(57)【要約】【課題】所望の方向に光を正確に反射するマイクロミラー装置を得る。【解決手段】カバーガラス２００は、平板状の直方体であって、カバーガラス底面２０２には、ＣｄＳを蒸着して形成される光検出部材が設けられる。光検出部材は、第１から第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ６と、第１から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ６とから成る。第１のマイクロミラー装置１０は、カバーガラス底面２０２上において、第１の可動部１２０が、第１のＹ方向光検出部ＰＤｙ１と第２のＹ方向光検出部ＰＤｙ２との間から第５のＹ方向光検出部ＰＤｙ５と第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ６との間まで、第２の可動部１３０が、第１のＸ方向光検出部ＰＤｘ１と第２のＸ方向光検出部ＰＤｘ２との間から第５のＸ方向光検出部ＰＤｘ５と第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６との間までレーザ光を反射するように制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の揺動軸周りに揺動しながら光を反射する第１のミラー部材と、
前記第１のミラー部材を保護するとともに、前記第１のミラー部材による光の反射方向に設けられて前記第１のミラー部材が反射した光を透過する保護部材と、
前記保護部材において、前記第１のミラー部材が反射した光を透過する範囲内から範囲外に渡って設けられる第１の光検出部材と、
前記第１の光検出部材による光の検出状態に応じて前記第１のミラー部材の振幅を制御するミラー制御部材とを備えるマイクロミラー装置。
【請求項２】
前記第１のミラー部材は光を反射する平面状の鏡面を有し、
前記保護部材は板状であって、前記第１のミラー部材が振幅の略中央位置にあるときの前記鏡面に対して平行となる保護面を有し、
前記第１の光検出部材は、前記保護面上に設けられる請求項１に記載のマイクロミラー装置。
【請求項３】
前記第１の光検出部材は、前記保護部材において前記鏡面と対向する面に設けられる請求項２に記載のマイクロミラー装置。
【請求項４】
前記第１のミラー部材が底部に格納される凹部を有するケースと、
前記凹部から前記凹部の開口端まで伸びる導電性の配線とをさらに備え、
前記保護部材は前記凹部を外部から封止するように前記ケースに取り付けられ、
前記保護部材を前記ケースに取り付けたときに、前記配線が前記第１の光検出部材と接触するように前記保護部材が設けられる請求項３に記載のマイクロミラー装置。
【請求項５】
前記第１のミラー部材を格納する凹部を有するケースをさらに備え、
前記保護部材は前記凹部の開口部を閉塞するように前記ケースに取り付けられる請求項１に記載のマイクロミラー装置。
【請求項６】
前記第１の光検出部材は、前記保護部材において前記鏡面と対向する面の裏面に設けられる請求項２に記載のマイクロミラー装置。
【請求項７】
前記第１のミラー部材は、第１の揺動軸周りに所定の角度内で揺動し、
前記第１のミラー部材が反射した光は前記保護面上において線分状の軌跡を成し、
複数の前記第１の光検出部材が、前記第１のミラー部材が反射した光が前記保護面上に成す軌跡が伸びる方向に対して直線状に並べられ、
前記ミラー制御部材は、光を検出した第１の光検出部材の位置に応じて前記第１のミラー部材の振幅を制御する請求項２に記載のマイクロミラー装置。
【請求項８】
複数の前記第１の光検出部材が、前記保護面上における前記線分状の軌跡の両端部付近に各々並べられる請求項７に記載のマイクロミラー装置。
【請求項９】
前記第１の揺動軸に直交する第２の揺動軸周りに揺動する第２のミラー部材をさらに備え、
前記第１及び第２のミラー部材が反射した光は前記保護面上において互いに直交する線分状の第１及び第２の軌跡を成し、
前記マイクロミラー装置は、前記第１の軌跡が伸びる方向に対して直線状に並べられる複数の第１の光検出部材と、前記第２の軌跡が伸びる方向に対して直線状に並べられる複数の第２の光検出部材とを備え、
前記ミラー制御部材は、前記第１の光検出部材及び前記第２の光検出部材による検出状態に応じて前記第１及び第２のミラー部材の振幅を制御する請求項２に記載のマイクロミラー装置。
【請求項１０】
前記保護面上における前記第１の軌跡及び前記第２の軌跡の各両端部付近に、複数の前記光検出部材が各々並べられる請求項９に記載のマイクロミラー装置。
【請求項１１】
前記第１の光検出部材はＣｄＳであって、光を受光すると電流値が変化し、前記ミラー制御部材は前記光検出部材による電流の変化に応じて前記ミラー部材を制御する請求項１に記載のマイクロミラー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を所望の方向に反射するマイクロミラー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を用いて、光を所望の方向に反射するマイクロミラー装置が知られている。マイクロミラー装置は、ＭＥＭＳが備えるミラーを電気信号により揺動させることにより、光の反射方向を制御する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２０８１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＭＥＭＳは印加電圧や電圧の周波数等に応じて一以上の方向に単純に振動する装置であるため、ＭＥＭＳから照射された光が照射対象面上においてどの位置にあるかをある程度把握しなければ、所望の方向に光を正確に反射することができない。
【０００５】
本発明は、この問題を鑑みてなされたものであり、所望の方向へ光を正確に反射するマイクロミラー装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるマイクロミラー装置は、第１の揺動軸周りに揺動しながら光を反射する第１のミラー部材と、第１のミラー部材を保護するとともに、第１のミラー部材による光の反射方向に設けられて第１のミラー部材が反射した光を透過する保護部材と、保護部材において、第１のミラー部材が反射した光を透過する範囲内から範囲外に設けられる第１の光検出部材と、第１の光検出部材による光の検出状態に応じて第１のミラー部材の振幅を制御するミラー制御部材とを備えることを特徴とする。
【０００７】
第１のミラー部材は光を反射する平面状の鏡面を有し、保護部材は板状であって、第１のミラー部材が振幅の略中央位置にあるときの鏡面に対して平行となる保護面を有し、第１の光検出部材は、保護面上に設けられることが好ましい。
【０００８】
第１の光検出部材は、保護部材において鏡面と対向する面に設けられることが好ましい。
【０００９】
第１のミラー部材が底部に格納される凹部を有するケースと、凹部から凹部の開口端まで伸びる導電性の配線とをさらに備え、保護部材は凹部を外部から封止するようにケースに取り付けられ、保護部材をケースに取り付けたときに、配線が第１の光検出部材と接触するように保護部材が設けられることが好ましい。
【００１０】
第１のミラー部材を格納する凹部を有するケースをさらに備え、保護部材は凹部の開口部を閉塞するようにケースに取り付けられることが好ましい。
【００１１】
第１の光検出部材は、保護部材において鏡面と対向する面の裏面に設けられることが好ましい。
【００１２】
第１のミラー部材は、第１の揺動軸周りに所定の角度内で揺動し、第１のミラー部材が反射した光は保護面上において線分状の軌跡を成し、複数の第１の光検出部材が、第１のミラー部材が反射した光が保護面上に成す軌跡が伸びる方向に対して直線状に並べられ、ミラー制御部材は、光を検出した第１の光検出部材の位置に応じて第１のミラー部材の振幅を制御することが望ましい。
【００１３】
複数の第１の光検出部材が、保護面上における線分状の軌跡の両端部付近に各々並べられることが好ましい。
【００１４】
第１の揺動軸に直交する第２の揺動軸周りに揺動する第２のミラー部材をさらに備え、第１及び第２のミラー部材が反射した光は保護面上において互いに直交する線分状の第１及び第２の軌跡を成し、マイクロミラー装置は、第１の軌跡が伸びる方向に対して直線状に並べられる複数の第１の光検出部材と、第２の軌跡が伸びる方向に対して直線状に並べられる複数の第２の光検出部材とを備え、ミラー制御部材は、第１の光検出部材及び第２の光検出部材による検出状態に応じて第１及び第２のミラー部材の振幅を制御することが好ましい。
【００１５】
保護面上における第１の軌跡及び第２の軌跡の各両端部付近に、複数の光検出部材が各々並べられることが好ましい。
【００１６】
第１の光検出部材はＣｄＳであって、光を受光すると電流値が変化し、ミラー制御部材は光検出部材による電流の変化に応じてミラー部材を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所望の方向へ光を正確に反射するマイクロミラー装置を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１のマイクロミラー装置の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における第１のマイクロミラー装置の斜視断面図である。
【図３】マイクロミラーの斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線における第１のマイクロミラー装置の一部端面図である。
【図５】マイクロミラーの制御装置を示したブロック図である。
【図６】マイクロミラー（ＭＥＭＳ）の振動特性を示したグラフである。
【図７】第１の制御処理を示したフローチャートである。
【図８】振幅変化により生じる位相変化を示したグラフである。
【図９】第２の制御処理を示したフローチャートである。
【図１０】第２のマイクロミラー装置の斜視図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線における第２のマイクロミラー装置の斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施形態による第１のマイクロミラー装置１０について図を用いて説明する。
【００２０】
第１のマイクロミラー装置１０は、開口部を備える枡形のケース３００と、ケース３００の開口部を塞ぐカバーガラス２００と、ケース３００の内部に格納されたマイクロミラー１００とから主に構成される。
【００２１】
ケース３００の内部には、ケース凹部３１０が形成される。ケース凹部３１０は、長方形である４つの内側面３１２と正方形の底面３１１とにより形成され、ケース３００の頂面３１３に設けられる正方形の開口部を有する。ケース３００は、２つの外側面３１４から直角に突出するフランジ３２０を備える。これら２つの外側面３１４は、底面３１１の対辺に接続する面である。フランジ３２０は、ケース３００の底面３１１と面一な面を備え、底面３１１と直角方向に厚さを有する。
【００２２】
フランジ３２０において、ケース３００の外側面３１４と直角を成す面上に、複数の電極４００が設けられる。電極４００は、ケース３００の外側面３１４をケース凹部３１０まで貫通する。複数の電極４００は、ケース３００の側面から直角に突出する。
【００２３】
ケース３００の内側面３１２には、ケース凹部３１０の底面３１１から開口部まで伸びる複数の配線３３０が設けられる。複数の配線３３０は、ケース３００の側面から突出する複数の電極４００に各々接続される。
【００２４】
以下、ケース３００の頂面３１３に平行であってフランジ３２０の突出方向に直角となる方向をＸ方向、フランジ３２０の突出方向をＹ方向、ケース３００の底面３１１から頂面３１３に向く方向をＺ正方向とし、カバーガラス２００の底面２０２の中心を原点Ｏとする右手系座標を用いて説明する。
【００２５】
ケース凹部３１０の底面３１１には、ＭＥＭＳであるマイクロミラー１００が設けられる。マイクロミラー１００は、可動部１１０と電極１６０とから主に構成される。
【００２６】
可動部１１０は、円盤形状の第１の可動部１２０と、環状の第２の可動部１３０と、環状の枠部１４０とから主に構成される。
【００２７】
第１の可動部１２０は、２つの円形面のうち１つが鏡面１２１を成す。第２の可動部１３０は第１の可動部１２０の外周面１２２を取り囲むように設けられ、枠部１４０は第２の可動部１３０の外周面１３１を取り囲むように設けられる。第１の可動部１２０、第２の可動部１３０及び枠部１４０は、いずれも略同じ厚さである。第１、２の可動部１２０、１３０及び枠部１４０の中心は同心である。
【００２８】
第１の可動部１２０の外周面１２２と第２の可動部１３０の内周面１３２とを接続する第１の支持部１２３、１２４が設けられる。第１の支持部１２３、１２４は、直方体の板状部材であって、第１の可動部１２０の中心軸を通る平面上に設けられる。この形状及び位置により第１の支持部１２３、１２４は捻り方向に弾性を有する。これにより第１の可動部１２０は、第１の支持部１２３、１２４を軸として第２の可動部１３０に対し揺動可能に支持される。すなわち、第１の可動部１２０は、Ｘ軸回りに揺動可能となる。
【００２９】
第２の可動部１３０の外周面１３１と枠部１４０とを接続する第２の支持部１３３、１３４が設けられる。第２の支持部１３３、１３４は、直方体の板状部材であって、第１の支持部１２３、１２４が設けられる平面に対し直角、かつ第１の可動部１２０の中心軸を通る平面上に設けられる。この形状及び位置により第２の支持部１３３、１３４は捻り方向に弾性を有する。これにより第２の可動部１３０は、第２の支持部１３３、１３４を軸として枠部１４０に対し揺動可能に支持される。すなわち、第２の可動部１３０は、Ｙ軸回りに揺動可能となる。第１の可動部１２０の揺動軸と第２の可動部１３０の揺動軸は直交する。
【００３０】
電極１６０は、第１の可動部１２０をＸ軸周りに駆動するためのＸ方向電極１７０と、第２の可動部１３０をＹ軸周り駆動するためのＹ方向電極１８０とから成る。Ｘ方向電極１７０は、円盤を直径で二分して得られる２つの略半円からなる。略半円のうち、図においてＸ軸のＹ軸負側に置かれる略半円をＸ正電極１７１、Ｘ軸のＹ軸正側に置かれる略半円をＸ負電極１７２とする。Ｙ方向電極１８０は、環形状を直径で二分して得られる２つの略半輪からなり、内周にＸ方向電極１７０を納める。略半輪のうち、図においてＹ軸のＸ軸負側に置かれる略半輪をＹ負電極１８１、Ｙ軸のＸ軸正側に置かれる略半輪をＹ正電極１８２とする。電極１６０に電位差を与えないアイドル状態においては、Ｘ軸およびＹ軸に直交するＺ軸は、第１の可動部１２０の鏡面１２１の法線と一致している。
【００３１】
Ｘ方向電極１７０とＹ方向電極１８０の中心は、Ｚ軸上にて第１、２の可動部１２０、１３０及び枠部１４０の中心と同心に置かれる。Ｘ方向電極１７０の直径は第１の可動部１２０の直径と略等しく、Ｙ方向電極１８０の内径及び外径は、第２の可動部１３０の内径及び外径と等しい。第１、２の可動部１２０、１３０及びＸ、Ｙ方向電極１８０は、それらの中心軸（すなわちＺ軸）から見たとき、第１の可動部１２０とＸ方向電極１７０とが、そして第２の可動部１３０とＹ方向電極１８０とが、各々略一致して重なるように設けられる。
【００３２】
また、第１、２の可動部１２０、１３０の中心軸から見たとき、Ｘ方向電極１７０は第１の可動部１２０の揺動軸によりＸ正電極１７１とＸ負電極１７２とに二分され、Ｙ方向電極１８０は第２の可動部１３０の揺動軸によりＹ負電極１８１とＹ正電極１８２とに二分される。
【００３３】
Ｘ正電極１７１及びＸ負電極１７２の略半円形の頂部には、Ｘ正電極１７１及びＸ負電極１７２に電荷を移送するためのＸ正配線１７３及びＸ負配線１７４が各々設けられる。Ｙ負電極１８１とＹ正電極１８２の略半円形の頂部には、Ｙ負電極１８１とＹ正電極１８２に電荷を移送するためのＹ負配線１８３とＹ正配線１８４が各々設けられる。Ｘ正配線１７３、Ｘ負配線１７４、Ｙ正配線１８４、及びＹ負配線１８３は、図示しない電源装置に接続され、第１、２の可動部１２０、１３０及び枠部１４０は電気的に接地される。
【００３４】
カバーガラス２００は、平板状の直方体であって、正方形であるカバーガラス頂面２０１及びカバーガラス底面２０２と、４つの長方形のカバーガラス側面２０３ｘｐ、２０３ｘｎ、２０３ｙｐ、２０３ｙｎとから構成される。カバーガラス側面２０３ｘｐはカバーガラス２００のＸ軸正方向側に位置し、カバーガラス側面２０３ｘｎはカバーガラス２００のＸ軸負方向側に位置し、カバーガラス側面２０３ｙｐはカバーガラス２００のＹ軸正方向側に位置し、カバーガラス側面２０３ｙｎはカバーガラス２００のＹ軸負方向側に位置する。カバーガラス底面２０２がケース３００の開口部を塞ぐように、カバーガラス２００がケース３００に取り付けられる。カバーガラス底面２０２には、硫化カドミウム（ＣｄＳ）を蒸着して形成される光検出部材が設けられる。
【００３５】
光検出部材は、第１から第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ６と、第１から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ６とから成る。
【００３６】
第１から第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ６は長方形であって、その長手方向がＹ軸と平行方向に伸びる。すなわち、第１から第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ６は、Ｘ軸負方向から正方向に向けて互いに平行となるよう順番に並べられる。第１から第３のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ３は、Ｘ軸負方向側に位置するカバーガラス側面２０３ｘｎに近接して設けられ、第４から第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ４−ＰＤｘ６は、カバーガラス側面２０３ｘｐに近接して設けられる。すなわち、第３のＸ方向光検出部ＰＤｘ３と第４のＸ方向光検出部ＰＤｘ４との間には、他のＸ方向検出部との間隔よりも大きな間隔が空けられる。第１から第３のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ３と第４から第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ４−ＰＤｘ６とは、カバーガラス底面２０２の中心を通りＹ軸と平行な直線に対して線対称の関係にあるとともに、カバーガラス底面２０２の中心に対して点対称の関係にある。
【００３７】
第１から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ６もまた長方形であって、その長手方向がＸ軸と平行方向に伸びる。すなわち、第１から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ６は、Ｙ軸負方向から正方向に向けて互いに平行となるように並べられる。第１から第３のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ３は、カバーガラス側面２０３ｙｎに近接して設けられ、第４から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ４−ＰＤｙ６は、カバーガラス側面２０３ｙｐに近接して設けられる。すなわち、第３のＹ方向光検出部ＰＤｙ３と第４のＹ方向光検出部ＰＤｙ４との間には、他のＹ方向検出部との間隔よりも大きな間隔が空けられる。第１から第３のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ３と第４から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ４−ＰＤｙ６とは、カバーガラス底面２０２の中心を通りＸ軸と平行な直線に対して線対称の関係にあるとともに、カバーガラス底面２０２の中心に対して点対称の関係にある。
【００３８】
第１のＸ方向光検出部ＰＤｘ１、第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６、第１のＹ方向光検出部ＰＤｙ１、及び第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ６からカバーガラス底面２０２の中心までの距離は等しい。第２のＸ方向光検出部ＰＤｘ２、第５のＸ方向光検出部ＰＤｘ５、第２のＹ方向光検出部ＰＤｙ２、及び第５のＹ方向光検出部ＰＤｙ５、そして第３のＸ方向光検出部ＰＤｘ３、第４のＸ方向光検出部ＰＤｘ４、第３のＹ方向光検出部ＰＤｙ３、及び第４のＹ方向光検出部ＰＤｙ４に関しても同様である。
【００３９】
第１から第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ６及び第１から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ６は、ケース凹部３１０の内側面３１２に設けられる複数の配線３３０に接続される（図４参照）。複数の配線３３０は、ケース３００の開口部まで伸びているため、カバーガラス２００をケース３００に取り付けたとき、第１から第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ６及び第１から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ６の１つ１つと各々接触する。これにより、光検出部材が電極４００と電気的に接続される。
【００４０】
第１のマイクロミラー装置１０の外部には、図示しないレーザ光源が設けられ、鏡面１２１に向けてレーザ光を照射する。レーザ光は、カバーガラス２００を透過して、鏡面１２１に到達する。第１及び第２の可動部１２０、１３０は、二次元平面である図示しない照射対象面に向けて、各々揺動しながらレーザ光を反射する。レーザ光は、再度カバーガラス２００を透過して、照射対象面上に走査される。レーザ光の発光タイミングを調節することにより、照射対象面上の所望の位置に所望の画像を描画することが可能である。照射対象面上において所望の領域内にレーザ光が走査されるように、第１及び第２の可動部１２０、１３０の揺動角度、周期、移相が制御される。これらを制御するため、第１及び第２の可動部１２０、１３０が反射したレーザ光の位置を光検出部材が検出する。
【００４１】
第１のマイクロミラー装置１０は、カバーガラス底面２０２上において、第１の可動部１２０が、第１のＹ方向光検出部ＰＤｙ１と第２のＹ方向光検出部ＰＤｙ２との間から第５のＹ方向光検出部ＰＤｙ５と第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ６との間まで、第２の可動部１３０が、第１のＸ方向光検出部ＰＤｘ１と第２のＸ方向光検出部ＰＤｘ２との間から第５のＸ方向光検出部ＰＤｘ５と第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６との間までレーザ光を反射するように制御される。この範囲にレーザ光を反射したとき、照射対象面に設けられた結像領域内にレーザ光が照射されるように、第１から第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ６及び第１から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ６の位置があらかじめ定められる。これにより、照射対象面に設けられた結像領域内に形成される情報、たとえば文字情報や画像情報をユーザが認識可能となる。以下、照射対象面上の結像領域に相当するカバーガラス底面２０２上における領域を結像レーザ透過領域２１０と呼ぶ。
【００４２】
次に、第１の可動部１２０の動作について説明する。
【００４３】
まず、第１の可動部１２０がＸ軸時計周りに揺動する場合について説明する。
【００４４】
図示しない電源装置がＸ正配線１７３を介してＸ正電極１７１に交流電圧を印加する。交流電圧が０Ｖから増加していくと、接地されている第１の可動部１２０とＸ正電極１７１との間に電圧差が生じ、この電圧差により第１の可動部１２０とＸ正電極１７１との間に静電力が生じる。この静電力により、第１の可動部１２０とＸ正電極１７１とが引き合い、第１の可動部１２０がＸ軸時計周りに回転する。交流電圧が最大となるとき、第１の可動部１２０が最大の回転角度で回転する。
【００４５】
交流電圧が最大電圧から減少していくと同時に静電力が減少し、第１の可動部１２０は、第１の支持部１２３、１２４の弾性力により第２の可動部１３０及び枠部１４０と平行な状態に近づいてゆく。交流電圧が０Ｖになると第１の可動部１２０とＸ正電極１７１との間の電位差が無くなって静電力が消滅し、第１の可動部１２０は、第２の可動部１３０及び枠部１４０と平行な状態となる。
【００４６】
これを繰り返すことにより、第１の可動部１２０がＸ軸時計周りに揺動する。
【００４７】
次に、第１の可動部１２０がＸ軸反時計周りに揺動する場合について説明する。
【００４８】
この場合、電源装置はＸ負配線１７４を介してＸ負電極１７２に交流電圧を印加する。交流電圧が０Ｖから増加していくと、接地されている第１の可動部１２０とＸ負電極１７２との間に電圧差が生じ、この電圧差により第１の可動部１２０とＸ負電極１７２との間に静電力が生じる。この静電力により、第１の可動部１２０とＸ負電極１７２とが引き合い、第１の可動部１２０がＸ軸反時計周りに回転する。交流電圧が最大となるとき、第１の可動部１２０が最大の回転角度で回転する。
【００４９】
交流電圧が最大電圧から減少していくと同時に静電力が減少し、第１の可動部１２０は、第１の支持部１２３、１２４の弾性力により第２の可動部１３０及び枠部１４０と平行な状態に近づいてゆく。交流電圧が０Ｖになると第１の可動部１２０とＸ負電極１７２との間の電位差が無くなって静電力が消滅し、第１の可動部１２０は、第２の可動部１３０及び枠部１４０と平行な状態となる。
【００５０】
これを繰り返すことにより、第１の可動部１２０がＸ軸反時計周りに揺動する。
【００５１】
次に、第２の可動部１３０の動作について説明する。
【００５２】
まず、第２の可動部１３０がＹ軸反時計周りに揺動する場合について説明する。
【００５３】
図示しない電源装置がＹ負配線１８３を介してＹ負電極１８１に交流電圧を印加する。交流電圧が０Ｖから増加していくと、接地されている第２の可動部１３０とＹ負電極１８１との間に電圧差が生じ、この電圧差により第２の可動部１３０とＹ負電極１８１との間に静電力が生じる。この静電力により、第２の可動部１３０とＹ負電極１８１とが引き合い、第２の可動部１３０がＹ軸反時計周りに回転する。交流電圧が最大となるとき、第２の可動部１３０が最大の回転角度で回転する。
【００５４】
交流電圧が最大電圧から減少していくと同時に静電力が減少し、第２の可動部１３０は、第２の支持部１３３、１３４の弾性力により第１の可動部１２０及び枠部１４０と平行な状態に近づいてゆく。交流電圧が０Ｖになると第２の可動部１３０とＹ負電極１８１との間の電位差が無くなって静電力が消滅し、第２の可動部１３０は、第１の可動部１２０及び枠部１４０と平行な状態となる。
【００５５】
これを繰り返すことにより、第２の可動部１３０がＹ軸反時計周りに揺動する。
【００５６】
次に、第２の可動部１３０がＹ軸時計周りに揺動する場合について説明する。
【００５７】
この場合、電源装置はＹ正配線１８４を介してＹ正電極１８２に交流電圧を印加する。交流電圧が０Ｖから増加していくと、接地されている第２の可動部１３０とＹ正電極１８２との間に電圧差が生じ、この電圧差により第２の可動部１３０とＹ正電極１８２との間に静電力が生じる。この静電力により、第２の可動部１３０とＹ正電極１８２とが引き合い、第２の可動部１３０がＹ軸時計周りに回転する。交流電圧が最大となるとき、第２の可動部１３０が最大の回転角度で回転する。
【００５８】
交流電圧が最大電圧から減少していくと同時に静電力が減少し、第２の可動部１３０は、第２の支持部１３３、１３４の弾性力により第１の可動部１２０及び枠部１４０と平行な状態に近づいてゆく。交流電圧が０Ｖになると第２の可動部１３０とＹ正電極１８２との間の電位差が無くなって静電力が消滅し、第２の可動部１３０は、第１の可動部１２０及び枠部１４０と平行な状態となる。
【００５９】
これを繰り返すことにより、第２の可動部１３０がＹ軸時計周りに揺動する。
【００６０】
次に、第１のマイクロミラー装置１０の動作を制御する制御装置５００について図５を用いて説明する。
【００６１】
制御装置５００は、マイコン５６１、発振器５６２、Ｘ方向反転器５６３、Ｘ方向正電圧アンプ５６４、Ｘ方向負電圧アンプ５６５、カウンタ５６６、Ｙ方向反転器５６７、Ｙ方向正電圧アンプ５６８、Ｙ方向負電圧アンプ５６９とから主に構成される。
【００６２】
マイコン５６１は、光検出部材に接続され、光を受光した光検出部材から受信したアナログ信号に応じて、発振器５６２、Ｙ方向正電圧アンプ５６８、及びＹ方向負電圧アンプ５６９を制御する。Ｘ方向及びＹ方向の振幅を制御するため制御信号が発振器５６２に送信される。
【００６３】
光検出部材から受信したアナログ信号の状態をマイコン５６１が記録する。
【００６４】
発振器５６２は、マイコン５６１からの制御信号に応じた周波数の交流信号をＸ方向正電圧アンプ５６４、Ｘ方向反転器５６３、及びカウンタ５６６に送信する。発振器５６２は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）又はＤＤＳ（ダイレクト・デジタル・シンセサイザ）が用いられる。
【００６５】
Ｘ方向反転器５６３は、受信した交流信号の位相を反転させ、反転した交流信号をＸ方向負電圧アンプ５６５に送信する。Ｘ方向正電圧アンプ５６４及びＸ方向負電圧アンプ５６５は、可動部１１０を駆動するに足る電圧まで交流信号を増幅し、マイクロミラー１００が備える電極１６０に交流信号を送信する。
【００６６】
Ｘ方向正電圧アンプ５６４及びＸ方向負電圧アンプ５６５からの交流信号の周波数に応じた揺動周波数で、可動部１１０が揺動する。交流信号の振幅が上げられると、可動部１１０の振幅が大きくなる。交流信号の振幅が下げられると、可動部１１０の振幅が小さくなる。このようにして、可動部１１０により反射されたレーザ光がカバーガラス底面２０２上においてＸ軸正負方向に走査される。
【００６７】
カウンタ５６６は、発振器５６２が発信した信号の周波数を３／４に分周する。そして、分周した信号をＹ方向正電圧アンプ５６８及びＹ方向反転器５６７に送信する。Ｘ方向反転器５６３と同様にして、Ｙ方向反転器５６７は反転した交流信号をＹ方向負電圧アンプ５６９に送信する。Ｙ方向正電圧アンプ５６８及びＹ方向負電圧アンプ５６９は、受信した交流信号の電圧、すなわち振幅をマイコン５６１からの電圧制御信号に応じて変化させた後、マイクロミラー１００が備える電極１６０に送信する。
【００６８】
可動部１１０は、Ｙ方向正電圧アンプ５６８及びＹ方向負電圧アンプ５６９からの交流信号の周波数に応じた揺動周波数と電圧に応じた振幅とにより揺動する。交流信号の振幅が上げられると、可動部１１０の振幅が大きくなる。交流信号の振幅が下げられると、可動部１１０の振幅が小さくなる。このようにして、可動部１１０により反射されたレーザ光がカバーガラス底面２０２上においてＹ軸正負方向に走査される。
【００６９】
図６から９を用いて、第１のマイクロミラー装置１０を制御する制御手段について説明する。第１のマイクロミラー装置１０は、カバーガラス底面２０２における所定の範囲内にレーザ光を走査するように制御される。
【００７０】
始めに、カバーガラス底面２０２上のＸ軸方向にレーザ光を走査する手段について説明する。
【００７１】
図６における最上段の曲線は、カバーガラス底面２０２上のＸ軸方向におけるレーザ光照射位置の時間変化を示す。照射対象面上の結像領域を大きく超えてレーザ光が照射される場合、及び結像領域内にしか照射されていない場合、結像領域に形成される情報、たとえば文字情報や画像情報の形状が崩れ、ユーザが情報を認識できなくなる。そのため、結像領域をわずかに外す程度の範囲でレーザ光が走査されるように、第１の制御手段が実行される。すなわち、カバーガラス底面２０２上における結像レーザ透過領域２１０をわずかに外す程度の範囲でレーザ光を走査する。
【００７２】
結像レーザ透過領域２１０を外れたレーザ光が第４のＸ方向光検出部ＰＤｘ４に入射すると、第４のＸ方向光検出部ＰＤｘ４は、アナログ信号をマイコン５６１に送信する。
【００７３】
マイコン５６１は、アナログ信号を受信して、第４のＸ方向状態変数Ｖｘ４をＯＮにする。
【００７４】
さらに、レーザ光が第５、第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ５、ＰＤｘ６に入射すると、第５、第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ５、ＰＤｘ６は、アナログ信号をマイコン５６１に送信する。マイコン５６１はアナログ信号を受信して、第５、第６のＸ方向状態変数Ｖｘ５、Ｖｘ６を各々ＯＮにする。
【００７５】
次に、レーザ光がＸ軸正方向最大位置で折り返してＸ軸負方向に移動を始めると、第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６に入射する。レーザ光を受信した第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６がアナログ信号をマイコン５６１に送信すると、マイコン５６１はアナログ信号を受信して、第６のＸ方向状態変数Ｖｘ６をＯＦＦにする。
【００７６】
さらに、レーザ光が第５、第４のＸ方向光検出部ＰＤｘ５、ＰＤｘ４に入射すると、第５、第４のＸ方向光検出部ＰＤｘ５、ＰＤｘ４が、アナログ信号をマイコン５６１に送信する。マイコン５６１はアナログ信号を受信して、第５、第４のＸ方向状態変数Ｖｘ５、Ｖｘ４を各々ＯＦＦにする。
【００７７】
レーザ光が結像レーザ透過領域２１０を外れてから再度結像レーザ透過領域２１０内に戻るまでに必要な時間は、可動部１１０のＸ軸方向周期の半分、すなわち半周期より短い。
【００７８】
一方、マイコン５６１におけるＸ方向状態変数がＯＦＦの時に、レーザ光がＸ軸正方向最大位置から結像レーザ透過領域２１０内へ向けて移動している場合がある。このとき、各Ｘ方向光検出部がレーザ光を最初に感知してから可動部１１０の半周期以内に、レーザ光を感知しない。言い換えると、可動部１１０の半周期以内に各Ｘ方向光検出部はレーザ光を２回感知しない。そこで、マイコン５６１は、最初に感知したときにＯＮにしたＸ方向状態変数をＯＦＦに変更し、再度Ｘ方向光検出部からのアナログ信号を待つ。
【００７９】
これにより、カバーガラス２００のＸ軸方向において、どのような範囲にレーザ光が照射されているかを判断することができる。
【００８０】
なお、第１から第３のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ３に対しても同様の処理を行うことにより、Ｘ軸負方向における振幅を制御することができる。このとき、第１のＸ方向光検出部ＰＤｘ１が第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６に、第２のＸ方向光検出部ＰＤｘ２が第５のＸ方向光検出部ＰＤｘ５に、第３のＸ方向光検出部ＰＤｘ３が第４のＸ方向光検出部ＰＤｘ４に対応する機能を有する。
【００８１】
Ｙ軸方向に対しても同様の処理を行うことにより、カバーガラス２００のＹ軸方向において、どのような範囲にレーザ光が照射されているかを判断することができる。このとき、図６における第４、第５、第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ４、ＰＤｘ５、ＰＤｘ６を、第４、第５、第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ４、ＰＤｙ５、ＰＤｙ６にそれぞれ読み替える。
【００８２】
カバーガラス底面２０２上におけるＸ軸方向にレーザ光を走査する第１の制御処理について図７及び８を用いて説明する。第１の制御処理は、第１のマイクロミラー装置１０の振幅が狭いと判断されたとき、すなわち第４のＸ方向光検出部ＰＤｘ４と第５のＸ方向光検出部ＰＤｘ５との間までしかレーザ光が照射されないときに実行される。
【００８３】
ステップＳ１７１において、電極１６０に印加されている交流信号の電圧が上げられる。これにより第２の可動部１３０の振幅が大きくなる。他方、交流信号の電圧上昇により交流信号の位相が変化する。これにより、第２の可動部１３０の位相も変化する。
【００８４】
ステップＳ１７２では、ステップＳ１７１における処理により変化した交流信号の位相を調節する。この調節は、交流信号を構成する駆動パルスの出力タイミングを調節することにより行われる。これにより、交流信号の電圧が上げられる前の位相に第２の可動部１３０の位相が戻される。
【００８５】
そして、ステップＳ７０３では、第２の可動部１３０の振幅が規定の範囲にあるか否かを判断する。すなわち、第５のＸ方向光検出部ＰＤｘと第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６との間にまでレーザ光が照射されているか否かを判断する。第２の可動部１３０の振幅が規定の範囲にある場合、処理が終了する。第２の可動部１３０の振幅が規定の範囲にない場合、処理はステップＳ１７１に戻り、再度振幅及び位相を調整する。
【００８６】
この処理により、第５のＸ方向光検出部ＰＤｘ５と第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６との間にまで、言い換えると結像レーザ透過領域２１０から第５のＸ方向光検出部ＰＤｘ５までの範囲内にレーザ光が照射される。
【００８７】
また、第１から第３のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ３、及び第１から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ６に対しても同様の処理を行うことにより、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正負方向に対してレーザ光の照射範囲を調節できる。
【００８８】
カバーガラス底面２０２上におけるＸ軸方向にレーザ光を走査する第２の制御処理について図８及び９を用いて説明する。第２の制御処理は、第１のマイクロミラー装置１０の振幅が広いと判断されたとき、すなわち第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６をＸ軸正方向に超えてレーザ光が照射されるときに実行される。
【００８９】
ステップＳ９０１において、電極１６０に印加されている交流信号の電圧が下げられる。これにより第２の可動部１３０の振幅が小さくなる。他方、交流信号の電圧上昇により交流信号の位相が変化する。これにより、第２の可動部１３０の位相も変化する。
【００９０】
ステップＳ９０２では、ステップＳ９０１における処理により変化した交流信号の位相を調節する。この調節は、交流信号を構成する駆動パルスの出力タイミングを調節することにより行われる。これにより、交流信号の電圧が上げられる前の位相に第２の可動部１３０の位相が戻される。
【００９１】
そして、ステップＳ９０３では、第２の可動部１３０の振幅が規定の範囲にあるか否かを判断する。すなわち、第５のＸ方向光検出部ＰＤｘと第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６との間にまでレーザ光が照射されているか否かを判断する。第２の可動部１３０の振幅が規定の範囲にある場合、処理が終了する。第２の可動部１３０の振幅が規定の範囲にない場合、処理はステップＳ９０１に戻り、再度振幅及び位相を調整する。
【００９２】
この処理により、第５のＸ方向光検出部ＰＤｘ５と第６のＸ方向光検出部ＰＤｘ６との間にまで、言い換えると結像レーザ透過領域２１０から第５のＸ方向光検出部ＰＤｘまでの範囲内にレーザ光が照射される。
【００９３】
また、第１から第３のＸ方向光検出部ＰＤｘ１−ＰＤｘ３、及び第１から第６のＹ方向光検出部ＰＤｙ１−ＰＤｙ６に対しても同様の処理を行うことにより、Ｘ軸負方向、Ｙ軸正負方向に対してレーザ光の照射範囲を調節できる。
【００９４】
本実施形態によれば、レーザの照射対象物に光検出部材を設けることなく、正確にレーザの照射範囲を制御することができる。
【００９５】
次に、第２の実施形態による第２のマイクロミラー装置２０について図１０を用いて説明する。第１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００９６】
光検出部材は、カバーガラス頂面２０１に設けられ、第１及び第２の内側光検出部ＰＤｉ１、ＰＤｉ２と、第１及び第２の外側光検出部ＰＤｏ１、ＰＤｏ２とから成る。第１の内側光検出部ＰＤｉ１及び第１の外側光検出部ＰＤｏ１は、カバーガラス側面２０３ｙｐ側に設けられ、第２の内側光検出部ＰＤｉ２及び第２の外側光検出部ＰＤｏ２は、カバーガラス側面２０３ｙｎ側に設けられる。
【００９７】
第１の外側光検出部ＰＤｏ１は、Ｘ軸に沿って伸びる第１の外側Ｙ方向検出部６１１と、Ｙ軸に沿って伸びる２つの第１の外側Ｘ方向検出部６１２とから成る。第１の外側Ｙ方向検出部６１１は、開口部の一辺に沿うように設けられる。２つの第１の外側Ｘ方向検出部６１２は、第１の外側Ｙ方向検出部６１１の両端からＹ軸負方向に伸び、Ｙ軸負方向に向けて開口部の一辺の略１／３の長さを有する。第１の外側Ｙ方向検出部６１１は、Ｙ軸方向に一定の長さ（幅）を有し、第１の外側Ｘ方向検出部６１２は、Ｘ軸方向に一定の長さ（幅）を有する。隅各部において、第１の外側Ｙ方向検出部６１１は図示しない配線と接続される。
【００９８】
第１の内側光検出部ＰＤｉ１は、Ｘ軸方向に伸びる第１の内側Ｙ方向検出部６２２と、Ｙ軸方向に伸びる２つの第１の内側Ｘ方向検出部６２３と、配線３３０に接続される第１の内側接続部６２４とから成る。第１の外側Ｙ方向検出部６１１と第１の外側Ｘ方向検出部６１２とが形成する凹部に、第１の内側Ｙ方向検出部６２２が設けられる。第１の内側Ｙ方向検出部６２２と、第１の外側Ｙ方向検出部６１１及び第１の外側Ｘ方向検出部６１２との間には、所定の間隔が空けられる。２つの第１の内側Ｘ方向検出部６２３は、第１の内側Ｙ方向検出部６２２の両端からＹ軸方向に伸びる。第１の内側接続部６２４は、第１の内側Ｘ方向検出部６２３のＹ軸負方向側端部から、Ｘ軸に沿って開口部の外側に向けて伸びる。開口部の外側に至った第１の内側接続部６２４は、ケース３００の頂面３１３に沿って隅各部まで伸びる。隅各部において、第１の内側接続部６２４は図示しない配線と接続される。
【００９９】
第２の外側光検出部ＰＤｏ２は、第１の外側光検出部ＰＤｏ１に対して、カバーガラス頂面２０１の中心を通りＸ軸に平行な直線を対称軸とする線対称の関係にある。同様に、第２の内側光検出部ＰＤｉ２もまた、同じ直線を対称軸として第１の内側光検出部ＰＤｉ１と線対称の関係にある。
【０１００】
第１及び第２の内側光検出部ＰＤｉ１、ＰＤｉ２と第１及び第２の外側光検出部ＰＤｏ１、ＰＤｏ２は、ケース凹部３１０の内側面３１２に設けられる複数の配線に接続される。これにより、光検出部材が電極４００と電気的に接続される。
【０１０１】
第１及び第２の可動部１２０，１３０は、第１の内側光検出部ＰＤｉ１と第１の外側光検出部ＰＤｏ１との間から、第２の内側光検出部ＰＤｉ２と第２の外側光検出部ＰＤｏ２との間まで、レーザ光を反射するように制御される。第１及び第２の内側光検出部ＰＤｉ１、ＰＤｉ２並びに第１及び第２の外側光検出部ＰＤｏ１、ＰＤｏ２のカバーガラス２００上における位置は、マイクロミラー１００、カバーガラス２００、及び照射対象面の位置関係によりあらかじめ決定されている。
【０１０２】
マイコン５６１は、光検出部材から受信したアナログ信号の状態を観察することにより、レーザ光の照射位置を検知する。
【０１０３】
第１の内側光検出部ＰＤｉ１からアナログ信号を受信した後に、第１の外側光検出部ＰＤｏ１からアナログ信号を受信した場合には、レーザ光はＹ軸正方向に向けて照射されていると検知する。一方、第１の内側光検出部ＰＤｉ１からアナログ信号を受信した後に、第２の内側光検出部ＰＤｉ２からアナログ信号を受信した場合には、レーザ光はＹ軸負方向に向けて照射されていると検知する。第２の内側光検出部ＰＤｉ２に関しても同様である。これにより、レーザ光の照射位置及び範囲を検知することが可能である。
【０１０４】
本実施形態によれば、多数の光検出部材を設けることなく、正確にレーザの照射範囲を制御することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０    第１のマイクロミラー装置
１００  マイクロミラー
１１０  可動部
１２０  第１の可動部
１２１  鏡面
１２３  第１の支持部
１３０  第２の可動部
１３３  第２の支持部
１４０  枠部
１６０  電極
１７０  Ｘ方向電極
１７１  Ｘ正電極
１７２  Ｘ負電極
１７３  Ｘ正配線
１７４  Ｘ負配線
１８０  Ｙ方向電極
１８１  Ｙ負電極
１８２  Ｙ正電極
１８３  Ｙ負配線
１８４  Ｙ正配線
２００  カバーガラス
２０１  カバーガラス頂面
２０２  カバーガラス底面
２１０  結像レーザ透過領域
３００  ケース
３１０  ケース凹部
３２０  フランジ
４００  電極
５００  制御装置
５６１  マイコン
５６２  発振器
５６３  Ｘ方向反転器
５６４  Ｘ方向正電圧アンプ
５６５  Ｘ方向負電圧アンプ
５６６  カウンタ
５６７  Ｙ方向反転器
５６８  Ｙ方向正電圧アンプ
５６９  Ｙ方向負電圧アンプ
ＰＤｘ１  第１のＸ方向光検出部
ＰＤｘ２  第２のＸ方向光検出部
ＰＤｘ３  第３のＸ方向光検出部
ＰＤｘ４  第４のＸ方向光検出部
ＰＤｘ５  第５のＸ方向光検出部
ＰＤｘ６  第６のＸ方向光検出部
ＰＤｙ１  第１のＹ方向光検出部
ＰＤｙ２  第２のＹ方向光検出部
ＰＤｙ３  第３のＹ方向光検出部
ＰＤｙ４  第４のＹ方向光検出部
ＰＤｙ５  第５のＹ方向光検出部
ＰＤｙ６  第６のＹ方向光検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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