０Ｂ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である。又、ダミーセンサ３９３及びダミーセンサ３９４は、連結梁３４０Ａ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である。水平変位センサ３９１には、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た配線が形成されているが、ダミーセンサ３９２、３９３、及び３９４の出力は使用されないため配線は形成されていない。

図７は、温度センサ３９７を例示する図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図７に示すように、温度センサ３９７は、配線厚Ｔ及び配線幅Ｗが略一定で所定の配線長を有する蛇行パターンであり、連結梁３４０Ｂの表面上に第１層３９７Ａと第２層３９７Ｂが順次積層された構造の抵抗式測温体である。温度センサ３９７の蛇行したパターンの両端には端子３９７ＴＡ及び端子３９７ＴＢが形成されており、端子３９７ＴＡ及び端子３９７ＴＢは端子群ＴＢに至る配線と接続されている。

なお、蛇行パターンは一例であり、必要な配線長が確保できれば温度センサ３９７はどのようなパターンとしてもよい。例えば、温度センサ３９７を直線パターンとしてもよい。他の温度センサについても同様である。

本実施の形態では、第１層３９７Ａと第２層３９７Ｂの積層構造が、水平変位センサ３９１の下部電極の層構造、並びに圧電素子である駆動源３５１Ａ、３５１Ｂ、３７１Ｒ、及び３７１Ｌの下部電極の層構造と同一とされている。第１層３９７Ａとしては、例えば、導電性酸化物であるランタンニッケルオキサイド（ＬＮＯ）を用いることができる。第１層３９７Ａの厚さは、例えば、１０〜１００ｎｍ程度とすることができる。又、第２層３９７Ｂとしては、例えば、金属である白金（Ｐｔ）を用いることができる。第２層３９７Ｂの厚さは、例えば、５０〜２００ｎｍ程度とすることができる。

この場合、水平変位センサ３９１の下部電極、並びに圧電素子である駆動源３５１Ａ、３５１Ｂ、３７１Ｒ、及び３７１Ｌの下部電極もランタンニッケルオキサイド（ＬＮＯ）と白金（Ｐｔ）との積層構造となる。なお、温度センサ３９７の表面にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の絶縁膜を形成し、第１層３９７Ａと第２層３９７Ｂの積層構造を被覆してもよい。

このように、温度センサ３９７の層構造と水平変位センサ３９１の下部電極の層構造、並びに圧電素子である駆動源３５１Ａ、３５１Ｂ、３７１Ｒ、及び３７１Ｌの下部電極の層構造とを同一とすることにより、水平変位センサ３９１の下部電極、並びに圧電素子である駆動源３５１Ａ、３５１Ｂ、３７１Ｒ、及び３７１Ｌの下部電極を形成する工程において温度センサ３９７を同時にパターニングできる。そのため、製造工程を増やすことなく温度センサ３９７を作製することが可能となる。又、ダミーセンサ３９２、３９３、及び３９４も温度センサ３９７と同時にパターニングできる。その結果、光走査装置３０の低コスト化を実現できる。

又、温度センサ３９７を水平変位センサ３９１近傍の水平変位センサ３９１と同一平面上（連結梁３４０Ｂの表面上）に形成することにより、水平変位センサ３９１近傍の温度を従来よりも高精度に検出することができる。

（垂直変位センサと温度センサ）
図８は、図２の垂直変位センサ３９５及び温度センサ３９８近傍の部分拡大平面図である。本実施の形態では、垂直変位センサ３９５として圧電センサを用いている。

垂直変位センサ３９５は、駆動梁３７０Ｂの有する矩形梁の上端部に配置されており、ミラー３１０の垂直方向の傾き具合に伴い、駆動梁３７０Ｂのうち垂直変位センサ３９５が設けられた矩形梁の変位に対応する電流値を出力する。垂直変位センサ３９５は、駆動梁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である。垂直変位センサ３９５には、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た配線が形成されている。なお、垂直変位センサ３９５の層構造は、水平変位センサ３９１と同一構造であり、例えば、ランタンニッケルオキサイド（ＬＮＯ）と白金（Ｐｔ）との積層構造とされている。

温度センサ３９８は、図７に示した温度センサ３９７と同様に、配線厚Ｔ及び配線幅Ｗが略一定で所定の配線長を有する蛇行パターンであり、駆動梁３７０Ｂの有する矩形梁の上端部の表面上に形成されている。温度センサ３９８は、温度センサ３９７と同一層構造（つまり、垂直変位センサ３９５の下部電極と同一層構造）の抵抗式測温体である。温度センサ３９８の蛇行したパターンの両端には端子が形成されており、各端子は端子群ＴＢに至る配線と接続されている。

なお、図８では、垂直変位センサ３９５及び温度センサ３９８のみについて説明したが、垂直変位センサ３９６も垂直変位センサ３９５と同様の構成により、駆動梁３７０Ａの有する矩形梁の下端部に設けられている。そして、垂直変位センサ３９６は、ミラー３１０の垂直方向の傾き具合に伴い、駆動梁３７０Ａのうち垂直変位センサ３９６が設けられた矩形梁の変位に対応する電流値を出力する。

又、温度センサ３９９も温度センサ３９８と同様の構成により、駆動梁３７０Ａの有する矩形梁の下端部の温度センサ３９９の近傍に設けられている。垂直変位センサ３９６及び温度センサ３９９には、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た配線が形成されている。なお、端子群ＴＡ及びＴＢは、例えば、フレキシブルケーブル等を介して、回路部１０と接続されている。

このように、温度センサ３９８及び３９９の層構造と垂直変位センサ３９５及び３９６の下部電極の層構造、並びに圧電素子である駆動源３５１Ａ、３５１Ｂ、３７１Ｒ、及び３７１Ｌの下部電極の層構造とを同一（水平変位センサ３９１の下部電極の層構造とも同一）とすることにより、垂直変位センサ３９５及び３９６の下部電極、並びに圧電素子である駆動源３５１Ａ、３５１Ｂ、３７１Ｒ、及び３７１Ｌの下部電極を形成する工程において温度センサ３９８及び３９９を同時にパターニングできる。そのため、製造工程を増やすことなく温度センサ３９８及び３９９を作製することが可能となり、光走査装置３０の低コスト化を実現できる。

又、温度センサ３９８を垂直変位センサ３９５近傍の垂直変位センサ３９５と同一平面上（駆動梁３７０Ｂの表面上）に形成することにより、垂直変位センサ３９５近傍の温度を従来よりも高精度に検出することができる。又、温度センサ３９９を垂直変位センサ３９６近傍の垂直変位センサ３９６と同一平面上（駆動梁３７０Ａの表面上）に形成することにより、垂直変位センサ３９６近傍の温度を従来よりも高精度に検出することができる。

（温度測定回路）
図９は、温度測定回路１７について例示する図である。図９に示すように、温度センサ３９７は、温度測定回路１７に接続され、温度測定回路１７の出力がシステムコントローラ１１（図１参照）に入力される。温度測定回路１７は、２導線式の温度測定回路である。

具体的には、温度センサ３９７の一端は、抵抗Ｒ_１を有する配線を経由して、温度測定回路１７のＩＣ_１（差動増幅器）のマイナス端子に入力されている。又、温度センサ３９７の他端は、抵抗Ｒ_２を有する配線を経由して、温度測定回路１７のＧＮＤ端子に接続されている。

ＩＣ_１のマイナス端子は抵抗Ｒ_３により電源Ｖ_ＤＤ端子にプルアップされている。又、ＩＣ_１のプラス端子は抵抗Ｒ_４により電源Ｖ_ＤＤ端子にプルアップされると共に、抵抗Ｒ_５によりＧＮＤ端子にプルダウンされている。

図９において、例えば、温度センサ３９７を０℃において１００Ωとなる抵抗体とすることができる。そして、抵抗Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_５を１００Ωの抵抗とすることができる。そして、温度センサ３９７と温度測定回路１７とを近距離に配置することにより、抵抗Ｒ_１＝抵抗Ｒ_２≒０Ωとなるので、温度センサ３９７と抵抗Ｒ_３、Ｒ_４、及びＲ_５とでブリッジ回路を形成できる。そして、温度センサ３９７の抵抗が温度に依存して変化すると、それに応じてＩＣ_１の出力が変化するため、ＩＣ_１の出力をシステムコントローラ１１によりモニタすることで温度検出が可能となる。

なお、温度センサ３９７と温度測定回路１７とを近距離に配置することが困難な場合には、抵抗Ｒ_１及びＲ_２の値が無視できなくなる。その場合には、温度測定回路１７として３導線式の温度測定回路や４導線式の温度測定回路を用いることで、抵抗Ｒ_１及びＲ_２の値の影響を受けずに高精度の温度測定が可能となる。

（実施例）
水平変位センサ３９１の下部電極、垂直変位センサ３９５及び３９６の下部電極、並びに圧電素子である駆動源３５１Ａ、３５１Ｂ、３７１Ｒ、及び３７１Ｌの下部電極として、厚さ３０ｎｍのランタンニッケルオキサイド（ＬＮＯ）と厚さ１５０ｎｍの白金（Ｐｔ）との積層構造をスパッタ法により作製した。これと同一工程で、温度センサ３９７〜３９９として、厚さ３０ｎｍのランタンニッケルオキサイド（ＬＮＯ）と厚さ１５０ｎｍの白金（Ｐｔ）との積層構造をスパッタ法により作製した。その後、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６、並びに圧電素子である駆動源３５１Ａ、３５１Ｂ、３７１Ｒ、及び３７１Ｌの下部電極上に圧電膜と上部電極をスパッタ法により順次積層した。なお、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６、温度センサ３９７〜３９９の形成位置は、図２等に示した通りである。

又、温度センサ３９７〜３９９の配線幅Ｗ（図７参照）を夫々１２μｍ、配線長を夫々４０００μｍに調整した。なお、温度センサ３９７の配線長とは、図７（ａ）の平面図において、端子３９７ＴＡと端子３９７ＴＢとの間を接続する配線幅Ｗの蛇行パターンにおいて、配線幅Ｗの中心を通る線の長さである。温度センサ３９８及び３９９についても同様である。又、温度測定回路１７としては、図９に示した２導線式の温度測定回路を用いた。

図１０は、温度センサ３９７の温度依存性を例示するグラフである。図１０に示すように、温度に対して温度センサ３９７の抵抗が線形に変化することが確認された。図１０における温度センサ３９７の抵抗は白金（Ｐｔ）のみに依存しており、ランタンニッケルオキサイド（ＬＮＯ）は抵抗が高いため温度センサ３９７全体の抵抗には影響を及ぼさない。なお、温度センサ３９８及び３９９についても同様の結果が得られた。

図１１は、温度センサ３９７の温度依存再現性を例示するグラフであり、温度に対する温度センサ３９７の抵抗の変化を２回測定してプロットしたものである。図１１に示すように、温度センサ３９７の抵抗は繰り返し測定による正確な再現性を持つことが確認された。なお、温度センサ３９８及び３９９についても同様の結果が得られた。

又、温度センサ３９７〜３９９の配線長を夫々６０００μｍに調整したサンプルと、８０００μｍに調整したサンプルを作製し、温度センサ３９７〜３９９の抵抗の配線長依存性を調べた（なお、配線厚及び配線幅については前述の通りとした）。又、温度センサ３９７〜３９９の周囲温度は０℃とした。

図１２は、温度センサ３９７の配線長依存性を例示するグラフである。図１２に示すように、配線長に対して温度センサ３９７の抵抗が線形に変化することが確認された。なお、温度センサ３９８及び３９９についても同様の結果が得られた。図１２より、配線厚を１５０ｎｍ（白金（Ｐｔ）の厚さを１５０ｎｍ）、配線幅Ｗを１２μｍ、配線長を１２００μｍに調整することにより、温度センサ３９７〜３９９として０℃において１００Ωとなる抵抗体を実現できることがわかる。

このように、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６の下部電極と同一層構造の温度センサ３９７〜３９９を光走査装置３０内に形成することにより、水平変位センサ３９１、垂直変位センサ３９５及び３９６近傍の温度を高精度に検出することができることが確認された。

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、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。

又、上記の実施の形態では、３つのレーザを有する例を示したが、レーザは最低１つ有していればよい。この場合、単色の光走査制御装置を実現できる。

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
１７ 温度測定回路
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
４１、４２、４３ 反射ミラー
４４ 凹面ミラー
５０ スクリーン
６０ 光量検出センサ
１００ 筐体
１５０ ユニット
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
３９７、３９８、３９９ 温度センサ
３９７Ａ 第１層
３９７Ｂ 第２層
３９７ＴＡ、３９７ＴＢ 端子

Claims (8)

1. ミラーを揺動させて入射光を走査する光走査装置であって、
   前記ミラーの振角を検出する変位センサと、
   前記変位センサの温度補償用の温度センサと、を有し、
   前記変位センサは、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センサであり、
   前記温度センサは、前記下部電極と同一数の層が積層された抵抗式測温体であり、
   前記温度センサと前記下部電極の対応する層を構成する材料が同一であり、かつ、前記温度センサと前記下部電極の対応する層の厚さが略同一であり、
   前記温度センサは、前記変位センサの近傍で、かつ、前記変位センサが形成される部材の表面と同一面上に形成されていることを特徴とする光走査装置。
2. 前記変位センサ及び前記温度センサは複数個設けられ、
   夫々の前記変位センサに対して１つの前記温度センサが割り当てられていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 複数個の前記変位センサは、前記ミラーの水平方向の振角を検出する水平変位センサと、前記ミラーの垂直方向の振角を検出する垂直変位センサと、を含むことを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
4. 前記温度センサは、白金から構成された層を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項記載の光走査装置。
5. 前記ミラーを水平方向に揺動する水平駆動源を備えた水平駆動梁と、
   前記ミラーを垂直方向に揺動する垂直駆動源を備えた垂直駆動梁と、を有し、
   前記水平駆動源及び前記垂直駆動源の下部電極は、前記温度センサと同一数の層が積層された構造であり、
   前記水平駆動源及び前記垂直駆動源の下部電極と前記温度センサの対応する層を構成する材料が同一であり、かつ、前記水平駆動源及び前記垂直駆動源の下部電極と前記温度センサの対応する層の厚さが略同一であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項記載の光走査装置。
6. 請求項１から５の何れか一項記載の光走査装置と、
   前記温度センサの抵抗値に基づいて前記変位センサの温度を測定する温度測定回路と、
   前記温度測定回路の出力に基づいて前記変位センサの出力を温度補償して前記ミラーの振角を制御する制御手段と、を有することを特徴とする光走査制御装置。
7. 前記温度測定回路は２導線式の温度測定回路であることを特徴とする請求項６記載の光走査制御装置。
8. ミラーを揺動させて入射光を走査する光走査装置の製造方法であって、
   前記ミラーの振角を検出する変位センサを形成する工程と、
   前記変位センサの温度補償用の温度センサを形成する工程と、
   前記ミラーを水平方向に揺動する水平駆動源を備えた水平駆動梁を形成する工程と、
   前記ミラーを垂直方向に揺動する垂直駆動源を備えた垂直駆動梁を形成する工程と、を有し、
   前記変位センサ、前記水平駆動源、及び前記垂直駆動源は、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り、
   前記温度センサは、前記変位センサ、前記水平駆動源、及び前記垂直駆動源の下部電極と同一数の層が積層された抵抗式測温体であり、
   前記温度センサと前記下部電極の対応する層を構成する材料が同一であり、かつ、前記温度センサと前記下部電極の対応する層の厚さが略同一であり、
   前記温度センサは、前記変位センサの近傍で、かつ、前記変位センサが形成される部材の表面と同一面上に形成され、
   前記温度センサと、前記変位センサ、前記水平駆動源、及び前記垂直駆動源の下部電極と、が同一工程において同時に形成されることを特徴とする光走査装置の製造方法。

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