(57)【要約】本発明は、移動素子を有するマイクロメカニカル装置に関し、該装置は該移動素子に規定量の熱を投入する制御可能加熱装置を備え、該装置はさらに、瞬時温度に応じて、及び／又は投入される瞬時の熱量に応じて、加熱装置を制御するよう設計された制御部（５）を有する。例えば、該装置は電磁放射線を投射するよう設計でき、この場合の該移動素子は、放射源（１）から発せられる放射線を投射面（３）に向けて偏向させるビーム偏向部（２）の形態をなす。さらに、本発明は電磁放射線の投射に対応する方法にも関する。【選択図】図１
2010532882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動素子を有するマイクロメカニカル装置であって、可動素子に対し規定の熱を投入する制御可能加熱装置を備え、瞬時温度に応じて、及び／又は前記可動素子に対する瞬時の熱投入に応じて、前記加熱装置を制御するよう設計された制御部（５）をさらに備えること、
を特徴とするマイクロメカニカル装置。
【請求項２】
前記可動素子が、マイクロアクチュエータ及び／又はマイクロメカニカル共振器であること、を特徴する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記可動素子の温度が所定値及び／又は一定値に保たれるよう、制御回路により前記加熱装置を作動させるように設計されること、を特徴する請求項１又は２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４】
前記装置は強度変調可能な放射源（１）を有する電磁放射線投射装置を形成し、前記可動素子は前記放射源（１）から発せられる放射線を投射面（３）に向けて偏向させるビーム偏向部（２）として設計され、前記ビーム偏向部（２）は時間依存性の瞬時の投射方向を設定するように作動すること、
を特徴する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記制御部（５）は、前記放射源（１）の瞬時の放射強度に応じて前記加熱装置を作動させるよう設計されること、を特徴する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記加熱装置は導電体（８）として提供され、前記導電体は前記可動素子上、又は前記可動素子の近傍に配置され、前記制御装置（５）により制御可能な加熱電流を前記導電体に供給できること、を特徴する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記加熱装置は前記可動素子を照射する強度変調可能な二次放射源（４）として提供され、前記制御部（５）は前記二次放射源（４）の放射強度を制御するよう設計されること、を特徴する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記制御部（５）はプログラミング技術により、前記放射源（１）による前記ビーム偏向部（２）の照射強度が減少する場合は前記加熱装置の加熱出力が増加し、またその逆も同様になるように設計されること、を特徴する請求項４又は５のいずれか一項に記載の装置、あるいは請求項６又は７が請求項４を参照する場合は請求項６又は７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記二次放射源（４）は不可視波長範囲で放射する光源又は熱放射源であって、好ましくは赤外線レーザダイオード又は近赤外線レーザダイオードを備えること、を特徴する請求項７に記載の、あるいは請求項８が請求項７を参照する場合は請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記二次放射源（４）が直接的に、あるいは後付けの変調部によって強度変調可能であること、を特徴する請求項７又は９のいずれか一項に記載の、あるいは請求項８が請求項７を参照する場合は請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記二次放射源（４）が、少なくとも前記放射源（１）の最大変調周波数と同じ高さの最大周波数により強度変調可能であること、を特徴する請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記可動素子が反射構造を有すること、を特徴する請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記可動素子が１軸又は２軸まわりに傾斜可能であること、を特徴する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記可動素子がシリコン製マイクロミラーを備えること、及び／又はマイクロミラースキャナを形成すること、を特徴する請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記二次放射源（４）が、前記ビーム偏向部（２）を後方側から、及び／又は前記放射源（１）による照射方向から少なくとも２０°それた方向から照射するように配置されること、
を特徴とする請求項７が請求項４を参照する場合は請求項７に記載の、あるいは請求項８乃至１４が請求項４及び７を参照する場合は請求項８乃至１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
電磁放射線を投射する方法であって、放射源（１）から発せられる放射線は強度変調され、またビーム偏向部（２）により投射面（３）に向けて偏向され、前記ビーム偏向部（２）は、前記放射源（１）から発せられる前記放射線が、時間的に変化する投射方向により、前記投射面（３）上の異なる位置に当たるよう作動し、
前記ビーム偏向部（２）は強度変調可能な加熱装置によって加熱され、前記放射源（１）の放射強度増加により、及び／又は前記放射源（１）から発せられる前記放射線の周波数変化により、前記ビーム偏向部（２）への熱投入が増加する場合は、前記加熱装置の加熱出力が減少し、またその逆も同様であること、
を特徴とする方法。
【請求項１７】
上記目的のため前記ビーム偏向部（２）は、加熱装置として機能する強度変調可能な二次放射源（４）により照射され、前記放射源（１）の放射強度増加により、及び／又は前記放射源（１）から発せられる前記放射線の周波数変化により、前記ビーム偏向部（２）への熱投入が増加する場合は、熱出力を定義する前記二次放射源（４）の放射強度が減少し、またその逆も同様になること、を特徴する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法が、前記投射面（３）上での画像生成、又は前記投射面（３）を形成する加工品表面での材料加工に使用されること、を特徴する請求項１６又は１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記加熱装置が前記放射源（１）と同期しつつ強度変調されることにより、前記放射源（１）と前記加熱装置が協働して前記ビーム偏向部（２）に対する時間的に一定の熱投入を達成すること、を特徴する請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ビーム偏向部（２）が、前記放射源（１）から発せられる前記放射線を、１軸又は２軸まわりに旋回するミラーにより反射すること、を特徴する請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記二次放射源（４）が前記ビーム偏向部（２）を後方側から照射すること、及び／又は前記二次放射源（４）から発せられ前記ビーム偏向部（２）によって偏向される放射線が前記投射面（３）に当たらないこと、
を特徴とする請求項１７に記載の、あるいは請求項１８乃至２０が請求項１７を参照する場合は請求項１８乃至２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記加熱装置の時間依存性加熱出力の設定においては、基準値から前記放射源（１）の瞬時の強度値が引かれ、算出された差分値が重み係数により重み付けされ、そのようにして得られた作動信号が前記加熱装置の作動に使用されること、
を特徴する請求項１６乃至２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記放射源（１）の前記強度値の算出においては、前記放射源（１）に含まれる複数の光源の各強度が色別の重み係数により重み付けされ、そのように重み付けされた各強度が加算されること、を特徴する請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１６乃至２３のいずれか一項に記載の方法を実施するための、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可動素子を有するマイクロメカニカル装置に関する。本装置は、強度変調可能な放射源を有する電磁放射線投射装置に関わる場合があり、この場合の可動素子はビーム偏向部として設計される。さらに本発明は、下位請求項の前文に記載の電磁放射線を投射する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるマイクロメカニカル装置は電磁放射線の投射に使用することができ、この場合、放射源から発せられる放射線は投射面に向けて偏向され、時間依存性の瞬時の投射方向は、ビーム偏向部の作動により設定できる。かかる装置は、例えば画像生成や加工品の表面加工に使用することができる。
【０００３】
可動反射体、あるいは屈折又は回折作用のある可動素子により、ＵＶ乃至ＩＲ波長範囲の電磁放射線を細かく偏向させることができる。例えば一次元又は多次元画像情報の伝達（レーザ投影等の表示操作）や材料加工操作（レーザ書き込み等）においては、かかるビーム偏向が重要になる。
【０００４】
出力強度の点で時間的に細かく制御できる１つ以上の電磁放射線源が、１つ以上のビームを提供し、ビームは単軸又は多軸偏向システムによって照射面上で誘導される。波長が異なる３つのレーザ光源からなるカラー画像データ投影用の変調可能な赤・緑・青色光源はその一例であり、この光源の複合出力ビームは、二軸マイクロスキャンミラーにより、あるいは連続的に配置された２つの単軸マイクロスキャンミラーにより、投射面を意図した通りに覆って照射するために水平、垂直に偏向される。特許文献１及び特許文献２に記載のビーム偏向は格子形で、線単位の画像構造を生成できる。あるいは特許文献３に記載のように、円又は螺旋形でこれを達成することもできる。特許文献４には類似の投射システムが記載されており、このシステムは２つの共振スキャン装置に基づきリサジュー形の画像構造を達成し、そのスキャン周波数の差は常に１桁未満になる。特許文献５に記載の画像投影装置は、二軸ビーム偏向システムのスキャン周波数比に基づき格子形スキャニングとリサジュー図形により画像構造を生成できる。ビーム偏向部の動きは観測レーザビームによって絶えず追跡され、ビームは、ビーム偏向システムで反射した後、二次元位置感知検出器に当たり、測定された瞬時のＸＹ位置に応じて同位置に対応する強度値が画像保存部から読み出され、この値に従い光源が作動される。
【０００５】
それらの既知投射システムでは、以下の問題が発生する。
【０００６】
伝達される情報は通常は強度符号化されるため、ビーム偏向装置は時間的に一定の強度では放射しない。ビーム偏向装置は常に入射放射線の僅かな非無限部分を吸収するため、偏向装置は入射ビームの強度に応じて熱くなる。時間的に変化する放射強度次第ではビーム偏向装置の温度も絶えず変化する。ただしビーム偏向装置の製造に使用されている素材は、ビーム偏向装置の温度変化によって体積変化を被る。これを受けてビーム偏向装置の機械力学的特性も、少なくとも僅かには変化する。例えばビーム偏向装置がスプリングで懸架され共振的に作動するトーションミラーに関係するものであれば、温度に関わる体積変化によってバネ定数に変化が生じ、さらには、偏向装置の共振周波数に変化が生じるばかりでなく、ミラー偏向の位相と振幅にも変化が生じる。その結果、画像情報の一部が正しい位置に投影されなくなり、投影画像の大きさも変化する。それ故、望ましくない歪が生じる。一般的に、非常に薄いスプリングサスペンションでは十分に速やかに放熱できないため、この問題は特に、特許文献６や特許文献７等に記載の、シリコン製の単軸又は多軸トーションマイクロスキャンミラーを使用する場合に生じる。
【０００７】
特許文献８では、上述の温度問題を解決するため、総投射期間内の特定の時間間隔に光ビームを遮断するシャドーイング素子を、強度変調光源と投射又は加工面との間に挿入する方法が提案されている。シャドーイング素子によって光ビームが遮断される時間間隔は温度補償に利用できる。制御部と制御プログラムにより変調装置を制御し、全投射期間にわたって少なくともほぼ一定の平均光ビーム強度が得られるようにする。
【０００８】
かかる方式の不利な点は非常に明白である。第一に、かかるシャドーイング素子のため、原則として画像又は情報伝達に使用されるべき光の全てをこの目的に使用することはできない。材料加工の場合は、通常であれば低い光収率を光源の高い光出力によって補償できるため、このことが問題になることはない。対照的に、特にバッテリ給電される移動レーザ投射ディスプレイの場合は、光伝送中の低効率から許容できない問題が生じる可能性が非常に高い。さらなる問題は基本的に応用とは全く無関係のところに存在する。特許文献８に記載の発明は、常に特定の時点に限って温度補正を行う。当業者であれば画像再生用投影ディスプレイの画像領域中央ではなく画像領域端部にシャドーイング素子を配置しなければならないことを、特許文献８に提案の方法から推測できよう。このため温度補償プロセスは偏向装置の復帰点領域に限定される。このため温度安定は比較的長い時間間隔にわたる平均になる。この場合は、２つのシャドーイング間隔の合間に大量の画像情報（ピクセル）を完璧に投影することが極めて重要になる。例えば、ＶＧＡ解像度による画像投影の場合は少なくとも４８０ピクセル、最大６４０ピクセルがまとめて投射されるが、かかる提案の方法ではその間に投射ピクセル内の強度変化に反応できない。短い時間間隔（数ピクセル）に対し、強度及び温度の大きな変動が起こる可能性が非常に高いが、これをこの方法で補償することはできない。さらに、２回のシャドーイングの際には位相、振幅、及び周波数変動も起こる。この方法では、高解像度画像情報の場合は特に、実物に忠実な画像又は情報伝送を保証するには不十分である。
【０００９】
特許文献９は、光源のいわゆる「パターン依存加熱」に言及している。特許文献９には問題解決のための画像データ補正が提案されているが、複雑な計算を伴うという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許６１４０９７９Ａ号
【特許文献２】米国特許７００９７４８Ｂ２号
【特許文献３】米国特許６１４７８２２Ａ号
【特許文献４】国際特許ＷＯ０３／０３２０４６Ａ１号
【特許文献５】国際特許２００６／０６３５７７Ａ１号
【特許文献６】独国特許１９９４１３６３Ａ１号
【特許文献７】米国特許６５９５０５５Ｂ１号
【特許文献８】国際特許２００５／０１５９０３Ａ１号
【特許文献９】米国特許７１５７６７９Ｂ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の根本の目的は、可動部品の機械的特性におよぶ熱影響に起因する精度問題を回避できるマイクロメカニカル装置を開発することである。本発明の根本の目的は、特に、上記の不利な点を低複雑度により回避する電磁放射線投射装置を開発することである。さらに、本発明の根本の目的は、電磁放射線を投射する精密方法を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、かかる目的は、主請求項の特徴と主請求項前文の特徴とを有する装置と、下位請求項の特徴を有する方法とによって達成される。本発明の有利な実施形態及び進歩は従属請求項の特徴で明らかにされる。
【００１３】
かかる目的は、可動素子に対し規定の熱を投入する制御可能加熱装置と、瞬時温度及び／又は可動素子に対する瞬時の熱投入に応じ、加熱装置を制御するよう設計された制御部と、を備える装置で達成される。その結果、可動素子の均一温度制御が可能となり、可動素子の共振特性等、温度変動による機械的特性の変化は有利に回避される。例えば電磁放射線投射用装置の場合は、可動素子に向けられた放射源の放射出力によって熱投入を果たすことができる。可動素子そのものの温度や周囲温度を含む温度に応じて加熱装置を制御する場合は、これを測定するためのセンサを設けてもよい。
【００１４】
可動素子は、典型的にはマイクロアクチュエータやマイクロメカニカル共振器であり、本発明は、例えばマイクロミラーの形状をなす真空封入素子が関係する場合に、とりわけ有利である。この場合の熱影響は、もし本発明の特徴によって補償されなければ非常に大きいものとなる。可動素子は、例えば慣性センサのセンサ素子になる場合もある。この場合の可動素子の偏向は、例えば容量的又は光学的に検出できる。ただし可動素子は、典型的には投射装置のビーム偏向部を形成する。以下の実施形態は主にこの場合に関するものであるが、この文脈で説明する特徴はかかる用途には限定されない。
【００１５】
可能な限り一定の熱条件を達成するため、可動素子の温度が所定値及び／又は一定値に保たれるよう制御回路により加熱装置を作動させるため、制御部を好適に設計することができる。
【００１６】
上述の本提案装置は、強度変調可能な放射源を有する電磁放射線投射装置を形成する場合があるが、かかる可動素子は、放射源から発せられる放射線を投射面に向けて偏向させるビーム偏向部として設計され、ビーム偏向部は、時間依存性の瞬時の投射方向を設定するために作動する。この場合の制御部は、放射源の瞬時の放射強度に応じて加熱装置を作動させるよう好適に設計される。
【００１７】
ここで提案する種類の装置の用途に関わりなく、加熱装置は導電体として設けることができ、この導電体は可動素子上又は可動素子の近傍に配置され、制御装置により制御可能な加熱電流を導電体に供給できる。例えば可動素子が相応に構成された半導体基板によって形成されるとすれば、可動素子上のストリップ導体面にこの導体を設けることができる。代替的に、可動素子を照射する強度変調可能な二次放射源として加熱装置を設けてもよく、この場合の制御部は、二次放射源の放射強度を制御するよう設計される。
【００１８】
ビーム偏向部を照射する強度変調可能な二次放射源の他に、放射源の瞬時の放射強度に応じて二次放射源の放射強度を制御する制御部を装置に設ける場合は、時間的に変化するビーム偏向部照射に関わりなく、ビーム偏向部に対し広範な定常エネルギー投入を果たすことができる。その結果、精度の犠牲を伴いビーム偏向部の機械的特性に影響をおよぼす温度変動は回避できる。ビーム偏向システムとして機能するビーム偏向部の温度安定が達成される一方、放射源自体及び／又はビーム偏向部の複雑な動作補正は不必要になる。従って、本発明の結果として瞬時温度調整を達成できる。
【００１９】
本提案の装置及び対応する方法により、好適な実施形態においては、僅か２つの隣接ピクセルの強度差に対し僅かな遅延を伴い反応することが可能になる。二次放射源による強度変化補償により、熱的効果を考慮に入れることなく投射用放射源を作動させることができるため、上述の温度問題は投射操作の品質を損なうことなく解決する。
【００２０】
本書で提案する種類の装置は、設計及び所要条件に従い画像生成、又は投射面を形成する加工品表面での材料加工に使用することができる。制御部は通常プログラミング技術により設計され、放射源によるビーム偏向部の照射強度が減少する場合は二次放射源の放射強度が増加し、またその逆も同様になり、所望の効果が達成される。
【００２１】
この種の装置とともに実施できる電磁放射線投射方法では、放射源から発せられる放射線が強度変調され、ビーム偏向部により投射面に向けて偏向され、ビーム偏向部の働きにより、放射源から発せられる放射線は、時間的に変化する投射方向により、投射面上の異なる位置に当たる。さらに、ビーム偏向部は強度変調可能な加熱装置によって加熱され、放射源の放射強度増加により、及び／又は放射源から発せられる放射線の周波数変化により、ビーム偏向部への熱投入が増加する場合は、加熱装置の加熱出力が減少し、またその逆も同様になる。
【００２２】
かかる目的のため、ビーム偏向部は、例えば強度変調可能な二次放射源によって照射でき、放射源の放射強度増加により、及び／又は放射源から発せられる放射線の周波数変化により、ビーム偏向部への熱投入が増加する場合は、二次放射源の放射強度が減少し、またその逆も同様になる。代わりに、導電体を加熱装置として使用することもでき、この導電体には、相応に制御される加熱電流が供給される。
【００２３】
好ましくは、加熱装置が二次放射源と同期しつつ強度変調されることにより、放射源と加熱装置とが協働してビーム偏向部に対する時間的に一定の熱投入を達成する。
【００２４】
本発明の典型的応用の場合、放射源及び／又は二次放射源は紫外線と赤外線の間の波長範囲で放射する光源である。二次放射源から発せられる放射線が生成画像に干渉しないようにするため、二次放射源が不可視波長範囲で放射する光源又は熱源であると有利である。
【００２５】
放射源は直接的に、あるいは後付けの変調部により間接的に強度変調可能である。特に放射源は、レーザダイオード、又はＲＧＢレーザ光源、又は赤外線レーザを備えてもよい。
【００２６】
これは二次放射源にも等しく当てはまることであり、二次放射源もまた直接的に、あるいは後付の変調部により、強度変調可能である。変化する放射強度を放射源により遅滞なく補償できるようにするため、二次放射源は、少なくとも放射源の最大変調周波数と同じ高さの最大周波数により強度変調可能である。特に二次放射源は、赤外線レーザダイオード又は近赤外線レーザダイオードを備える場合がある。
【００２７】
屈折素子によりビーム偏向部を提供することも理論上は可能であるが、本発明の典型的実施形態では反射構造になる。ビーム偏向部が１軸又は２軸まわりに傾斜可能なミラーを備える場合は構造が簡素になる。特にビーム偏向部は、例えばシリコン基板上に作られたマイクロミラーを備え、例えばマイクロミラースキャナを形成する場合がある。ビーム偏向部と、ビーム偏向部の作動と、ビーム偏向部による画像生成については、先行技術との関係で導入部分で述べた実施形態のいずれも可能である。この点については、先に挙げた文献で詳細を参照できる。
【００２８】
二次放射源から発せられる放射線が投射面に反射しないようにするため、二次放射源は、ビーム偏向部を後方側から照射するよう好適に配置される。これとは別に、二次放射源から発しビーム偏向部によって偏向される放射線が投射面に当たらないようビーム偏向部を照射することもできる。それには、例えば放射源による照射方向から十分に大きな角度でそれた方向、例えば少なくとも２０°それた方向からビーム偏向部を照射すればよい。
【００２９】
二次放射源の時間依存性加熱出力は簡単に設定できる。つまり、基準値から放射源の瞬時の強度値を引き、算出された差分値に重み係数により重み付けし、そのようにして得られた作動信号を二次放射源の作動に使用する。かかる目的のため、装置の制御部をプログラミング技術により相応に設計できる。例えば異なる色成分を生成するため放射源が複数の光源を備える場合に放射源の強度値を算出するには、放射源に含まれる光源の各強度に色別の重み係数により重み付けし、そのように重み付けされた各強度を加算すればよい。その結果、ビーム偏向部の周波数依存性吸収特性を考慮に入れることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る装置を概略的かつより詳細に示す図である。
【図３】図２の図示に対応した、本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４】類似的な本発明のさらなる実施形態を示す図である。
【図５】図４に示す実施形態の変形例を示す図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施形態を、図１から４を参照して以下に説明する。
【００３２】
図１に示す装置は、先に説明した問題を解決する投射装置を形成するものであって、その放射源１は、出力の点で細かく変調できる１つ以上の一次電磁放射源を備える。かかる放射源は電流によって制御できるレーザダイオード等、直接的に変調できる放射源であってよく、あるいはＣＷ放射源（一定の周波数と振幅により放射する連続波源）であってもよく、その出力放射線は後付けの変調器により強度変調される。フルカラーレーザビデオプロジェクタのＲＧＢレーザ光源や書き込み用赤外線レーザは、かかる一次放射源の一例である。
【００３３】
本発明の用途によっては、まず適切なビーム形成部（レンズシステム）により、放射源１、すなわち一次放射源から発せられる放射線を意図した通りに操作する必要がある（発散放射源のコリメーション等）。
【００３４】
本装置には、強度変調放射線の一次元又は多次元偏向を可能にするビーム偏向部２が設けてある。スキャニング画像投影の場合、これは例えば２つの連続的に接続された単軸細密可動偏向ミラーを備える二軸ビーム偏向システムであってよく、または２つ以上の軸まわりに動かせる単一ミラーであってもよく、さらには一次放射源の出力ビームを少なくとも垂直及び水平に細かく偏向できる偏向装置であってもよい。別の投射操作では、単なる単軸（線形投射）等、種類の異なるビーム偏向も望ましい。
【００３５】
ビーム偏向部２によって偏向された放射線はそのまま投射面３に投射される。本出願によれば、該投射面は様々な形に構成でき、例えば画像レーザ投影プロセスであれば、反射、又は透過、又は概して散乱投影スクリーンとして投射する。材料加工用投射の場合、投射面３は偏向放射線によって加工される様々な物質及び表面に関係する。
【００３６】
一次放射源部とも称する放射源１に加えて、本提案の装置には、同じく出力強度の点で細かく変調できる少なくとも１つの二次放射源４が設けられ、好ましくはその最大周波数は、少なくとも投射操作用放射源１の最高変調周波数と同じ高さにする。例えばＶＧＡ解像度によるスキャニング画像投影には数ＭＨｚの変調周波数が要求される。
【００３７】
二次放射源４は投射操作（画像投影、材料加工等）の構成品である必要はない。本発明の好適な実施形態（例えば図２参照）で二次放射源４から発せられる放射線は投射面３には投射されない。
【００３８】
制御部５（制御部とも称する）は投射データを受信し（図１で下から伸びる矢印により示す）、このデータは例えば逐次ＲＧＢビデオデータに、あるいは例えば材料加工のための一次元又は多次元データに関係する。このデータは一般的に強度情報を含み、これに応じて放射源１が作動する。制御部５は、データを受信して直ちに記憶し、データを評価したうえで、ビーム偏向部２と同期しつつ放射源１を作動させる。制御部５では入力データから放射源１の制御信号が生成されるが、制御部５は、同じ瞬時の入力データに基づき、二次放射源４の作動のための瞬時の作動信号値も計算する。この二次放射源１０４の作動信号値は、最も単純なケースで次の通りに計算する。
【００３９】
ステップ１：例えば赤、緑、及び青色光源を備えるビデオレーザ投影システムの白色光レーザ光源の場合のように、放射源１が互いに個別に作動する複数の個別放射源を備える場合は、まず、これらの一次放射源チャネルの瞬時的に存在する強度値に重み係数を掛ける。この重み係数は、例えばビーム偏向システムの、すなわちビーム偏向部２の、スペクトル的に異なる吸収特性を考慮に入れ、実験的に得られるデータから求めることができる。例えば、アルミニウム反射層からの青色光は緑色光や赤色光より吸収される。従って、先に説明した温度問題との兼ね合いから、青色一次放射源の瞬時の強度値には、緑色や赤色のそれよりも強く重み付けしなければならない。ただし、この重み付けには実験的に検出される影響も考慮に入れることができる。つまり、重み付けにおいては、移動するミラープレート上での変化する入射角に対するスペクトル吸収の依存度を考慮に入れることもできる。放射源１がただ１つの電磁放射源を備える場合に限り、スペクトルの重み付けを省略できる。
【００４０】
ステップ２：放射源１が複数の個別放射源を備える場合は、重み付けした瞬時の個別強度値を足して瞬時の合計強度値を得る。
【００４１】
ステップ３：算出した合計強度値を所定の基準値から引く。従って、この基準値は放射源１の全個別放射源の加重最大強度値の和と少なくとも同じ値にする。
【００４２】
ステップ４：このようにして算出された瞬時の値は常にビーム偏向部２へのエネルギー入力に比例し、この入力は、ビーム偏向部２を常時一定温度に保つため不在である。算出される差分値にも同様に重み係数を掛ける。この重み係数は、例えば二次放射源４の放射による照射中のビーム偏向システムの吸収特性に関係する実験データから求める。
【００４３】
ステップ５：最後に、このようにして求めた瞬時の値に基づき二次放射源４の作動信号が生成され、これに応じてビーム偏向システムは能動的に加熱され、長時間にわたって平均化されるばかりでなく、ピクセル照明時間の時間的尺度でほぼ一定の温度に保たれる。
【００４４】
以下の図面において、上記と同様の特徴は同じ参照番号で示す。
【００４５】
図２に示す装置は、放射源１としてのＲＧＢ一次放射源と、ビーム偏向部２としてのシリコン製二軸マイクロミラースキャナとに基づく、ＲＧＢレーザディスプレイを形成する。放射源１の偏向光は投射面３に当たる。二次放射源４は、好ましくは近赤外線レーザダイオード（７００ｎｍから８００ｎｍの波長）であり、ビーム偏向部２を形成するシリコン製マイクロミラーの被膜されていない後方側に向けられる。
【００４６】
図３に示す装置は、放射源１としてのＲＧＢ一次放射源と、ビーム偏向部２としてのシリコン製二軸マイクロミラースキャナとに基づく、別のＲＧＢレーザディスプレイである。放射源１の偏向光は投射面３に当たる。二次放射源４は、好ましくは７００ｎｍから８００ｎｍの波長の近赤外線レーザダイオードであり、ここではシリコン製マイクロミラー２の銀で被膜されている前方側に向けられる。ただしこの構成による熱放射器の効率は、図２の構成より高い反射率によって非常に低くなる。もし二次放射源４が不可視近赤外線波長のエミッタであれば、レーザ画像投影のコントラストに支障をきたすことなく、これの放射線を投射面３に向けて偏向させることができる。これは、ここでの表示と異なり、放射線が相応に傾いてミラーに入射する場合のことである。
【００４７】
図４に示す装置もまた、放射源１としてのＲＧＢ一次放射源と、ビーム偏向システム又はビーム偏向部２としてのシリコン製二軸マイクロミラースキャナとに基づく、ＲＧＢレーザディスプレイを形成する。放射源１から提供される一次放射源の偏向光は投射面３に当たる。二次放射源４は、好ましくは近赤外線レーザダイオードであり（ここでも７００ｎｍから８００ｎｍの波長により放射）、ビーム偏向部２を形成するシリコン製マイクロミラーの銀で被膜されていない後方側に向けられる。ここで示すシリコン製マイクロミラースキャナは密閉され、真空封入される。このため、同スキャナの両側は放射線を通すガラス面６及び７で囲まれる。
【００４８】
実施形態を任意に組み合わせて、本明細書全般において説明する全ての特徴を備えることもできる。
【００４９】
図１から４の実施形態を参照しつつ説明した発明では、一次元又は多次元電磁放射線投射のための装置構造及び方法が提案されている。従って、本発明に適用する波長及び出力範囲は少なくとも、偏向ミラーを破壊することなく金属又は誘電体ミラーにより適切に偏向できる波長及び出力になる。この構成は少なくとも２つ以上の放射源を、具体的には少なくとも放射源１と二次放射源４とを備え、そこから発せられる電磁放射線の強度は後付け装置により直接的又は間接的に変調できる。かかる強度変調は、供給される一次元又は多次元画像データ情報に応じて１台、２台、又は数台の電子制御部５により制御される。
【００５０】
これらの放射源の内、少なくとも１つの放射源の強度変調ビームは、ここでビーム偏向部２と称する単軸又は多軸偏向部により統制的に偏向でき、用意された投射面３に向けて直接誘導できる他、後付けの映像装置（レンズ）を介して間接的に投射面３へ誘導できる。強度変調が可能な電磁放射線源の内、少なくとも１つの放射源は、投射操作（画像投影、材料加工等）用ではない。あるいは少なくとも投射操作専用ではない。これは、吸収により与えられるエネルギーを１つ以上の偏向部へ伝達する目的で提供される。その結果、全画像又は全線の大きさのみならず、実質的には線の基本的成分であるピクセルの大きさで精密に１つ以上の偏向部の温度を時間的に一定に保つことができる。
【００５１】
図５は図４の実施形態の変形例を示す図であり、図５には上述の実施形態で加熱装置として機能する二次放射源４とは異なる加熱装置が示してあり、ビーム偏向部２に配置された導電体８には制御電圧Ｕの印加により加熱電流が供給され、不図示の（図１の制御装置５に相当する）制御装置が制御回路により加熱装置（他の実施形態における二次放射源４）を作動させることで、ビーム偏向部２の温度は常に所定値に保たれる。上述の実施形態と同様、通常はピクセル単位で変化する、放射源１による放射線の電流強度とこれに対応する熱投入を考慮に入れ、加熱装置の加熱出力により補償する。熱線として機能する導電体８は、ストリップ導体面９を相応に構成することによって作られる。このストリップ導体面９は半導体基板上に配置され、これを基礎としてビーム偏向部２が形成される。
【００５２】
上述の実施形態では、電磁放射線を投射するマイクロメカニカル装置の可動素子として１つのビーム偏向部２が説明されている。本発明の別の実施形態では、加熱装置と、可動素子の機械的特性を一定に保つよう設計された制御装置とにより、可動素子を一定の温度に保つことができる。一般的に、これらの可動素子は機械式マイクロアクチュエータ及び／又は共振器に関係し、ここで提案する熱影響補償により温度、周波数、及び位相安定を達成できる。
【００５３】
図６は慣性センサを形成する最後の実施形態を示す図であり、半導体基板上に形成され弾性的に懸架されるセンサ素子１０によって可動素子が形成されており、センサ素子１０の加速関係偏向は光学的又は容量的に検出できる。本実施形態には温度センサ１１も設けられ、かかる温度センサによりセンサ素子１０の温度変化を直接検出できる。図１から４の実施形態に対応し、加熱装置として機能する二次放射源４は、制御装置５の制御回路によって制御され、センサ素子１０の温度は、少なくとも時間的平均にして一定に保たれる。当然ながら、図５の実施形態のように電流が供給される導電体等、二次放射源４とは異なる加熱装置を変形例に用いることもできる（ここでは装置自体に一次放射源がない場合でも、温度制御を目的とし提供される放射源に用語二次放射源を使用する）。
【００５４】
例えば測定温度及び／又は他の手段により生成される熱投入に応じ、加熱装置を作動させることにより、温度変化に結び付く影響を補償するマイクロメカニカル素子の温度安定化は、本発明の様々な実施形態において共通している。本発明は特に、偏向可能マイクロミラー等に関係する、真空包装マイクロアクチュエータ及び／又はマイクロメカニカル共振器に応用できる。二次放射源が加熱装置として使用される場合の加熱装置は、マイクロミラーとともに作動し電磁放射線を投射するため提供される放射源に類似しない。この場合の二次放射源は、好適には、そこから発せられる放射線が可動素子上で反射される限り、実際の電流源から発せられる放射線とは明確に異なる方向に放たれるように配置される。
【００５５】
代替的または追加的に、上記の目的のために、二次放射源は投射された放射線を発生する放射源から大きく異なる波長範囲においても作動できる。加熱装置の対応する作動及び上記のように達成された一定温度制御により、まず本マイクロメカニカル装置の（光学的のみならず）機械的特性の変化が回避され、特に可動素子の機械的共振特性の変化が回避される。
【符号の説明】
【００５６】
１  放射源
２  ビーム偏向部
３  投射面
４  二次放射源
５  制御部
６，７  ガラス面
８  導電体
９  ストリップ導体面
１０  センサ素子１０
１１  温度センサ
Ｕ  制御電圧
【図１】
2010532882.tif 000003
【図２】
2010532882.tif 000004
【図３】
2010532882.tif 000005
【図４】
2010532882.tif 000006
【図５】
2010532882.tif 000007
【図６】
2010532882.tif 000008
【国際調査報告】
2010532882.tif 000009
2010532882.tif 000010
2010532882.tif 000011
2010532882.tif 000012