JP2003029190A - Optical deflector, image display device and imaging device using the same, and method for manufacturing optical deflector - Google Patents

Optical deflector, image display device and imaging device using the same, and method for manufacturing optical deflector

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JP2003029190A
JP2003029190A JP2001211035A JP2001211035A JP2003029190A JP 2003029190 A JP2003029190 A JP 2003029190A JP 2001211035 A JP2001211035 A JP 2001211035A JP 2001211035 A JP2001211035 A JP 2001211035A JP 2003029190 A JP2003029190 A JP 2003029190A
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JP
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optical deflector
core
movable plate
movable
substrate
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Japanese (ja)
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Futoshi Hirose
太 廣瀬
Yasuhiro Shimada
康弘 島田
Takayuki Tejima
隆行 手島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive optical deflector, capable of large displacement and quick operation and has high energy efficiency. SOLUTION: The optical deflector is provided with a mobile plate 109, having a mirror 111, a torsion spring part 107 which supports the mobile plate 109 oscillatably about the center of rotation, a support substrate 101 which supports the torsion spring part 107, and a oscillation means, which includes a fixed core 104 placed apart from the mobile plate 109 and is fixed to the support substrate 101 and a coil 105 wound around the fixed core 104 and shakes the mobile plate 109. The oscillation means includes a mobile core 106 added to the mobile plate 109. The mobile core 106 is set on a side face, off the center of rotation of the mobile plate 109 and forms a series magnetic circuit, together with the fixed core 104. The mobile plate 109, the torsion spring part 107, and the support substrate 101 are made of single-crystal silicon. A bisecting face 136 of the mobile core 106 and a bisecting face 134 of the fixed core 104 have different heights.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電磁アクチュエータ
を用いた光偏向器、それを用いた画像表示装置及び画像
形成装置、並びに光偏向器の作製方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical deflector using an electromagnetic actuator, an image display device and an image forming apparatus using the same, and a method for manufacturing the optical deflector.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体プロセスを利用して、シリ
コン等の基板上に電磁アクチュエータを作製する試みが
なされている。電磁アクチュエータを半導体プロセスを
用いて作製すると、固定子と可動子と電磁コイルとを一
括で作製でき、接合や接着をする工程が不要であり、固
定子と可動子と電磁コイルとを高精度にアライメントす
ることができる。また、一度に大量に作製可能な為、低
コスト化が見込める。
2. Description of the Related Art Recently, attempts have been made to manufacture an electromagnetic actuator on a substrate such as silicon by utilizing a semiconductor process. When the electromagnetic actuator is manufactured using the semiconductor process, the stator, the mover, and the electromagnetic coil can be manufactured at once, and the steps of joining and adhering are unnecessary, and the stator, the mover, and the electromagnetic coil can be manufactured with high accuracy. Can be aligned. In addition, cost reduction can be expected because a large amount can be manufactured at one time.

【0003】基板上に作製される電磁アクチュエータの
応用例の一つとして光偏向器がある。光偏向器は、レー
ザビームプリンタ等の画像形成装置やヘッドマウントデ
ィスプレイ等の画像表示装置や、バーコードリーダ等の
画像入力装置に用いられる。
An optical deflector is one of application examples of an electromagnetic actuator formed on a substrate. The optical deflector is used for an image forming apparatus such as a laser beam printer, an image display apparatus such as a head mounted display, and an image input apparatus such as a bar code reader.

【0004】基板上に作製される電磁アクチュエータを
光偏向器に応用した例として、特開2000-235152 号公報
を示す。図9は、特開2000-235152 号公報に実施例の一
つとして記載されている光偏向器を示す上面図である。
これは、トーションビーム光偏向器であり、レーザ光を
2 次元走査する偏向器として用いられる。このトーショ
ンビーム光偏向器は、内側のy軸方向偏向部1003と外側
のx 軸方向偏向部1004とから構成されている。内側のy
軸方向偏向部1003は、溝部1002を有する基板1001と、軸
部1005によって揺動可能に支持され表面に硬磁性を示す
薄膜が成膜されている可動板1006と、可動板1006を揺動
させる一対の薄膜電磁石部1007と、可動板1006上に設け
られたミラー1008とから構成されている。可動板1006と
薄膜電磁石部1007の形成面とは厚み方向に僅かにずらし
てある。薄膜電磁石部1007にy 軸方向偏向部1003の構造
的な共振周波数である60kHz の交流を通電することで生
じる磁界と、可動板1006に形成された硬磁性薄膜により
生ずる磁界との間に生ずるクーロン力で可動板1006を揺
動させ、照射光をミラー1008により偏向させる。機械的
な共振を利用した駆動方法のため、低消費電力を実現す
ることができる。外側のx 軸方向偏向部1004は、y 軸方
向偏向部1003と同様の構造であり、駆動方法も同様であ
る。駆動周波数:60kHz (y 軸)、60Hz(x 軸)、変形
角度:±13.67 °(y 方向)である。
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-235152 shows an example in which an electromagnetic actuator manufactured on a substrate is applied to an optical deflector. FIG. 9 is a top view showing an optical deflector described as one of the embodiments in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-235152.
This is a torsion beam deflector,
Used as a two-dimensional scanning deflector. This torsion beam optical deflector is composed of an inner y-axis direction deflector 1003 and an outer x-axis direction deflector 1004. Inner y
The axial deflection unit 1003 swings the substrate 1001 having the groove 1002, the movable plate 1006 swingably supported by the shaft 1005 and having a thin film showing hard magnetism formed on the surface thereof, and the movable plate 1006. It is composed of a pair of thin film electromagnet portions 1007 and a mirror 1008 provided on the movable plate 1006. The movable plate 1006 and the surface on which the thin film electromagnet portion 1007 is formed are slightly displaced in the thickness direction. Coulomb generated between the magnetic field generated by applying an alternating current of 60 kHz, which is the structural resonance frequency of the y-axis direction deflection section 1003, to the thin film electromagnet section 1007 and the magnetic field generated by the hard magnetic thin film formed on the movable plate 1006. The movable plate 1006 is swung by force, and the irradiation light is deflected by the mirror 1008. Since the driving method uses mechanical resonance, low power consumption can be realized. The outer x-axis direction deflection unit 1004 has the same structure as the y-axis direction deflection unit 1003, and the driving method is also the same. Drive frequency: 60kHz (y axis), 60Hz (x axis), deformation angle: ± 13.67 ° (y direction).

【0005】また、半導体プロセスと永久磁石とを用い
て電磁アクチュエータの小型化を試み、これを光偏向器
に応用したものもある。永久磁石を用いることで、比較
的容易に磁界を形成することができ、可動子の軽量化を
図ることで高速動作が期待できる。その一例として、特
開平7-175005号公報がある。図10は、特開平7-175005
号公報に実施例の一つとして記載されている光偏向器を
示す上面図である。この光偏向器は、ミラーを有する平
板状の可動板が2 つのねじりバネにより、基板に対して
揺動可能に支持されている。図10において、801 はガ
ルバノミラー、802 はシリコン基板、803 は上側ガラ
ス、804 は下側ガラス、805 は可動板、806 はねじりバ
ネ、807 は平面コイル、808 は全反射ミラー、809 はコ
ンタクトパット、810A,811Aは永久磁石をそれぞれ示し
ている。前記可動板805 には周縁部に通電により磁界を
発生する駆動用平面コイル807 が敷設されており、前記
ねじりバネ806 の軸方向と平行な前記駆動平面コイルの
両側部分のみに静磁界を与えるよう、半導体基板の上下
面に、互いに対をなす永久磁石810A,810B; 811A, 810C
が上下ガラス基板803 ,804 を介して設置されている。
この光偏向器では、駆動用平面コイル807 に通電し、平
面コイル807 を流れる電流と永久磁石810A,810B; 811
A, 810Cによる磁束密度の方向とにより、フレミングの
左手の法則に従った方向にローレンツ力F (不図示)が
働き、可動板805 を揺動させるモーメントが発生する。
可動板805 が揺動すると、ねじりバネ806 のバネ剛性に
より、バネ反力F'(不図示)が発生する。平面コイル80
7 に流す電流を交流とし連続的に反復動作させること
で、光反射面を有する可動板805 が揺動し、これにより
反射光が走査される。
There is also an attempt to miniaturize an electromagnetic actuator by using a semiconductor process and a permanent magnet, and applying this to an optical deflector. A magnetic field can be formed relatively easily by using a permanent magnet, and high-speed operation can be expected by reducing the weight of the mover. As an example, there is Japanese Patent Laid-Open No. 7-175005. FIG. 10 is a diagram of Japanese Patent Laid-Open No. 7-175005.
It is a top view which shows the optical deflector described as one of the examples in the publication. In this optical deflector, a flat movable plate having a mirror is supported by two torsion springs so as to be swingable with respect to the substrate. In FIG. 10, 801 is a galvano mirror, 802 is a silicon substrate, 803 is an upper glass, 804 is a lower glass, 805 is a movable plate, 806 is a torsion spring, 807 is a flat coil, 808 is a total reflection mirror, and 809 is a contact pad. , 810A, 811A are permanent magnets, respectively. The movable plate 805 is provided with a driving plane coil 807 that generates a magnetic field by energizing the periphery thereof, so as to apply a static magnetic field only to both sides of the driving plane coil parallel to the axial direction of the torsion spring 806. , Paired permanent magnets 810A, 810B; 811A, 810C on the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate.
Are installed via upper and lower glass substrates 803 and 804.
In this optical deflector, the driving plane coil 807 is energized, and the current flowing through the plane coil 807 and the permanent magnets 810A, 810B; 811
Depending on the direction of the magnetic flux density by A and 810C, the Lorentz force F (not shown) acts in the direction according to Fleming's left-hand rule, and a moment for swinging the movable plate 805 is generated.
When the movable plate 805 swings, a spring reaction force F ′ (not shown) is generated due to the spring rigidity of the torsion spring 806. Plane coil 80
The movable plate 805 having a light reflecting surface oscillates by scanning the electric current flowing through 7 continuously and repeatedly, and the reflected light is scanned.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た光偏向器は何れも以下に示すような問題点を有してい
る。
However, each of the above-mentioned optical deflectors has the following problems.

【0007】図9に示した特開2000-235152 号公報の光
偏向器においては、高速動作を実現しているが、薄膜電
磁石部1007を構成するコアがスパッタで成膜される薄膜
であるため、断面積を大きくすることには限界がある。
そのため、薄膜電磁石部1007に大きな電流を流すと磁束
が飽和することは必至であり、変形角度をさらに大きく
することが難しい。また、可動板1006と薄膜電磁石部10
07の形成面の厚み方向のずれが僅かであり、この点から
も変形角度をさらに大きくすることが難しい。
The optical deflector of Japanese Patent Laid-Open No. 2000-235152 shown in FIG. 9 realizes high speed operation, but the core forming the thin film electromagnet section 1007 is a thin film formed by sputtering. However, there is a limit to increasing the cross-sectional area.
Therefore, when a large current is applied to the thin film electromagnet section 1007, the magnetic flux is saturated and it is difficult to further increase the deformation angle. In addition, the movable plate 1006 and the thin film electromagnet section 10
Since the deviation of the 07 forming surface in the thickness direction is slight, it is difficult to further increase the deformation angle also from this point.

【0008】図10に示した特開平7-175005号公報の光
偏向器においては、光を走査する際の光の振れ角を大き
くしようとすると、上下ガラス基板803 ,804 と可動板
805との距離を大きくしなければならない。永久磁石810
A,811Aと駆動用平面コイル807 との相対的な距離が大
きくなると、平面コイル807 における磁束密度は小さく
なり、駆動に大きな電流を必要とすることになる。
In the optical deflector of Japanese Patent Laid-Open No. 7-175005 shown in FIG. 10, when an attempt is made to increase the deflection angle of light when scanning light, the upper and lower glass substrates 803 and 804 and the movable plate are arranged.
You have to increase the distance from the 805. Permanent magnet 810
When the relative distance between the A and 811A and the driving plane coil 807 increases, the magnetic flux density in the plane coil 807 decreases and a large current is required for driving.

【0009】本発明の目的は、上記従来の技術における
問題を解決し、大きな変位が可能で高速動作が可能であ
り、エネルギー効率が高く、安価な光偏向器を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, to provide an optical deflector which is capable of large displacement, can operate at high speed, has high energy efficiency, and is inexpensive.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題を解決するものとして、入射光を偏向させる偏向部を
有する可動板と、該可動板を回転中心(揺動中心)の周
りでの揺動が可能なように支持する弾性支持部と、該弾
性支持部を支持する支持基板と、前記可動板から離間し
て位置する部分を有し前記可動板を揺動させる揺動手段
とを備えた光偏向器において、前記揺動手段は前記可動
板に付設された可動コアを有しており、該可動コアは前
記可動板の側面側に設置されていることを特徴とする光
偏向器、が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a movable plate having a deflecting portion for deflecting incident light and a movable plate around a rotation center (swing center) are provided. An elastic supporting portion for supporting the movable plate, a supporting substrate for supporting the elastic supporting portion, and a rocking means for rocking the movable plate having a portion located apart from the movable plate. In the optical deflector provided with, the swinging means has a movable core attached to the movable plate, and the movable core is installed on a side surface side of the movable plate. Vessels are provided.

【0011】このように、可動板の側面側に可動コアを
設置することで、揺動手段の設置位置の自由度が高ま
り、磁束の漏れの少ない構造を実現することができる。
そのため、消費電力を小さくすることができ、エネルギ
ー効率が向上する。また、支持基板に垂直な方向の発生
力が得やすくなり、可動板の揺動ストロークを大きくし
やすくなる。
As described above, by installing the movable core on the side surface of the movable plate, it is possible to increase the degree of freedom of the installation position of the swinging means and realize a structure in which the leakage of magnetic flux is small.
Therefore, power consumption can be reduced and energy efficiency can be improved. Further, it becomes easy to obtain the generated force in the direction perpendicular to the support substrate, and it becomes easy to increase the swing stroke of the movable plate.

【0012】本発明の一態様においては、前記可動板と
前記弾性支持部と前記支持基板とが同一部材から形成さ
れている。このように、可動板と弾性支持部と支持基板
とを同一部材から形成することで、組み立て工程が不要
にあり、低コスト化が可能である。また、可動板と支持
基板とのアライメントが不要であり、ロット間のばらつ
きが少なくなる。
In one aspect of the present invention, the movable plate, the elastic support portion and the support substrate are formed of the same member. As described above, by forming the movable plate, the elastic support portion, and the support substrate from the same member, the assembly process is not necessary and the cost can be reduced. In addition, alignment between the movable plate and the supporting substrate is unnecessary, and variation between lots is reduced.

【0013】本発明の一態様においては、前記揺動手段
の前記可動板から離間して位置する部分は前記支持基板
に固定された固定コアと該固定コアに周回されたコイル
とを含む。このように、揺動手段にコイルを周回した固
定コアを用いることで、コイルに流す電流を変化させる
ことにより可動板の動作を制御することが可能になる。
In one aspect of the present invention, the portion of the swinging means located apart from the movable plate includes a fixed core fixed to the support substrate and a coil wound around the fixed core. As described above, by using the fixed core around the coil for the swinging means, it is possible to control the operation of the movable plate by changing the current flowing through the coil.

【0014】本発明の一態様においては、前記可動コア
は前記可動板の前記回転中心から隔てられた前記側面上
に設置されている。これによれば、支持基板に垂直な方
向の発生力が一層得やすくなり、可動板の揺動ストロー
クを一層大きくしやすくなる。
In one aspect of the present invention, the movable core is installed on the side surface of the movable plate separated from the center of rotation. According to this, it becomes easier to obtain the generated force in the direction perpendicular to the support substrate, and it becomes easier to further increase the swing stroke of the movable plate.

【0015】本発明の一態様においては、前記可動コア
と前記固定コアとが空隙を介して対向配置されており、
前記支持基板に対し平行であって前記可動コアを前記支
持基板に垂直な方向に関して二等分する面と、前記支持
基板に対し平行であって前記固定コアを前記支持基板に
垂直な方向に関して二等分する面とが異なる。このよう
に、可動コアと固定コアとを空隙を介して対向配置し、
前記可動コアを支持基板に垂直な方向に関して二等分す
る面と、前記固定コアを支持基板に垂直な方向に二等分
する面とを異ならせることにより、弾性支持部が無変形
の状態でも支持基板の法線方向に発生力を得ることがで
きる。また、可動コア及び固定コアのそれぞれの中心面
の法線方向に対するオフセット量を適切に決定すること
で、大ストロークかつ大発生力を容易に実現することが
できる。
In one aspect of the present invention, the movable core and the fixed core are arranged to face each other with a gap,
A plane parallel to the support substrate and bisecting the movable core in a direction perpendicular to the support substrate; and a plane parallel to the support substrate and fixed core in a direction perpendicular to the support substrate. The surface to be divided is different. In this way, the movable core and the fixed core are arranged to face each other with a gap,
Even when the elastic support portion is not deformed, the surface that bisects the movable core in the direction perpendicular to the support substrate is made different from the surface that bisects the fixed core in the direction perpendicular to the support substrate. The generated force can be obtained in the direction normal to the supporting substrate. Further, by appropriately determining the offset amounts of the center surfaces of the movable core and the fixed core with respect to the normal direction, it is possible to easily realize a large stroke and a large generated force.

【0016】本発明の一態様においては、前記固定コア
は両端部において前記可動コアと対向する対向端面を備
えており、前記固定コアの2つの対向端面は同一平面内
にある。これによれば、可動コアの1つの面に固定コア
の2つの対向端面を対向させることができ、可動コアの
形状の単純化が可能であり、しかも磁束の漏れを低減
し、高効率に発生力を得ることが可能である。また、発
生力は固定コアと可動コアとの間の空隙のパーミアンス
によって決まり、可動コアの最も長い辺全てを磁路とし
て構成できるため効果的に大きな発生力を得ることがで
きる。
In one aspect of the present invention, the fixed core has opposite end faces facing the movable core at both ends, and the two opposite end faces of the fixed core are in the same plane. According to this, the two facing end surfaces of the fixed core can be opposed to one surface of the movable core, the shape of the movable core can be simplified, and moreover, the leakage of magnetic flux can be reduced and the efficiency can be increased. It is possible to gain power. Further, the generated force is determined by the permeance of the air gap between the fixed core and the movable core, and since the longest side of the movable core can be configured as a magnetic path, a large generated force can be effectively obtained.

【0017】本発明の一態様においては、前記固定コア
は両端部において前記可動コアと対向する対向端面を備
えており、前記固定コアの2つの対向端面は互いに対向
する向きに配置されている。これによれば、可動コアの
両端面に固定コアの2つの対向端面を対向させることが
でき、可動コアの形状の単純化が可能であり、しかも磁
束の漏れを低減し、高効率に発生力を得ることが可能で
ある。また、可動コアと固定コアとでトロイダル型のコ
アを形成することができ、磁束の漏れが極めて少なくな
る。そのため、消費電流を小さくすることができ、エネ
ルギー効率が向上する。
In one aspect of the present invention, the fixed core has opposite end faces facing the movable core at both ends, and the two opposite end faces of the fixed core are arranged so as to face each other. According to this, the two opposing end faces of the fixed core can be opposed to both end faces of the movable core, the shape of the movable core can be simplified, and further, the leakage of magnetic flux can be reduced and the generated force can be generated with high efficiency. It is possible to obtain In addition, a toroidal core can be formed by the movable core and the fixed core, and leakage of magnetic flux is extremely reduced. Therefore, current consumption can be reduced and energy efficiency is improved.

【0018】本発明の一態様においては、前記固定コア
は、前記可動板の前記回転中心のどちらか一方の側に配
置されており、前記可動コアと直列磁気回路を形成す
る。このように、固定コアを揺動中心を隔てて1つの可
動板のどちらか一方の側に1個配置し、可動板に形成さ
れた可動コアと直列磁気回路を形成することで、駆動に
必要な可動コアの慣性モーメントを低減でき可動板の揺
動の共振周波数を高く設定することが可能となる。ま
た、コイル及び固定コアの占有面積を低減できるので素
子全体を小型化することができる。
In one aspect of the present invention, the fixed core is arranged on either side of the rotation center of the movable plate, and forms a series magnetic circuit with the movable core. In this way, by arranging one fixed core on either side of one movable plate across the center of swing, and forming a series magnetic circuit with the movable core formed on the movable plate, it is necessary for driving. It is possible to reduce the inertia moment of the movable core, and to set the resonance frequency of the swing of the movable plate high. Further, since the area occupied by the coil and the fixed core can be reduced, the size of the entire device can be reduced.

【0019】本発明の一態様においては、前記固定コア
は、前記可動板の前記回転中心の両側に配置されてお
り、それぞれが前記可動板の前記回転中心の両側に配置
された可動コアのそれぞれと直列磁気回路を形成する。
このように、固定コアを揺動中心を隔てて可動板の双方
の側にそれぞれ少なくとも1 つ(合計2つ以上)配置す
ることにより、各固定コアに対応して前記可動板に形成
された前記可動コアと直列磁気回路を形成し、各固定コ
アに対応する揺動手段を交互に駆動することで、効果的
に可動板を揺動させることができる。
In one aspect of the present invention, the fixed cores are arranged on both sides of the rotation center of the movable plate, and each of the movable cores arranged on both sides of the rotation center of the movable plate. And a series magnetic circuit are formed.
In this way, by disposing at least one fixed core (two or more in total) on both sides of the movable plate with the center of swinging therebetween, the fixed core formed on the movable plate corresponding to each fixed core. The movable plate can be effectively swung by forming a series magnetic circuit with the movable core and alternately driving the swinging means corresponding to each fixed core.

【0020】本発明の一態様においては、前記固定コア
及び前記可動コアのそれぞれが凹凸部を有しており、前
記固定コアの凹凸部と前記可動コアの凹凸部とが前記可
動板の揺動を許容するようにして空隙を介して互いに噛
み合うように配置されている。これによれば、光偏向器
に発生する力が、ギャップの2乗に逆比例して減少する
ことがなく、コイルに通電した電流による一定の条件に
よって決定されるようになり、従来の光偏向器に比べて
制御が極めて容易となる。また、固定コアと可動コアと
の最大対向面積を大きくすることができるので、発生力
を大きくすることができる。
In one aspect of the present invention, each of the fixed core and the movable core has an uneven portion, and the uneven portion of the fixed core and the uneven portion of the movable core swing the movable plate. Are arranged so as to be meshed with each other through a gap. According to this, the force generated in the optical deflector does not decrease in inverse proportion to the square of the gap and is determined by a constant condition depending on the current passed through the coil. The control becomes extremely easy compared to the case. Moreover, since the maximum facing area between the fixed core and the movable core can be increased, the generated force can be increased.

【0021】本発明の一態様においては、前記可動板及
び前記弾性支持部の少なくとも一方が単結晶シリコンよ
りなることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに
記載の光偏向器。これによれば、弾性支持部の減衰係数
が小さくなるため、共振で利用した場合大きなQ値を得
ることができる。また、金属材料のような繰り返し変形
による疲労破壊が起きないので、長寿命の光偏向器の構
成が可能となる。
In one aspect of the present invention, the optical deflector according to any one of claims 1 to 10, wherein at least one of the movable plate and the elastic supporting portion is made of single crystal silicon. According to this, since the damping coefficient of the elastic support portion becomes small, a large Q value can be obtained when used for resonance. Further, since fatigue fracture due to repeated deformation unlike a metal material does not occur, a long-life optical deflector can be constructed.

【0022】本発明の一態様においては、前記可動コア
が強磁性体よりなる。これによれば、可動子の制御性の
良い光偏向器を提供することができる。
In one aspect of the present invention, the movable core is made of a ferromagnetic material. According to this, it is possible to provide an optical deflector with good controllability of the mover.

【0023】本発明の一態様においては、前記可動コア
が硬磁性体よりなる。これによれば、エネルギー効率の
良い光偏向器を提供することができる。
In one aspect of the present invention, the movable core is made of a hard magnetic material. This makes it possible to provide an optical deflector with good energy efficiency.

【0024】本発明の一態様においては、前記偏向部が
ミラーを有する。これによれば、作製が容易で、可動部
分の質量が小さい光偏向器を提供することができる。
In one aspect of the present invention, the deflection unit has a mirror. According to this, it is possible to provide an optical deflector that is easy to manufacture and has a small movable portion.

【0025】本発明の一態様においては、前記偏向部が
レンズを有する。これによれば、偏向角の大きい光偏向
器を提供することができる。
In one aspect of the present invention, the deflection section has a lens. According to this, an optical deflector having a large deflection angle can be provided.

【0026】本発明の一態様においては、前記偏向部が
回折格子を有する。これによれば、入射光を複数のビー
ムとし、偏向することができる。
In one aspect of the present invention, the deflection section has a diffraction grating. According to this, it is possible to deflect the incident light into a plurality of beams.

【0027】本発明の一態様においては、以上のような
第1の光偏向器の前記支持基板として以上のような第2
の光偏向器の前記偏向板を除いた可動板が使用されてお
り、前記第1の光偏向器の前記回転中心と前記第2の光
偏向器の前記回転中心とが互いに直交している。このよ
うに、2つの光偏向器の特にアクチュエータ部分を入れ
子構造にすることで、入射光を2次元に偏向することが
できる。
In one aspect of the present invention, as the supporting substrate of the first optical deflector as described above, the second substrate as described above is used.
A movable plate other than the deflecting plate of the optical deflector is used, and the rotation center of the first optical deflector and the rotation center of the second optical deflector are orthogonal to each other. In this way, the incident light can be two-dimensionally deflected by making the actuator portion of the two optical deflectors a nesting structure.

【0028】また、本発明によれば、上記課題を解決す
るものとして、光源と、該光源から発せらた光を偏向さ
せる以上のような光偏向器と、該光偏向器により偏向さ
れた光が投影される画像表示面とを有することを特徴と
する画像表示装置、が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a light source, an optical deflector as described above for deflecting the light emitted from the light source, and a light deflected by the optical deflector. And an image display surface onto which is projected.

【0029】このように、上記の本発明の光偏向器を画
像表示装置に応用することで、非常に小型で安価な画像
表示装置を提供することができる。
As described above, by applying the above-mentioned optical deflector of the present invention to an image display device, a very small and inexpensive image display device can be provided.

【0030】また、本発明によれば、上記課題を解決す
るものとして、光源と、該光源から発せらた光を偏向さ
せる以上のような光偏向器と、該光偏向器により偏向さ
れた光が投影される画像形成面とを有することを特徴と
する画像形成装置、が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems, a light source, an optical deflector as described above for deflecting the light emitted from the light source, and a light deflected by the optical deflector. And an image forming surface onto which the image is projected.

【0031】このように、上記の本発明の光偏向器を画
像形成装置に応用することで、非常に小型で安価な画像
形成装置を提供することができる。
As described above, by applying the above-mentioned optical deflector of the present invention to an image forming apparatus, it is possible to provide an extremely small and inexpensive image forming apparatus.

【0032】更に、本発明によれば、上記課題を解決す
るものとして、以上のような光偏向器を作製する方法で
あって、基板に溝を形成する工程と、前記溝内に前記可
動コアを形成する工程と、前記基板の一部を用いて前記
可動板及び前記弾性支持部を形成することにより前記基
板の他部を用いて前記支持基板を形成する工程とを有す
ることを特徴とする、光偏向器の作製方法、が提供され
る。
Further, according to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, there is provided a method of manufacturing an optical deflector as described above, which comprises a step of forming a groove in a substrate and the movable core in the groove. And a step of forming the movable substrate and the elastic supporting portion by using a part of the substrate to form the supporting substrate by using the other portion of the substrate. A method of manufacturing an optical deflector is provided.

【0033】このように、基板に溝を形成し、前記溝に
可動コアを形成し、前記基板の一部から可動板を形成
し、前記基板の一部から弾性支持部を形成することで、
可動板の側面側(側面上または側面の近傍に形成された
溝などの内面上)に可動コアを形成することができる。
また、可動板と弾性支持部とを一度に作製することが可
能になる。また、可動板と支持基板とのアライメントが
不要である。また、組み立て工程が不要であり、低コス
ト化が容易である。
As described above, by forming the groove in the substrate, forming the movable core in the groove, forming the movable plate from a part of the substrate, and forming the elastic supporting portion from a part of the substrate,
The movable core can be formed on the side surface side of the movable plate (on the inner surface such as a groove formed on the side surface or in the vicinity of the side surface).
Further, the movable plate and the elastic support portion can be manufactured at once. Further, it is not necessary to align the movable plate and the supporting substrate. Moreover, the assembly process is not required, and the cost can be easily reduced.

【0034】本発明の一態様においては、前記可動板及
び前記弾性支持部を形成することにより前記基板の他部
を用いて前記支持基板を形成する工程は、反応性イオン
エッチングを含んでなされる。これによれば、精度良
く、安定して可動板と弾性支持部とを形成することがで
きる。
In one aspect of the present invention, the step of forming the supporting plate using the other part of the substrate by forming the movable plate and the elastic supporting part includes reactive ion etching. . According to this, the movable plate and the elastic support portion can be formed accurately and stably.

【0035】本発明の一態様においては、前記可動板及
び前記弾性支持部を形成することにより前記基板の他部
を用いて前記支持基板を形成する工程は、アルカリ溶液
を用いたエッチングを含んでなされる。これによれば、
アルカリ溶液を用いたシリコン結晶面のエッチング速度
差による異方性エッチングを行うことで、精度良く、安
定して可動板と弾性支持部とを形成することができる。
また、エッチングレートが反応性イオンエッチングと比
較して速いため、処理時間を短縮でき、低コスト化が可
能になる。
In one aspect of the present invention, the step of forming the support plate by using the other part of the substrate by forming the movable plate and the elastic support part includes etching using an alkaline solution. Done. According to this
By performing anisotropic etching based on the etching rate difference of the silicon crystal surface using the alkaline solution, the movable plate and the elastic support portion can be formed accurately and stably.
Further, since the etching rate is faster than that of reactive ion etching, the processing time can be shortened and the cost can be reduced.

【0036】本発明の一態様においては、前記可動コア
を形成する工程はメッキによりなされる。これによれ
ば、蒸着やスパッタリングと比較して、厚く、高速に形
成することができる。
In one aspect of the present invention, the step of forming the movable core is performed by plating. According to this, compared with vapor deposition or sputtering, it can be formed thicker and faster.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0038】[実施形態1]図1は本発明による光偏向
器の第1の実施形態の構成を示す図である。図1におい
て、(a)は上面図であり、(b)は(a)におけるA-
A'断面図である。図1において、固定子102は、固定
コア104と固定コア104を周回するコイル105と
から構成され、支持基板101上に固定されている。固
定子102は、揺動手段の一部分(可動板から離間して
位置する部分)を構成する。コイル105の両端は電流
源108の両極端子に接続されている。可動子103
は、可動板109と可動コア106と偏向部111とか
ら構成され、ねじりばね部107により支持基板101
に対して揺動自由に支持されている。ねじりばね部10
7は、弾性支持部を構成しており、可動板109を回転
中心(ねじりばね部107の延在方向:図1(a)の上
下方向)の周りでの揺動が可能なように支持している。
このねじりばね部107を回転中心として、可動板10
9、可動コア106及び偏向部111が一体となって回
転(揺動)する。従って、このねじりばね部107を回
転中心軸ということができる。また、このねじりばね部
107が弾性を有する場合、可動板109、可動コア1
06及び偏向部111が一体となって一方向に回転する
と、ねじりばね部107がその方向と反対の回転方向に
反力を生じやすく、従って揺動(往復運動)が容易とな
る。尚、可動コア106は揺動手段の一部を構成してい
る。揺動手段は、具体的には、この可動コア106と固
定コア104及びコイル105とからなっており、すな
わち揺動手段はそれ自体が揺動するか否かにかかわらず
揺動を生起させるための部材からなるものである。可動
コア106が可動板109の側面に設置されていること
を最大の特徴としている。この可動コア106が設置さ
れている可動板109の側面は、可動板の回転中心(揺
動中心)から隔てられた最も遠い位置にある。固定コア
104は、両端部において可動コア106の側面と対向
する対向端面を備えており、該2つの対向端面は可動コ
ア106の側面と略平行な同一平面内にある。
[Embodiment 1] FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a first embodiment of an optical deflector according to the present invention. In FIG. 1, (a) is a top view and (b) is A- in (a).
It is an A'sectional view. In FIG. 1, the stator 102 includes a fixed core 104 and a coil 105 that surrounds the fixed core 104, and is fixed on the support substrate 101. The stator 102 constitutes a part of the swing means (a part located apart from the movable plate). Both ends of the coil 105 are connected to bipolar terminals of the current source 108. Mover 103
Is composed of a movable plate 109, a movable core 106, and a deflector 111, and the torsion spring 107 allows the support substrate 101 to move.
It is swingably supported with respect to. Torsion spring part 10
Reference numeral 7 denotes an elastic supporting portion, which supports the movable plate 109 so as to be swingable around a rotation center (extending direction of the torsion spring portion 107: vertical direction in FIG. 1A). ing.
With the torsion spring portion 107 as the center of rotation, the movable plate 10
9, the movable core 106 and the deflection unit 111 integrally rotate (swing). Therefore, the torsion spring portion 107 can be referred to as the rotation center axis. When the torsion spring portion 107 has elasticity, the movable plate 109 and the movable core 1
When the 06 and the deflecting portion 111 are integrally rotated in one direction, the torsion spring portion 107 is likely to generate a reaction force in the rotation direction opposite to that direction, and therefore swinging (reciprocating motion) is facilitated. The movable core 106 constitutes a part of the swinging means. Specifically, the rocking means is composed of the movable core 106, the fixed core 104, and the coil 105, that is, the rocking means causes rocking regardless of whether or not the rocking means itself rocks. It is composed of the members of. The greatest feature is that the movable core 106 is installed on the side surface of the movable plate 109. The side surface of the movable plate 109 on which the movable core 106 is installed is at the farthest position separated from the rotation center (swing center) of the movable plate. The fixed core 104 has opposite end faces facing the side faces of the movable core 106 at both ends, and the two opposite end faces are in the same plane substantially parallel to the side faces of the movable core 106.

【0039】固定コア104をx 軸方向に関して二等分
する面(x 軸方向と直交する面)134と、可動コア1
06をx 軸方向に関して二等分する面(x 軸方向と直交
する面)136とが異なっており(即ち、x 軸方向に関
してずれており)、適当なオーバーラップ長さx0が設定
されている。偏向部111はミラーやレンズや回折格子
等の光学素子で構成される。可動コア106は可動板1
09の支持基板101に対して略垂直な面に設置されて
いることを特徴としている。また、支持基板101とね
じりばね部107と可動子103とは、半導体プロセス
により、一体で形成されている。コイル105は銅やア
ルミニウムのように低抵抗な金属で構成され、固定コア
104とは電気的に絶縁されている。また、固定コア1
04及び可動コア106は、強磁性体であるニッケル、
鉄、コバルト、又はその合金等、又はサマリウムコバル
ト、ネオジウム鉄ボロン等の硬磁性体から構成されてい
る。また、固定コア104とコイル105とは、それら
の間にポリイミドやベンゾシクロブテン等からなる絶縁
膜を介在させたり、空中配線を構成することにより、電
気的に絶縁されている。
A surface 134 that bisects the fixed core 104 in the x-axis direction (a surface orthogonal to the x-axis direction) and the movable core 1
06 is different from the plane 136 that divides it in the x-axis direction (the plane orthogonal to the x-axis direction) 136 (that is, it is displaced in the x-axis direction), and an appropriate overlap length x 0 is set. There is. The deflection unit 111 is composed of optical elements such as mirrors, lenses, and diffraction gratings. The movable core 106 is the movable plate 1
It is characterized in that it is installed on a surface substantially vertical to the support substrate 101 of No. 09. The support substrate 101, the torsion spring portion 107, and the mover 103 are integrally formed by a semiconductor process. The coil 105 is made of a low resistance metal such as copper or aluminum, and is electrically insulated from the fixed core 104. Also, fixed core 1
04 and the movable core 106 are ferromagnetic nickel.
It is made of iron, cobalt, or an alloy thereof, or a hard magnetic material such as samarium cobalt or neodymium iron boron. Further, the fixed core 104 and the coil 105 are electrically insulated from each other by interposing an insulating film made of polyimide, benzocyclobutene or the like between them or forming an aerial wiring.

【0040】電流源108から矢印の方向に電流を流す
と、コイル105中に矢印の方向に磁束が発生する。こ
の磁束は、矢印で示した方向に固定コア104、エアギ
ャップ、可動コア106、エアギャップの順に磁気回路
を周回し、エアギャップが狭くなる方向つまり支持基板
101の法線方向に可動コア106を固定コア104の
方へと引き寄せる。これにより、可動子103がねじり
ばね部107を中心として揺動する。
When a current is supplied from the current source 108 in the direction of the arrow, magnetic flux is generated in the coil 105 in the direction of the arrow. The magnetic flux circulates around the magnetic circuit in the order of the fixed core 104, the air gap, the movable core 106, and the air gap in the direction indicated by the arrow, and moves the movable core 106 in the direction in which the air gap becomes narrow, that is, in the normal direction of the support substrate 101. It is pulled toward the fixed core 104. As a result, the mover 103 swings around the torsion spring portion 107.

【0041】ここで図1(a)に示されているように、
エアギャップの距離をδ、固定コア104の可動コア1
06との対向端面の幅をw 、初期状態のオーバーラップ
長さをx0、可動コア106の変位をx とし、真空の透磁
率をμ0 とすると、可動コア106と固定コア104と
の間のエアギャップのパーミアンスPgは、以下の式
(1): Pg=μ0w(x + x0)/(2δ)・・・・(1) で与えられる。
Here, as shown in FIG.
The air gap distance is δ, and the movable core 1 of the fixed core 104 is
If the width of the end face opposed to 06 is x, the overlap length in the initial state is x 0 , the displacement of the movable core 106 is x, and the magnetic permeability of the vacuum is μ 0 , the gap between the movable core 106 and the fixed core 104 is The permeance P g of the air gap is given by the following equation (1): P g = μ 0 w (x + x 0 ) / (2δ) ... (1).

【0042】磁気回路を構成する空隙(エアギャップ)
以外のパーミアンスをP とし、コイル105の巻数を
N、コイル105に流れる電流をiとすると、磁気回路
全体のポテンシャルエネルギWは、以下の式(2): W=(-1/2)[(1/P)+(1/Pg)]-1(Ni)2 ・・・・(2) で与えられる。
Air gap forming the magnetic circuit
If the permeance other than is P, the number of turns of the coil 105 is N, and the current flowing through the coil 105 is i, the potential energy W of the entire magnetic circuit is expressed by the following equation (2): W = (-1/2) [( 1 / P) + (1 / P g )] −1 (Ni) 2 ... (2)

【0043】比透磁率が十分大きな磁性材料で可動コア
106及び固定コア104を構成すると、Pgと比べP は
ほぼ無限大とみなすことができる。したがって、空隙部
に生じる発生力Fは、以下の式(3): F=-(dW/dx)=- μ0w(Ni)2 /(2δ)・・・・(3) で与えられる。これにより本発明の光偏向器では、発生
力Fが、コイル105の巻数Nの2 乗、電流iの2乗に
比例することが分かる。
When the movable core 106 and the fixed core 104 are made of a magnetic material having a sufficiently large relative permeability, P can be regarded as almost infinite as compared with P g . Therefore, the generated force F generated in the void is given by the following formula (3): F =-(dW / dx) =-μ 0 w (Ni) 2 / (2δ) ... (3). From this, it is understood that in the optical deflector of the present invention, the generated force F is proportional to the square of the number of turns N of the coil 105 and the square of the current i.

【0044】可動コア106は、図1のように、可動子
103においてねじりばね部107を中心とした回転力
を発生させ得る位置に配置されているため、この発生力
Fにより可動子103が揺動する。
As shown in FIG. 1, since the movable core 106 is arranged at a position where a rotational force can be generated around the torsion spring 107 in the movable element 103, the generated force F causes the movable element 103 to swing. Move.

【0045】一方、可動子103が揺動することによ
り、ねじりバネ部107がねじられ、これによって発生
するねじりバネ部107のバネ反力F’と可動子103
の変位角φとの関係は、図1(a)に示されているよう
に、ねじりバネ部107の中心(回転中心)から力点ま
での距離をL、各ねじりバネ部107の長さをL0とし、
横弾性係数をG、断面二次極モーメントをIpとすると、
以下の式(4): φ=(F’・L・L0)/(2G・Ip)・・・・(4) で与えられる。
On the other hand, when the mover 103 swings, the torsion spring portion 107 is twisted, and the spring reaction force F ′ of the torsion spring portion 107 and the mover 103 generated thereby are twisted.
As shown in FIG. 1A, the distance from the center (rotation center) of the torsion spring portion 107 to the force point is L, and the length of each torsion spring portion 107 is L. 0 ,
Let G be the transverse elastic modulus and I p be the second polar moment of area,
The following equation (4): φ = (F ′ · L·L 0 ) / (2G · I p ) ... (4)

【0046】そして、発生力Fとバネ反力F’がつりあ
う位置まで可動子103が揺動する。したがって、式
(4)のF’に式(3)のFを代入すれば、可動子10
3の変位角φはコイル105に流れる電流iの2 乗に比
例することが分かる。したがって、コイル105に流す
電流を制御することにより、可動子103の変位角φを
制御することができる。
Then, the movable element 103 swings to a position where the generated force F and the spring reaction force F'balance each other. Therefore, by substituting F ′ in equation (3) into F ′ in equation (4), the mover 10
It can be seen that the displacement angle φ of 3 is proportional to the square of the current i flowing in the coil 105. Therefore, the displacement angle φ of the mover 103 can be controlled by controlling the current flowing through the coil 105.

【0047】次に、以上のような光偏向器を作製する方
法の実施形態を、図2を参照しながら説明する。図2に
おいて、(a)〜(h)はそれぞれの工程における図1
(b)に対応する断面を示す図である。但し、作製のプ
ロセスを分かりやすくするために、寸法とくに上下方向
の寸法を大きくし誇張して示している。
Next, an embodiment of a method of manufacturing the above optical deflector will be described with reference to FIG. In FIG. 2, (a) to (h) are the same as in FIG.
It is a figure which shows the cross section corresponding to (b). However, in order to make the manufacturing process easier to understand, the dimensions, particularly the dimensions in the vertical direction, are enlarged and exaggerated.

【0048】先ず、図2(a)に示されているように、
材料が単結晶シリコンである基板101’に、熱酸化炉
等を用いて、二酸化シリコン(マスク)110を1μm
程度成膜し、フッ化水素酸等によるウェットエッチング
又はフッ素系ガスによる反応性イオンエッチング等を用
いて、パターニングする。パターニングされた二酸化シ
リコン(マスク)110をエッチングマスクとして、誘
導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いて、基板
101を100 μm程度の深さにエッチングして溝10
1”を形成する。
First, as shown in FIG. 2 (a),
Using a thermal oxidation furnace or the like, a silicon dioxide (mask) 110 having a thickness of 1 μm is formed on a substrate 101 ′ whose material is single crystal silicon.
A film is formed to a degree, and patterning is performed using wet etching with hydrofluoric acid or the like or reactive ion etching with a fluorine-based gas. Using the patterned silicon dioxide (mask) 110 as an etching mask, the substrate 101 is etched to a depth of about 100 μm using inductively coupled plasma reactive ion etching to form the groove 10.
1 ″ is formed.

【0049】次に、図2(b)に示されているように、
エッチングマスクとして用いた二酸化シリコン(マス
ク)110をフッ化水素酸等によるウェットエッチング
又は反応性イオンエッチングで除去したあと、熱酸化
炉、スパッタ、CVD等で、二酸化シリコン(絶縁層)
(不図示)を成膜する。その上に電気メッキのシード電
極(下)123として、チタンを50Å程度成膜した
後、金又は銅等を1000Å程度、蒸着、スパッタ等で
成膜する。その上にフォトレジスト(下)115を25
μm程度成膜後、パターニングし、メッキのマスクとす
る。
Next, as shown in FIG.
After removing the silicon dioxide (mask) 110 used as the etching mask by wet etching with hydrofluoric acid or the like or reactive ion etching, the silicon dioxide (insulating layer) is formed by a thermal oxidation furnace, sputtering, CVD, or the like.
A film (not shown) is formed. As a seed electrode (lower) 123 for electroplating thereon, titanium is deposited to a thickness of about 50 Å, and then gold or copper is deposited to a thickness of about 1000 Å by vapor deposition, sputtering or the like. 25 photo resist (bottom) 115 on it
After forming a film having a thickness of about μm, patterning is performed to form a plating mask.

【0050】次に、図2(c)に示されているように、
電気銅メッキ又は無電解銅メッキを行い、銅を20μm
程度成膜し、下配線120を形成する。フォトレジスト
(下)115及びシード電極(下)123(但し露出し
た部分のみ)を反応性イオンエッチング又はイオンミー
リングを用いて除去する。その上に、ポリイミド、ベン
ゾシクロブテン等の絶縁膜(下)(不図示)を成膜し、
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液等の強ア
ルカリ溶液によるウェットエッチング又は反応性イオン
エッチング等を用いてパターニングすることでコンタク
トホール(下)を形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (c),
20μm copper by electroplating or electroless copper plating
The lower wiring 120 is formed by forming a film. The photoresist (bottom) 115 and the seed electrode (bottom) 123 (however, only the exposed portion) are removed by reactive ion etching or ion milling. An insulating film (bottom) (not shown) such as polyimide or benzocyclobutene is formed thereon,
A contact hole (bottom) is formed by patterning using wet etching with a strong alkaline solution such as tetramethylammonium hydroxide aqueous solution or reactive ion etching.

【0051】次に、図2(d)に示されているように、
電気メッキのシード電極(中)124として、チタン又
はクロム等を50Å程度成膜した後、金又は銅、Fe-Ni
合金等を1000Å程度、蒸着、スパッタ等で成膜す
る。その上にフォトレジスト(中)116を55μm程
度成膜後、パターニングする。ここでは、フォトレジス
ト(中)116に厚膜に適したフォトレジスト例えばS
U−8(MICROCHEM CORP. 製)を用いることができる。
Next, as shown in FIG.
As a seed electrode (middle) 124 for electroplating, after depositing titanium or chromium or the like to a thickness of about 50Å, gold or copper, Fe-Ni
An alloy or the like is formed into a film by vapor deposition, sputtering, or the like. A photoresist (medium) 116 is formed thereon with a thickness of about 55 μm, and then patterned. Here, as the photoresist (medium) 116, a photoresist suitable for a thick film, for example, S
U-8 (manufactured by MICROCHEM CORP.) Can be used.

【0052】次に、図2(e)に示されているように、
フォトレジスト(中)116を電気メッキのマスクとし
て、電気メッキを行い、強磁性体である鉄、ニッケル、
コバルト或いはそれらの合金等を50μm程度成膜し
て、固定コア104及び可動コア106を形成する。次
に、フォトレジスト(中)116を加熱したN−メチル
ピロリドンを用いて除去する。次に、シード電極(中)
124(但し露出した部分のみ)を反応性イオンエッチ
ング又はイオンミーリング等で除去する。
Next, as shown in FIG.
Using the photoresist (medium) 116 as a mask for electroplating, electroplating is performed, and iron, nickel, which are ferromagnetic materials,
The fixed core 104 and the movable core 106 are formed by depositing cobalt or an alloy thereof with a thickness of about 50 μm. Next, the photoresist (medium) 116 is removed using heated N-methylpyrrolidone. Next, seed electrode (middle)
124 (however, only the exposed portion) is removed by reactive ion etching or ion milling.

【0053】次に、図2(f)に示されているように、
ポリイミド、ベンゾシクロブテン等の絶縁膜(上)(不
図示)を成膜し、パターニングすることでコンタクトホ
ール(上)を形成する。該コンタクトホール(上)は、
上記コンタクトホール(下)に対応する位置に形成され
る。次に、電気メッキのシード電極(上)125とし
て、チタンを50Å程度成膜した後、金を1000Å程
度、蒸着等で成膜する。その上に、フォトレジスト
(上)117を25μm程度成膜後、パターニングす
る。ここでは、フォトレジスト(上)117に膜厚に適
したフォトレジスト例えばAZ P4620(Hoechst 製)を用
いることができる。フォトレジスト(上)117をマス
クとして銅メッキを行い、銅を20μm程度成膜して、
上配線122を形成する。これにより、上配線122と
下配線120とがコンタクトホール(上)及びコンタク
トホール(下)を介して接続されて、コイル105が形
成される。
Next, as shown in FIG.
An insulating film (upper) (not shown) such as polyimide or benzocyclobutene is formed and patterned to form a contact hole (upper). The contact hole (top) is
It is formed at a position corresponding to the contact hole (lower). Next, as a seed electrode (upper) 125 for electroplating, titanium is deposited to a thickness of about 50 Å, and then gold is deposited to a thickness of about 1000 Å by vapor deposition or the like. A photoresist (upper) 117 is formed thereon with a thickness of about 25 μm, and then patterned. Here, a photoresist suitable for the film thickness, for example, AZ P4620 (manufactured by Hoechst) can be used as the photoresist (upper) 117. Copper plating is performed using the photoresist 117 (upper) as a mask to form a copper film having a thickness of about 20 μm.
The upper wiring 122 is formed. As a result, the upper wiring 122 and the lower wiring 120 are connected through the contact hole (upper) and the contact hole (lower), and the coil 105 is formed.

【0054】次に、図2(g)に示されているように、
フォトレジスト(上)117及びシード電極(上)12
5(但し露出した部分のみ)を除去する。次に、裏面に
二酸化シリコンをスパッタ等で成膜した後、パターニン
グを行い、エッチングマスク(不図示)を形成する。次
に、加熱した水酸化カリウム水溶液を用いて裏面に対し
て異方性エッチングを行い、可動コア106(シード電
極(中)124が付されていてもよい)を露出させ、所
望厚さの可動板109を形成する。
Next, as shown in FIG.
Photoresist (top) 117 and seed electrode (top) 12
5 (however, only the exposed part) is removed. Next, after forming silicon dioxide on the back surface by sputtering or the like, patterning is performed to form an etching mask (not shown). Next, anisotropic etching is performed on the back surface using a heated potassium hydroxide aqueous solution to expose the movable core 106 (which may be provided with the seed electrode (middle) 124), so that the movable core 106 has a desired thickness. The plate 109 is formed.

【0055】次に、図2(h)に示されているように、
表面に二酸化シリコンをスパッタ等で成膜した後、パタ
ーニングし、エッチングマスクとする。次に、誘導結合
プラズマ反応性イオンエッチングにより、基板101’
を貫通するまでエッチングを行い、可動子103及びね
じりばね部(不図示)を形成する。最後に偏向部111
を可動子103上に設置する。
Next, as shown in FIG.
After forming silicon dioxide on the surface by sputtering or the like, patterning is performed to form an etching mask. Next, the substrate 101 ′ is subjected to inductively coupled plasma reactive ion etching.
Etching is performed until it penetrates to form the mover 103 and the torsion spring portion (not shown). Finally, the deflection unit 111
Is installed on the mover 103.

【0056】以上の説明では、可動コア106が可動板
109の側面上に形成されているものとしているが、本
実施形態においては、可動コア106を可動板109の
側面側に形成するのに、側面上にではなく側面に近接し
て形成することができる。例えば、上記図2(h)の工
程において基板101’を貫通するエッチングを行う際
に、可動コア106の固定コア104に面する側面を露
出させずに、即ち該可動コア106の側面上にも可動板
109が存在するようにパターニングすることにより、
可動板109の側面よりねじりばね部に近い位置に(但
し該側面に近接して)可動コア106を設置することが
できる。尚、可動コア106は、必ずしも可動板109
を貫通する必要はなく、可動板109の上記溝101”
の底部を適宜の厚さに残留させて、該溝101”内に位
置するものとしてもよい。また、このような溝は、可動
板109の下面側に形成してもよい。
Although the movable core 106 is formed on the side surface of the movable plate 109 in the above description, in the present embodiment, the movable core 106 is formed on the side surface side of the movable plate 109. It can be formed close to the side surface rather than on the side surface. For example, when performing etching through the substrate 101 ′ in the step of FIG. 2H, the side surface of the movable core 106 facing the fixed core 104 is not exposed, that is, also on the side surface of the movable core 106. By patterning so that the movable plate 109 exists,
The movable core 106 can be installed at a position closer to the torsion spring portion than the side surface of the movable plate 109 (however, close to the side surface). The movable core 106 is not necessarily the movable plate 109.
The groove 101 "of the movable plate 109
The bottom part of the groove may be left in an appropriate thickness so as to be located in the groove 101 ″. Such a groove may be formed on the lower surface side of the movable plate 109.

【0057】[実施形態2]図3は本発明の光偏向器の
第2の実施形態を示す図である。図3において、(a)
は上面図であり、(b)は(a)におけるB-B'断面図で
ある。本実施形態における基本的な構成、駆動方法及び
作製方法は前述の実施形態1と同一である。図3におい
て、固定子202は、固定コア204と固定コア204
を周回するコイル205とから構成され、支持基板20
1上に固定されている。コイル205の両端は電流源2
08の両極端子に接続されている。可動子203は、可
動板209と可動コア206と偏向部211とから構成
され、ねじりばね部207により支持基板201に対し
て揺動自由に支持されている。固定コア204と可動コ
ア206がくし歯形状を有し、可動コア206が可動板
209の側面に設置されていることを特徴としている。
但し、図3では、簡単の為、くし歯の数を少なく表示し
ている。また、固定子202及び可動子203のくし歯
の部分の寸法は、例えば、くし歯の長さ200 μm、くし
歯の幅25μm、くし歯間の空隙25μmである。固定子2
02及び可動子203のそれぞれにおけるくし歯の配列
ピッチは、例えば100μmである。固定子202のく
し歯を除く部分の寸法S1 及びS2の大きさは、例えば
1 =8mm、S2 =10mmである。
[Second Embodiment] FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the optical deflector according to the present invention. In FIG. 3, (a)
Is a top view, and (b) is a BB 'sectional view in (a). The basic configuration, driving method, and manufacturing method in this embodiment are the same as those in the first embodiment. In FIG. 3, the stator 202 includes a fixed core 204 and a fixed core 204.
And a coil 205 that goes around the support substrate 20.
It is fixed on 1. Both ends of the coil 205 are the current source 2
08 are connected to both pole terminals. The mover 203 is composed of a movable plate 209, a movable core 206, and a deflecting portion 211, and is supported by a torsion spring portion 207 so as to be freely swingable with respect to the support substrate 201. The fixed core 204 and the movable core 206 have a comb tooth shape, and the movable core 206 is installed on the side surface of the movable plate 209.
However, in FIG. 3, for simplicity, the number of comb teeth is reduced. The dimensions of the comb teeth of the stator 202 and the mover 203 are, for example, a comb tooth length of 200 μm, a comb tooth width of 25 μm, and a gap between comb teeth of 25 μm. Stator 2
The arrangement pitch of the comb teeth in each of 02 and the mover 203 is, for example, 100 μm. The sizes S 1 and S 2 of the portion of the stator 202 excluding the comb teeth are, for example, S 1 = 8 mm and S 2 = 10 mm.

【0058】以上のように構成された本実施形態の光偏
向器は、固定コア204のくし歯による凹凸部と可動コ
ア206のくし歯による凹凸部とが互いに空隙を介して
噛み合うように配置して構成されていることで、固定コ
ア204と可動コア206とが機械的に干渉すること無
く揺動ストロークを大きくとることができる。また、可
動コア206が可動板209の側面に設置されているた
め、固定コア204と可動コア206との形成面の厚み
方向のずれを大きくとることができ、可動子203の変
形角度を大きくとり易い。また、固定コア204と可動
コア206とで、最大対向面積を大きくすることがで
き、磁束の漏れの少ない構造が実現でき、エネルギー効
率が良い。
The optical deflector of the present embodiment configured as described above is arranged so that the concave and convex portions of the fixed core 204 formed by the comb teeth and the concave and convex portions of the movable core 206 formed by the comb teeth mesh with each other through a gap. Since the fixed core 204 and the movable core 206 do not mechanically interfere with each other, the swing stroke can be increased. Further, since the movable core 206 is installed on the side surface of the movable plate 209, it is possible to make a large deviation in the thickness direction of the formation surface of the fixed core 204 and the movable core 206, and to make the deformation angle of the mover 203 large. easy. Further, the maximum facing area can be increased between the fixed core 204 and the movable core 206, a structure with less leakage of magnetic flux can be realized, and energy efficiency is good.

【0059】[実施形態3]図4は本発明の光偏向器の
第3の実施形態を示す上面図である。本実施形態におけ
る基本的な構成、駆動方法及び作製方法は前述の実施形
態1と同一である。本実施形態3は、支持基板301上
の一つの可動子303に対して、その両側にそれぞれ固
定子302と電流源308とを配置した構成となってい
る。固定子302のそれぞれは、実施形態1の固定子1
02と同一の構成となっている。即ち、図4において、
固定子302は、固定コア304と固定コア304を周
回するコイル305とから構成され、基板301上に固
定されている。コイル305の両端は電流源308の両
極端子に接続されている。可動子303は、可動板30
9と可動コア306と偏向部311とから構成され、ね
じりばね部307により支持基板301に対して揺動自
由に支持されている。可動コア306は、可動板309
の両側(可動板の回転中心の両側)にそれぞれ固定コア
304と対向するように配置されている。可動コア30
6が可動板309の側面にねじりばね部307と平行に
設置されていることを特徴としている。各電流源308
は、対応するコイル305に独立して電流を流すことが
できる。尚、駆動方法は、電流源308を用いて2つの
コイル305に交互に電流を流すことで、可動子303
を連続的に揺動させる。また、変位センサ(不図示)を
用いて、可動子303の変位を検知し、電流源308か
ら流す電流を変化させ、可動子303の動きを制御する
こと(各電流源308から電流を流すタイミングを調整
して可動子303の動きを抑制することを含む)も可能
である。
[Third Embodiment] FIG. 4 is a top view showing a third embodiment of the optical deflector of the present invention. The basic configuration, driving method, and manufacturing method in this embodiment are the same as those in the first embodiment. The third embodiment has a configuration in which a stator 302 and a current source 308 are arranged on both sides of one movable element 303 on a support substrate 301. Each of the stators 302 corresponds to the stator 1 of the first embodiment.
It has the same structure as 02. That is, in FIG.
The stator 302 includes a fixed core 304 and a coil 305 that surrounds the fixed core 304, and is fixed on the substrate 301. Both ends of the coil 305 are connected to the bipolar terminals of the current source 308. The mover 303 is a movable plate 30.
9, a movable core 306, and a deflection portion 311 and is supported by a torsion spring portion 307 so as to freely swing with respect to the support substrate 301. The movable core 306 is a movable plate 309.
On both sides (both sides of the center of rotation of the movable plate) so as to face the fixed core 304, respectively. Movable core 30
6 is installed parallel to the torsion spring portion 307 on the side surface of the movable plate 309. Each current source 308
Can independently supply current to the corresponding coil 305. The driving method is such that a current source 308 is used to alternately pass a current through the two coils 305, and
Rock continuously. Further, by using a displacement sensor (not shown), the displacement of the mover 303 is detected, the current flowing from the current source 308 is changed, and the movement of the mover 303 is controlled (the timing at which the current flows from each current source 308). (Including suppressing the movement of the mover 303) is also possible.

【0060】以上のように構成された本実施形態の光偏
向器は、2つの可動コア306が可動板309の側面に
設置されているため、可動板309の上下方向及び左右
方向の重量バランスが良く、非駆動時における可動板3
09の支持基板301に対する傾きを容易に無くすこと
ができる。また、2つの固定コア304が可動子303
の両側に設置されているため、駆動中の可動子309の
変位に関わらず(即ち、可動子303の揺動の位相の如
何に関わらず)、何れかの固定コア304から対応する
可動コア306に対して電磁力を与えることができ、非
常に安定した駆動が可能になる。
In the optical deflector of this embodiment configured as described above, since the two movable cores 306 are installed on the side surfaces of the movable plate 309, the weight balance of the movable plate 309 in the vertical direction and the horizontal direction is balanced. Good, movable plate 3 when not driven
The inclination of 09 with respect to the support substrate 301 can be easily eliminated. In addition, the two fixed cores 304 are movable elements 303.
Since they are installed on both sides of the movable core 306, regardless of the displacement of the movable element 309 during driving (that is, regardless of the phase of the swing of the movable element 303), any one of the fixed cores 304 to the corresponding movable core 306 can be used. An electromagnetic force can be applied to the motor, which enables extremely stable driving.

【0061】[実施形態4]図5は本発明の光偏向器の
第4の実施形態を示す上面図である。本実施形態では、
前述の実施形態1の光偏向器を2段に形成しており、2
次元偏向が可能である(即ち、互いに異なる方向の回転
中心の周りでの揺動が可能である)。即ち、本実施形態
は2つの光偏向器(大)421及び光偏向器(小)42
2を有している。
[Fourth Embodiment] FIG. 5 is a top view showing a fourth embodiment of the optical deflector of the present invention. In this embodiment,
The optical deflector according to the first embodiment is formed in two stages.
Dimensional deflection is possible (ie swinging about centers of rotation in different directions). That is, in this embodiment, two optical deflectors (large) 421 and an optical deflector (small) 42 are provided.
Have two.

【0062】光偏向器(大)421において、固定子4
02aは、固定コア404aと固定コア404aを周回
するコイル405aとから構成され、支持基板401上
に固定されている。コイル405aの両端は電流源40
8aの両極端子に接続されている。可動子403aは、
可動板409aと可動コア406aと偏向部411とを
含んで構成され、ねじりばね部407aにより基板40
1に対して第1の方向(図における上下方向)の周りで
の揺動が可能なように支持されている。可動コア406
aは、可動板409aの側面に固定コア404aと対向
するように配置されている。可動コア406aが可動板
409aの側面にねじりばね部407aと平行に設置さ
れている。
In the optical deflector (large) 421, the stator 4
Reference numeral 02a includes a fixed core 404a and a coil 405a that surrounds the fixed core 404a, and is fixed on the support substrate 401. Both ends of the coil 405a have a current source 40.
8a is connected to both terminals. The mover 403a is
The movable plate 409a, the movable core 406a, and the deflection unit 411 are included, and the substrate 40 is formed by the torsion spring unit 407a.
1 is supported so as to be swingable around a first direction (vertical direction in the drawing). Movable core 406
a is arranged on the side surface of the movable plate 409a so as to face the fixed core 404a. The movable core 406a is installed on the side surface of the movable plate 409a in parallel with the torsion spring portion 407a.

【0063】光偏向器(小)422は、光偏向器(大)
421の可動子403aを支持基板として用いて形成さ
れている(但し、光偏向器(大)421の偏向部は除外
されている)。即ち、光偏向器(小)422において、
固定子402bは、固定コア404bと固定コア404
bを周回するコイル405bとから構成され、光偏向器
(大)421の可動板409a上に固定されている。コ
イル405bの両端は電流源408bの両極端子に接続
されている。可動子403bは、可動板409bと可動
コア406bと偏向部411とを含んで構成され、ねじ
りばね部407bにより可動板409aに対して上記第
1の方向と直交する第2方向(図における左右方向)の
周りでの揺動が可能なように支持されている。可動コア
406bは、可動板409bの側面に固定コア404b
と対向するように配置されている。可動コア406bが
可動板409bの側面にねじりばね部407bと平行に
設置されている。
The optical deflector (small) 422 is an optical deflector (large).
It is formed by using the mover 403a of 421 as a support substrate (however, the deflecting portion of the optical deflector (large) 421 is excluded). That is, in the optical deflector (small) 422,
The stator 402b includes a fixed core 404b and a fixed core 404.
It is composed of a coil 405b that goes around b and is fixed on the movable plate 409a of the optical deflector (large) 421. Both ends of the coil 405b are connected to the bipolar terminals of the current source 408b. The mover 403b is configured to include a movable plate 409b, a movable core 406b, and a deflection unit 411, and a torsion spring portion 407b causes the movable plate 409a to move in a second direction (left-right direction in the drawing) orthogonal to the first direction. ) Is supported so that it can swing around. The movable core 406b is fixed to the side surface of the movable plate 409b by the fixed core 404b.
It is arranged so as to face with. The movable core 406b is installed on the side surface of the movable plate 409b in parallel with the torsion spring portion 407b.

【0064】以上のように、光偏向器(小)422は光
偏向器(大)421の可動子403a上に配置される入
れ子構造となっている。電流源408a,408bは、
それぞれが光偏向器(大)421と光偏向器(小)42
2とを独立に駆動できる。従って、不図示の半導体レー
ザ等の光源から発せられた光をミラー等からなる光偏向
部411に当て、その反射光を上記第1方向の周りと第
2方向の周りとで2次元に偏向することができる。
As described above, the optical deflector (small) 422 has a nested structure arranged on the mover 403a of the optical deflector (large) 421. The current sources 408a and 408b are
Each is an optical deflector (large) 421 and an optical deflector (small) 42.
2 can be driven independently. Therefore, the light emitted from a light source such as a semiconductor laser (not shown) is applied to the light deflector 411 including a mirror and the reflected light is two-dimensionally deflected around the first direction and around the second direction. be able to.

【0065】また、光偏向器(大)421及び光偏向器
(小)422としては、上記実施形態2や実施形態3の
光偏向器を用いることができる。光偏向器(大)421
及び光偏向器(小)422の一方と他方とで上記実施形
態1〜3のうちの互いに異なる光偏向器を組み合わせて
用いてもよい。また、光偏向部411としてレンズや回
折格子のような光学素子を設置してもよい。
Further, as the optical deflector (large) 421 and the optical deflector (small) 422, the optical deflectors of the above-described second and third embodiments can be used. Optical deflector (large) 421
Alternatively, one of the optical deflectors (small) 422 and the other may be used by combining different optical deflectors of the first to third embodiments. Further, an optical element such as a lens or a diffraction grating may be installed as the light deflector 411.

【0066】以上のように構成された本実施形態の光偏
向器は、エネルギー効率の良い、非常に安定した駆動が
可能な2次元光偏向器である。
The optical deflector of the present embodiment configured as described above is a two-dimensional optical deflector with high energy efficiency and capable of extremely stable driving.

【0067】[実施形態5]図6は本発明の光偏向器の
第5の実施形態を示す上面図である。本実施形態は、固
定コア104の形状が上記実施形態1と異なる。即ち、
固定コア104は両端部において可動コア106の両端
面と対向する対向端面を備えており、該2つの対向端面
は互いに対向する向きに配置されている。固定コア10
4と可動コア106との間のエアギャッブが可動コア1
06の両端部において形成されており、可動コア106
と固定コア104とでトロイダル型のコアを形成してい
る。
[Fifth Embodiment] FIG. 6 is a top view showing a fifth embodiment of the optical deflector of the present invention. In this embodiment, the shape of the fixed core 104 is different from that of the first embodiment. That is,
The fixed core 104 has opposite end faces facing both end faces of the movable core 106 at both ends, and the two opposite end faces are arranged so as to face each other. Fixed core 10
The air gap between the movable core 1 and the movable core 106 is
Is formed at both ends of the movable core 106.
The stationary core 104 and the fixed core 104 form a toroidal core.

【0068】[実施形態6]図7は本発明の光偏向器を
用いた光学機器である本発明による画像表示装置の基本
的な構成を示す模式図である。図7において、502 はレ
ーザ光源であり、503 はレンズ或いはレンズ群であり、
504 は書き込みレンズ或いはレンズ群であり、505 は投
影面(画像表示面)である。2つのレンズ或いはレンズ
群503 ,504の間には、光偏向器群501 が配置されてい
る。該光偏向器群501 は、2つの光偏向器501a,501bを
備えており、レーザ光源502 からレンズ或いはレンズ群
503 を経て到来する光が光偏向器501aにより第1方向の
周りでの偏向作用を受け、該光偏向器501aにより偏向さ
れた光が光偏向器501bにより第1方向と直交する第2方
向の周りでの偏向作用を受けて、書き込みレンズ或いは
レンズ群504 を経て投影面505 上へと投影させる。光偏
向器501a,501bとしては、上記実施形態1〜3,5の光
偏向器を使用することができ、その偏向部としてミラ
ー、レンズまたは回折格子等の光学素子を用いることが
できる。
[Sixth Embodiment] FIG. 7 is a schematic diagram showing the basic structure of an image display apparatus according to the present invention, which is an optical apparatus using the optical deflector according to the present invention. In FIG. 7, 502 is a laser light source, 503 is a lens or a lens group,
Reference numeral 504 is a writing lens or a lens group, and 505 is a projection surface (image display surface). An optical deflector group 501 is arranged between two lenses or lens groups 503 and 504. The optical deflector group 501 includes two optical deflectors 501a and 501b, and is provided with a lens or a lens group from the laser light source 502.
The light arriving via 503 is subjected to a deflection action around the first direction by the optical deflector 501a, and the light deflected by the optical deflector 501a is deflected by the optical deflector 501b in the second direction orthogonal to the first direction. The light is projected on the projection surface 505 through the writing lens or the lens group 504 by being deflected by the surroundings. As the optical deflectors 501a and 501b, the optical deflectors of the above-described first to third embodiments can be used, and an optical element such as a mirror, a lens, or a diffraction grating can be used as the deflecting unit.

【0069】以上のように、本実施形態の画像表示装置
は、光偏向器を偏向方向が互い直交するように2 個配置
した光偏向器群501 を用いており、水平・垂直方向に光
をラスタスキャンする光スキャナ装置として機能する。
尚、レーザ光源502 からのレーザ光は、光走査のタイミ
ングと関係した所定の強度変調を受けており、光偏向器
群501 により2 次元的に走査されることで、投影面505
上にて画像を形成する。
As described above, the image display apparatus of this embodiment uses the optical deflector group 501 in which two optical deflectors are arranged so that the deflection directions are orthogonal to each other, and the light is deflected in the horizontal and vertical directions. It functions as an optical scanner device for raster scanning.
The laser light from the laser light source 502 is subjected to a predetermined intensity modulation related to the timing of optical scanning, and is two-dimensionally scanned by the optical deflector group 501, so that the projection surface 505
Form the image above.

【0070】本実施形態においては、光偏向器群501 と
して上記実施形態4の光偏向器を使用してもよい。その
場合にも、同様な画像表示を行うことができる。
In this embodiment, the light deflector group 501 may be the light deflector of the fourth embodiment. Even in that case, similar image display can be performed.

【0071】[実施形態7]図8は本発明の光偏向器を
用いた光学機器である本発明による画像形成装置の基本
的な構成を示す模式図である。図8において、602 はレ
ーザ光源であり、603 はレンズ或いはレンズ群であり、
604 は書き込みレンズ或いはレンズ群であり、606 はド
ラム状感光体(画像形成面)である。2つのレンズ或い
はレンズ群603 ,604 の間には、光偏向器601 が配置さ
れている。該光偏向器601 としては、上記実施形態1〜
3,5の光偏向器を使用することができ、その偏向部と
してミラー、レンズまたは回折格子等の光学素子を用い
ることができる。
[Seventh Embodiment] FIG. 8 is a schematic view showing the basic structure of an image forming apparatus according to the present invention, which is an optical apparatus using the optical deflector according to the present invention. In FIG. 8, 602 is a laser light source, 603 is a lens or a lens group,
Reference numeral 604 is a writing lens or a lens group, and 606 is a drum-shaped photoconductor (image forming surface). An optical deflector 601 is arranged between the two lenses or lens groups 603 and 604. As the optical deflector 601, the above-described first to third embodiments are used.
Optical deflectors 3 and 5 can be used, and an optical element such as a mirror, a lens, or a diffraction grating can be used as the deflecting unit.

【0072】以上のように、本実施形態の画像形成装置
は、光偏向器によりドラム状感光体606 の回転中心Cと
平行な一次元方向に光を走査する光スキャナ装置として
機能する。尚、レーザ光源602 からのレーザ光は、光走
査のタイミングと関係した所定の強度変調を受けてお
り、光偏向器601 により1 次元的に走査される。一方、
ドラム状感光体606 は回転中心Cの周りで所要の回転速
度で回転している。そして、感光体606 は図示しない帯
電器により表面一様に帯電されている。従って、光偏向
器601 による走査と感光体606 の回転とに基づき、感光
体606 の表面に光がパターン状に入射されることにな
り、その光入射部分と光非入射部分とで静電潜像が形成
される。図示しない現像器により、感光体606 の表面の
静電潜像に対応したパターンのトナー像を形成し、これ
を例えば図示しない用紙に転写・定着することで可視画
像を形成することが可能である。
As described above, the image forming apparatus of this embodiment functions as an optical scanner device that scans light in a one-dimensional direction parallel to the rotation center C of the drum-shaped photosensitive member 606 by the optical deflector. The laser light from the laser light source 602 is subjected to predetermined intensity modulation related to the timing of optical scanning, and is one-dimensionally scanned by the optical deflector 601. on the other hand,
The drum-shaped photosensitive member 606 rotates around the rotation center C at a required rotation speed. The surface of the photoconductor 606 is uniformly charged by a charger (not shown). Therefore, based on the scanning by the light deflector 601 and the rotation of the photoconductor 606, light is incident on the surface of the photoconductor 606 in a pattern, and the electrostatic latent area is formed between the light incident portion and the light non-incident portion. An image is formed. A developing device (not shown) forms a toner image having a pattern corresponding to the electrostatic latent image on the surface of the photoconductor 606, and the visible image can be formed by transferring and fixing the toner image on, for example, a sheet (not shown). .

【0073】[0073]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光偏向器
によれば、従来の光偏向器に比べて、大きな揺動ストロ
ークを実現することができ、可動板の大きな変角が可能
である。また、小型化が可能で、高速動作が可能であ
る。また、磁束の漏れが少なく、エネルギー効率が高
い。また、低コスト化が可能である。
As described above, according to the optical deflector of the present invention, a large swing stroke can be realized and a large angle change of the movable plate is possible as compared with the conventional optical deflector. is there. In addition, it can be miniaturized and can operate at high speed. In addition, the leakage of magnetic flux is small and the energy efficiency is high. Further, cost reduction can be achieved.

【0074】また、本発明の画像表示装置及び画像形成
装置によれば、小型化及び低コスト化が可能である。
Further, according to the image display apparatus and the image forming apparatus of the present invention, downsizing and cost reduction can be achieved.

【0075】更に、本発明の光偏向器の作製方法によれ
ば、可動板と弾性支持部と支持基板とを同時に形成する
ことができ、これらの組立工程が不要となり、低コスト
化が可能である。
Further, according to the method of manufacturing the optical deflector of the present invention, the movable plate, the elastic supporting portion and the supporting substrate can be formed at the same time, and the assembling steps thereof are unnecessary and the cost can be reduced. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の光偏向器の実施形態の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of an optical deflector of the present invention.

【図2】本発明の光偏向器の作製方法の実施形態の説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of a method for manufacturing an optical deflector of the present invention.

【図3】本発明の光偏向器の実施形態の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an embodiment of an optical deflector of the present invention.

【図4】本発明の光偏向器の実施形態の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an embodiment of an optical deflector of the present invention.

【図5】本発明の光偏向器の実施形態の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an embodiment of an optical deflector of the present invention.

【図6】本発明の光偏向器の実施形態の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an embodiment of an optical deflector of the present invention.

【図7】本発明の画像表示装置の実施形態の説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an embodiment of the image display device of the present invention.

【図8】本発明の画像形成装置の実施形態の説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.

【図9】従来の光偏向器の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional optical deflector.

【図10】従来の光偏向器の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a conventional optical deflector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、301、401:支持基板 101’:基板 101”:溝 102、202、302、402a,402b:固定子 103、203、303、403a、403b:可動子 104、204、304、404a、404b:固定コ
ア 105、205、305、405a、405b:コイル 106、206、306、406a、406b:可動コ
ア 107、207、307、407a、407b:ねじり
ばね部 108、208、308、408a、408b:電流源 109、209、309、409a、409b::可動
板 110:二酸化シリコン(マスク) 111、211、311、411:光偏向部 115:フォトレジスト(下) 116:フォトレジスト(中) 117:フォトレジスト(上) 120:下配線 123:シード電極(下) 124:シード電極(中) 125:シード電極(上) 134、136:面 421:光偏向器(大) 422:光偏向器(小) 501:光偏向器群 501a,501b:光偏向器 502、602:レーザ光源 503、603:レンズ或いはレンズ群 504、604:書き込みレンズ或いはレンズ群 505:投影面 601:光偏向器 606:ドラム状感光体
101, 201, 301, 401: supporting substrate 101 ': substrate 101 ": grooves 102, 202, 302, 402a, 402b: stators 103, 203, 303, 403a, 403b: movers 104, 204, 304, 404a, 404b: Fixed core 105, 205, 305, 405a, 405b: Coil 106, 206, 306, 406a, 406b: Movable core 107, 207, 307, 407a, 407b: Torsion spring portion 108, 208, 308, 408a, 408b: Current sources 109, 209, 309, 409a, 409b :: Movable plate 110: Silicon dioxide (mask) 111, 211, 311, 411: Light deflector 115: Photoresist (bottom) 116: Photoresist (center) 117: Photo Resist (upper) 120: Lower wiring 123: Seed electrode (Lower) 124: Seed electrode (middle) 125: Seed electrode (upper) 134, 136: Surface 421: Optical deflector (large) 422: Optical deflector (small) 501: Optical deflector group 501a, 501b: Optical deflection Device 502, 602: Laser light source 503, 603: Lens or lens group 504, 604: Writing lens or lens group 505: Projection surface 601: Optical deflector 606: Drum-shaped photoconductor

フロントページの続き (72)発明者 手島 隆行 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2C362 BA17 BA18 BA83 BA84 2H042 DA05 DA07 DA12 DA18 DB08 DC02 DC08 DE07 2H045 AB06 AB10 AB13 AB16 AB22 AB73 2H049 AA07 AA13 AA44 AA60 AA69Continued front page    (72) Inventor Takayuki Teshima             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation F-term (reference) 2C362 BA17 BA18 BA83 BA84                 2H042 DA05 DA07 DA12 DA18 DB08                       DC02 DC08 DE07                 2H045 AB06 AB10 AB13 AB16 AB22                       AB73                 2H049 AA07 AA13 AA44 AA60 AA69

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射光を偏向させる偏向部を有する可動
板と、該可動板を回転中心の周りでの揺動が可能なよう
に支持する弾性支持部と、該弾性支持部を支持する支持
基板と、前記可動板から離間して位置する部分を有し前
記可動板を揺動させる揺動手段とを備えた光偏向器にお
いて、 前記揺動手段は前記可動板に付設された可動コアを有し
ており、該可動コアは前記可動板の側面側に設置されて
いることを特徴とする光偏向器。
1. A movable plate having a deflecting part for deflecting incident light, an elastic support part for supporting the movable plate so as to be swingable around a rotation center, and a support for supporting the elastic support part. In an optical deflector including a substrate and a swinging unit that swings the movable plate and has a portion spaced apart from the movable plate, the swinging unit includes a movable core attached to the movable plate. An optical deflector having the movable core, the movable core being installed on a side surface of the movable plate.
【請求項2】 前記可動板と前記弾性支持部と前記支持
基板とが同一部材から形成されていることを特徴とす
る、請求項1に記載の光偏向器。
2. The optical deflector according to claim 1, wherein the movable plate, the elastic support portion, and the support substrate are formed of the same member.
【請求項3】 前記揺動手段の前記可動板から離間して
位置する部分は前記支持基板に固定された固定コアと該
固定コアに周回されたコイルとを含むことを特徴とす
る、請求項1〜2のいずれかに記載の光偏向器。
3. A portion of the swinging means, which is located away from the movable plate, includes a fixed core fixed to the support substrate and a coil wound around the fixed core. The optical deflector according to any one of 1 to 2.
【請求項4】 前記可動コアは前記可動板の前記回転中
心から隔てられた前記側面上に設置されていることを特
徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の光偏向器。
4. The optical deflector according to claim 1, wherein the movable core is installed on the side surface of the movable plate separated from the rotation center.
【請求項5】 前記可動コアと前記固定コアとが空隙を
介して対向配置されており、前記支持基板に対し平行で
あって前記可動コアを前記支持基板に垂直な方向に関し
て二等分する面と、前記支持基板に対し平行であって前
記固定コアを前記支持基板に垂直な方向に関して二等分
する面とが異なることを特徴とする、請求項3〜4のい
ずれかに記載の光偏向器。
5. A surface in which the movable core and the fixed core are arranged to face each other with a gap interposed therebetween, and the surface is parallel to the support substrate and bisects the movable core in a direction perpendicular to the support substrate. And a plane that is parallel to the support substrate and bisects the fixed core in a direction perpendicular to the support substrate is different from each other. vessel.
【請求項6】 前記固定コアは両端部において前記可動
コアと対向する対向端面を備えており、前記固定コアの
2つの対向端面は同一平面内にあることを特徴とする、
請求項3〜5のいずれかに記載の光偏向器。
6. The fixed core has opposite end faces facing the movable core at both ends, and two opposite end faces of the fixed core are in the same plane.
The optical deflector according to claim 3.
【請求項7】 前記固定コアは両端部において前記可動
コアと対向する対向端面を備えており、前記固定コアの
2つの対向端面は互いに対向する向きに配置されている
ことを特徴とする、請求項3〜5のいずれかに記載の光
偏向器。
7. The fixed core has opposite end faces facing the movable core at both ends, and two opposite end faces of the fixed core are arranged so as to face each other. Item 6. The optical deflector according to any one of items 3 to 5.
【請求項8】 前記固定コアは、前記可動板の前記回転
中心のどちらか一方の側に配置されており、前記可動コ
アと直列磁気回路を形成することを特徴とする、請求項
3〜7のいずれかに記載の光偏向器。
8. The fixed core is arranged on either side of the rotation center of the movable plate and forms a series magnetic circuit with the movable core. The optical deflector according to any one of 1.
【請求項9】 前記固定コアは、前記可動板の前記回転
中心の両側に配置されており、それぞれが前記可動板の
前記回転中心の両側に配置された可動コアのそれぞれと
直列磁気回路を形成することを特徴とする、請求項3〜
7のいずれかに記載の光偏向器。
9. The fixed cores are arranged on both sides of the rotation center of the movable plate, and each forms a series magnetic circuit with each of the movable cores arranged on both sides of the rotation center of the movable plate. The method according to claim 3, wherein
7. The optical deflector according to any one of 7.
【請求項10】 前記固定コア及び前記可動コアのそれ
ぞれが凹凸部を有しており、前記固定コアの凹凸部と前
記可動コアの凹凸部とが前記可動板の揺動を許容するよ
うにして空隙を介して互いに噛み合うように配置されて
いることを特徴とする、請求項3〜9のいずれかに記載
の光偏向器。
10. The fixed core and the movable core each have a concavo-convex portion, and the concavo-convex portion of the fixed core and the concavo-convex portion of the movable core allow rocking of the movable plate. The optical deflector according to any one of claims 3 to 9, wherein the optical deflectors are arranged so as to mesh with each other via a gap.
【請求項11】 前記可動板及び前記弾性支持部の少な
くとも一方が単結晶シリコンよりなることを特徴とす
る、請求項1〜10のいずれかに記載の光偏向器。
11. The optical deflector according to claim 1, wherein at least one of the movable plate and the elastic support portion is made of single crystal silicon.
【請求項12】 前記可動コアが強磁性体よりなること
を特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の光偏
向器。
12. The optical deflector according to claim 1, wherein the movable core is made of a ferromagnetic material.
【請求項13】 前記可動コアが硬磁性体よりなること
を特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の光偏
向器。
13. The optical deflector according to claim 1, wherein the movable core is made of a hard magnetic material.
【請求項14】 前記偏向部がミラーを有することを特
徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載の光偏向
器。
14. The optical deflector according to claim 1, wherein the deflection unit has a mirror.
【請求項15】 前記偏向部がレンズを有することを特
徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載の光偏向
器。
15. The optical deflector according to claim 1, wherein the deflection unit has a lens.
【請求項16】 前記偏向部が回折格子を有することを
特徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載の光偏向
器。
16. The optical deflector according to claim 1, wherein the deflection section has a diffraction grating.
【請求項17】 請求項1〜16のいずれかに記載の第
1の光偏向器の前記支持基板として前記請求項1〜16
のいずれかに記載の第2の光偏向器の前記偏向板を除い
た可動板が使用されており、前記第1の光偏向器の前記
回転中心と前記第2の光偏向器の前記回転中心とが互い
に直交していることを特徴とする光偏向器。
17. The support substrate of the first optical deflector according to claim 1, wherein the support substrate is the support substrate.
A movable plate other than the deflecting plate of the second optical deflector is used, wherein the rotation center of the first optical deflector and the rotation center of the second optical deflector are used. An optical deflector characterized in that and are orthogonal to each other.
【請求項18】 光源と、該光源から発せらた光を偏向
させる請求項1〜17のいずれかに記載の光偏向器と、
該光偏向器により偏向された光が投影される画像表示面
とを有することを特徴とする画像表示装置。
18. A light source, and the optical deflector according to claim 1, which deflects light emitted from the light source.
An image display device having an image display surface on which the light deflected by the light deflector is projected.
【請求項19】 光源と、該光源から発せらた光を偏向
させる請求項1〜17のいずれかに記載の光偏向器と、
該光偏向器により偏向された光が投影される画像形成面
とを有することを特徴とする画像形成装置。
19. A light source, and the optical deflector according to claim 1, which deflects light emitted from the light source.
And an image forming surface onto which the light deflected by the light deflector is projected.
【請求項20】 請求項1〜17のいずれかに記載の光
偏向器を作製する方法であって、 基板に溝を形成する工程と、前記溝内に前記可動コアを
形成する工程と、前記基板の一部を用いて前記可動板及
び前記弾性支持部を形成することにより前記基板の他部
を用いて前記支持基板を形成する工程とを有することを
特徴とする、光偏向器の作製方法。
20. A method of manufacturing an optical deflector according to claim 1, wherein a step of forming a groove in a substrate, a step of forming the movable core in the groove, A step of forming the movable plate and the elastic supporting part by using a part of the substrate to form the supporting substrate by using the other part of the substrate. .
【請求項21】 前記可動板及び前記弾性支持部を形成
することにより前記基板の他部を用いて前記支持基板を
形成する工程は、反応性イオンエッチングを含んでなさ
れることを特徴とする、請求項20に記載の光偏向器の
作製方法。
21. The step of forming the supporting substrate by using the other portion of the substrate by forming the movable plate and the elastic supporting portion includes reactive ion etching. A method for manufacturing an optical deflector according to claim 20.
【請求項22】 前記可動板及び前記弾性支持部を形成
することにより前記基板の他部を用いて前記支持基板を
形成する工程は、アルカリ溶液を用いたエッチングを含
んでなされることを特徴とする、請求項20〜21のい
ずれかに記載の光偏向器の作製方法。
22. The step of forming the supporting substrate using the other portion of the substrate by forming the movable plate and the elastic supporting portion includes etching using an alkaline solution. The method for manufacturing an optical deflector according to any one of claims 20 to 21.
【請求項23】 前記可動コアを形成する工程はメッキ
によりなされることを特徴とする、請求項20〜22の
いすれかに記載の光偏向器の作製方法。
23. The method of manufacturing an optical deflector according to claim 20, wherein the step of forming the movable core is performed by plating.
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