JP2007292919A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源部を回転もしくは振動させて光線を走査する光走査装置において、装置の小型化、低価格化、及び生産性を阻害することなく、高速、且つ高精細な画像を安定して形成することが可能な光走査装置を提供する。
【解決手段】光線を出射する光源を備えた光源部と、光源部を回転もしくは振動させる駆動部と、を有し、光源部を駆動部によって回転もしくは振動させることにより、光源から出射された光線を走査する光走査装置において、光源部は、複数の光源を備え、駆動部は、光源部を所定の回転軸を中心に回転もしくは振動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置に関し、特に光源部を振動もしくは回転させる光走査装置に関する。

光走査装置は、光学素子を用いてレーザ光等の光線の向きを走査するもので、デジタル複写機やレーザプリンタ等の書き込み系、レーザディスプレイや網膜ディスプレイ等の表示系の他、バーコードリーダ、レーザ顕微鏡、レーザ加工装置、三次元計測器等種々の用途に用いられている。

この様な光走査装置には、従来から、光偏向器として多面鏡を回転させるポリゴンスキャナが用いられている。

ポリゴンスキャナは、質量の大きな多面鏡を高速で回転させる為に大きな振動や熱が発生する。そこで、熱伝導性が良く、質量の大きな例えばアルミの成型品等を構造部品に用いることにより、ポリゴンスキャナから発生する振動や熱の他の部材への影響を抑える様にしている。しかしながら、この様な構造部品は、形状が大きく、また、高価であることから、装置の小型化を阻害し、また、高価格化を招くといった問題がある。

また、光偏向器は半導体レーザ等の光源や光源の光を集光するレンズ等と組み合わせて用いられる。そして、これらの構成部品は、立体的な形状を備えた前述の構造部品に、ねじ止めや接着等の組み立て工程を経て結合されている。しかしながら、半導体レーザ、レンズ、光偏向器等は形状が小さいことから、容易に保持や組立てを行うことが困難であり、また、通常、光偏向器のミラー面から対象物の走査面までの距離は長いことから、僅かな位置ずれや部品の誤差が拡大される。この為、組立てや調整に高い精度が要求され、生産性を損なうといった問題がある。

そこで、この様な光走査装置において、装置の小型化、低価格化、及び生産性向上を実現させる技術が種々検討されてきた。

具体的には、板状の弾性体の先端に光源部を配置し、静電気力によって弾性体を振動させて、光源部に直接光走査させることにより、ミラーや回転機構が不要になり、装置の小型化や低価格化を図るようにした技術（例えば、特許文献１参照）。また、複数の光源を市松状に配置した２次元面発光レーザアレイを用いて、ビーム間隔を狭めることにより、高精細な画像を形成することができる様にした技術（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
特開平８−１３６８４５号公報 特開平９−２００４３１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている光走査装置においては、光源が１つしか設けられていないことから、走査の高速化や高精細な画像を形成することは困難なものと考えられる。また、光源の発光点が振動により移動することから、光学系の構成が複雑化するといった問題がある。また、特許文献２に開示されている２次元面発光レーザビームスキャナにおいては、機械的な走査機構を有さず、レーザが市松状に配置された２次元面発光レーザアレイにより２次元にビームを照射するものであり、光源を振動させて直接光走査させる技術を示唆するものではなかった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、光源部を回転もしくは振動させて光線を走査する光走査装置において、装置の小型化、低価格化、及び生産性を阻害することなく、高速、且つ高精細な画像を安定して形成することが可能な光走査装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の１乃至５のいずれか１項に記載の発明によって達成される。

１．光線を出射する光源を備えた光源部と、
前記光源部を回転もしくは振動させる駆動部と、を有し、
前記光源部を前記駆動部によって回転もしくは振動させることにより、前記光源から出射された光線を走査する光走査装置において、
前記光源部は、複数の前記光源を備え、
前記駆動部は、前記光源部を所定の回転軸を中心に回転もしくは振動させることを特徴とする光走査装置。

２．前記光源部は、複数の前記光源を、その面上に配置する上下、左右対称な基板を有し、
複数の前記光源は、前記基板の面に沿って前記回転軸に平行な第１の中心線と、前記第１の中心線に直交する第２の中心線と、のいずれにも対称な位置に２次元マトリクス状に配列されていて、前記第１の中心線を挟んで２列に配置されていることを特徴とする前記１に記載の光走査装置。

３．複数の前記光源の内、所定の光源を起点として行毎に異なる列に配置された光源を用いて走査する第１の走査と、前記第１の中心線に対して前記所定の光源と対称な位置に配置された光源を起点として行毎に異なる列に配置された光源を用いて走査する第２の走査と、を所定の間隔で切換えて実行することを特徴とする前記２に記載の光走査装置。

４．前記駆動部は、前記光源部を所定の回転軸を中心に共振により回転もしくは振動させることを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。

５．前記光源は、面発光型の半導体レーザであることを特徴とする前記１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。

本発明によれば、駆動部は、複数の光源を備えた光源部を所定の回転軸を中心により回転もしくは振動させて、光源部に直接光走査させる様にした。したがって、ポリゴンスキャナの様に、ミラーや回転機構、また前述の様な質量の大きな構造部品等が不要になり、装置の小型化や低価格化を実現することができる。また、装置が簡素化され、容易に組立てや調整を行うことができる様になるので、生産性を向上することができる。また、複数の光源により、複数の走査を同時に行うことができ、走査の高速化を実現することができる。

また、複数の光源を、上下、左右対称な基板面上であって、基板の面に沿って回転軸に平行な第１の中心線と、第１の中心線に直交する第２の中心線と、のいずれにも対称な位置に２次元マトリクス状に配列し、第１の中心線を挟んで２列に配置する様にした。したがって、振動系の上下、左右ともに質量の対称性が保たれ、安定した回転もしくは振動を行うことができる。また、複数の光源は、回転軸に平行な第１の中心線を挟んで２列に配置されているので、複数の行を同時に走査することができ、走査の高速化を実現することができる。

また、複数の光源の内、所定の光源を起点として行毎に異なる列に配置された光源を用いて走査する第１の走査と、第１の中心線に対して所定の光源と対称な位置に配置された光源を起点として行毎に異なる列に配置された光源を用いて走査する第２の走査と、を所定の間隔で切換えて実行する様にした。すなわち、所定の光源、及び第１の中心線に対して所定の光源と対称な位置に配置された光源を起点として、それぞれ斜め方向に隣接する複数の光源を用いた第１の走査と第２の走査と、を所定の間隔で切換えて実行する様にした。したがって、光源の発熱による振動系の温度分布の対称性が保たれ、熱膨張による共振周波数等への影響が軽減され、安定した振動もしくは回転を行うことができる。また、第１の走査、第２の走査は、光源間隔が列方向よりも長い斜め方向に隣接する光源を用いる様にしているので、隣接する光源からの熱が伝わり難くなる。したがって、行間隔を狭くして光源を配置することができる様になるので、高精細な画像を形成することができる。

また、駆動部は、光源部を所定の回転軸を中心に共振により回転もしくは振動させる様にした。したがって、光源部を、その共振周波数で駆動するにより、高い偏向速度と大きな偏向角が得られる。また、光源部の質量が小さい為に少ないエネルギーで駆動することができる。また、軸受け等の摺動部分がない為に装置の寿命が長くなる。

また、光源としては、面発光型の半導体レーザを用いる様にした。したがって、複雑な光学系を必要とせず、装置を小型化することができる。また、基板と垂直な方向に光線が出射されるので、光源を２次元状に容易に配置することができる。

以下図面に基づいて、本発明に係る光走査装置の実施の形態を説明する。

最初に、光走査装置１の構成を図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る光走査装置１の全体構成を示す図である。

光走査装置１は、図１に示す様に、光源部２、振動系３、駆動系４、及び図示しない制御部等を有し、駆動系４に設けられた後述の圧電素子４２が曲げ変形することにより、振動系４を介して光源部２を、回転軸Ｋを中心に矢印Ｘ方向に回転もしくは振動（以下、回転振動と称する。）させて直接光走査させるものである。また、光走査装置１は、光源部２を中心に上下、左右対称な形状を形成している。

光源部２は、半導体レーザ２１、レンズ２２、及び光源基板２３等を備えている。

半導体レーザ２１は、本発明における光源に該当し、遠距離まで細い光線を投影することができるコーヒレンスの高い光源である。また、半導体レーザ２１には小型化に適した面発光型の半導体レーザを用いる。

ここで、半導体レーザ２１の構成を図２を用いて説明する。図２は、半導体レーザ２１の構成を示す模式図である。図２に示す様に、半導体レーザ２１は、面発光型の半導体レーザであり、Ｐ型半導体２１１、活性層２１２、Ｎ型半導体２１３が積層して構成され、それぞれの層間に反射鏡２１４が設けられている。

半導体層からの電荷注入により活性層２１２から誘導放出された光は、上下の反射鏡２１４で増幅された後、基板（電極）２１５に垂直な方向に出射される。光は、基板（電極）２１５と垂直な方向に出射される為、半導体レーザ２１を容易に２次元状に配置することができる。

出射する出射口２１６は円形であり、光束の断面は円形となる。出射口２１６の開口径が大きいと光線は拡散し、小さいと収束する。

また、半導体レーザ２１の出力は駆動電流により変化するが、駆動電流が一定であっても温度が上昇すると出力は低下する。そこで、半導体レーザ２１の温度変化を抑制し、出力を安定化させる為に、基板（電極）２１５の面積を大きくして、発生した熱を効果的に放熱し、温度上昇を抑える様にしている。

レンズ２２は、半導体レーザ２１から発散する光を、平行、もしくは収束させる。

ここでレンズ２２の配置を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、半導体レーザ２１にレンズ２２が取り付けられた状態を示す模式図、図３（ｂ）は、半導体レーザ２１にレンズ２２が取り付けられた状態を側面から見た側断面図である。

図３（ｂ）に示す様に、レンズ２２は、例えば、ガラスやプラスチックの球面レンズであり、半導体レーザ２１の出射口２１６の近傍に配置されている。出射口２１６の開口径が小さく、必要とされる投影面において光束の径が十分に小さな場合にはレンズは不要となる。また、投影面までの間に他の固定光学系を備えた場合にも不要な場合がある。

光源基板２３は、本発明における基板に該当し、複数の半導体レーザ２１がその面上に設けられ、上下、左右対称な形状の基板であり、回転軸Ｋに平行に配置されている。尚、光源基板２３に設けられた複数の半導体レーザ２１の配置の詳細については後述する。

次に、図１に戻って、振動系３は、光源部２が取り付けられるベース３１、及びベース３１の左右にそれぞれ設けられたねじり梁３２等を有し、ねじり梁３２の復元力と光源部２の慣性モーメントによりねじれ振動系を形成する。この系の共振周波数と等しい周期の駆動力を後述の駆動系４により与えることにより、高い偏向速度と大きな偏向角を両立させることができる。

ここで、光源部２とベース３１との結合方法を、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、光源部２とベース３１との１例による結合方法を、図４（ｂ）は、光源部２とベース３１との別例による結合方法を示す模式図である。

振動系３は、シリコン板やアルミ、鉄等の金属板で作成され、図４（ａ）に示す様に、そのベース３１に光源基板２３を接合する。接合には接着の他、陽極接合等の接合表面を活性化して接合する手法を用いる。

接着の場合、接着剤には絶縁性の樹脂材料等を用い、光源基板２３からベース３１を電気的に絶縁すると共に、熱の伝達を最小限に抑える。また、陽極接合の場合においても同様に、光源基板２３、またはベース３１の表面に酸化膜等を形成し、酸化膜を介して接合する。

また、振動系３の厚み方向の質量対称性を保つ為に、図４（ｂ）に示す様に、ベース３１の接合面に凹部Ａを形成し、凹部Ａに光源基板２３を埋め込む様にしてもよい。この場合、形状はエッチング等により外形、凹みなどを精度よく加工する。

ここで、半導体レーザ２１への配線について、図５を用いて説明する。図５は、半導体レーザ２１とベース３１との配線を示す模式図である。半導体レーザ２１への配線は、ベース３１、ねじり梁３２、後述の曲がり梁（駆動片）４１を介して行われる。

光源基板２３と、ベース３１の接合面にそれぞれ導電性の膜（配線パターン）２３Ｐ．３２Ｐを形成し、ベース３１の配線パターン３２Ｐの一端に光源基板２３の配線パターン２３Ｐとの接続用の端子３１Ｔを設けて導電性の接合材料で接続する。接合材料は半田等の金属製のものでも、導電性を備えた接着剤によるものでも良い。尚、接合部以外の表面の導電性膜は、その表面を絶縁性の膜で保護する。

次に、図１に戻って、駆動系４は、本発明における駆動部に該当し、左右のねじり梁３２の上下にそれぞれ一対づつ設けられた駆動片４１、及び駆動片４１の表裏に、それぞれ、電気−機械変換素子である圧電素子４２が接着等により貼り付けられ、バイモルフ構造の曲がり梁を形成している。駆動系４は、圧電素子４２の曲げ変形によりねじり梁３２を、回転軸Ｋを中心に矢印Ｘ方向に回転振動させる。

駆動片４１の一方の端は、図示しない構造体に固定されている。圧電素子４２に交流の電界を加えることにより、図６に示す様に、圧電素子４２が、矢印Ｐ、Ｑ方向に伸び縮みして駆動片４１が前後に屈曲する。この屈曲動作によりねじり梁３２を交互にねじる力が働き、振動系３を回転振動させる。駆動系４、及び振動系３は、可動部の質量が小さい為、必要なエネルギーが少なく、不要な振動を発生せず発熱も少ない。また、軸受け等の摺動部分がない為、寿命が長い、等の特徴を備えている。尚、図６（ａ）は、駆動系４の動作時の形状を示す模式図、図６（ｂ）は、駆動系４の動作時の形状を矢印Ａ方向から見た側面模式図である。

ここで、圧電素子４２への配線について、図７を用いて説明する。図７は、圧電素子４２と駆動片４１との配線を示す模式図である。

圧電素子４２への配線は、駆動片４１の固定側、すなわち保持部４３を介して行なわれる。圧電素子４２の表裏には白金、金等の材料により、それぞれ信号電極膜４２ａ、ＧＮＤ電極膜４２ｂが形成されている。また、圧電素子４２のＧＮＤ電極膜４２ｂとの接合部に位置する駆動片４１の表面にはＧＮＤ端子４１Ｔが形成されている。そして、圧電素子４２と駆動片４１を導電性接着材で接合することにより、ＧＮＤ電極膜４２ｂとＧＮＤ端子４１Ｔとが接続され、ＧＮＤラインの接続を行うことができる。

また、駆動片４１の保持部４３には信号ラインの信号端子４３Ｔが形成されている。この信号端子４３Ｔと圧電素子４２の信号電極膜４２ａに設けられた信号端子４２Ｔを細い金属製の配線ワイヤーＷ等で接続すことにより、信号ラインの接続を行う。尚、配線ワイヤーＷの代わりに導電性の接着剤を用いても良い。

次に、この様な構成の光走査装置１において、半導体レーザ２１の配置について説明する。

最初に、従来の光走査装置における光源の配置について説明する。

従来の光走査装置においては、光源として半導体レーザを１つだけ備えたものが一般的である。しかしながら、光源が１つしか設けられていないことから、容易に走査の高速化や高精細な画像を形成することは困難なものと考えられる。

書き込み系や表示系等、映像を投影する装置の高速化、高精細化を行う為には、光源の点滅周波数、もしくは偏向速度を高速化する必要がある。

しかしながら、光源の点滅周波数を高速化する場合においては、駆動回路の応答周波数や映像信号の変調周波数を高速化する必要があり、また、偏向速度を高速化する場合においては、モータの回転数や振動、駆動系を高速化する必要があり、いずれもの場合においても、技術的な限界やコストへの影響等により、容易に実現することは困難なものである。

そこで、複数の光源を１列に並べて、この配列に垂直な方向に光線を偏向させて、複数の行を同時に走査させることにより、走査の高速化を行う方法が提案されているが、高精細な画像を形成するには充分なものではなかった。

すなわち、高精細な画像を形成するには、光源を配列する間隔は狭い方が望ましいが、面発光型の半導体レーザでは電極形状が大きい為に、間隔を狭くすることは困難である。また、半導体レーザの出力は、駆動電流が同じでも温度により変化する為に、隣接する光源からの熱の伝導を最小限にする必要があり、間隔を狭くすることは困難である。

そこで、所定の発光点間隔を確保しながら投影する光線の間隔を狭くする方法の一つとして、前述の特許文献２に開示されている技術の様に、光源の配列を走査の回転軸に対して斜めに傾けて配置する方法が知られている。

しかしながら、この様に、回転軸に対して複数の光源を傾斜して配置した場合、以下の二つの問題が懸念される。これを図８を用いて説明する。図８（ａ）は、振動系３のベース３１に対する半導体レーザ２１ａ、２１ｂの配置を示す模式図、図８（ｂ）は、半導体レーザ２１ａ、２１ｂの発熱によるベース３１の温度分布を示す模式図である。尚、半導体レーザ２１ａ、２１ｂは、前述の様に、実際には光源基板２３の面上に配置されているが、図８では、説明上、光源基板２３は図示されていない。

一つは、振動系３の質量の対称性に関するものである。例えば、図８（ａ）に示す様に、２つの半導体レーザ２１ａ、２１ｂを回転軸Ｋに対して４５度の方向に配置する場合、回転軸Ｋの周りのモーメントの総計としては等しくなるが、回転軸Ｋに対して対称な位置に配置されていないので質量のバランスが保てない。振動の共振周波数近傍では、僅かのアンバランスでも振動に影響する。さらに、回転軸Ｋの周りの回転振動に加えて、回転軸Ｋに対して垂直な中心軸Ｌの周りの振動が重畳することが懸念される。

もう一つは、振動系３の熱的な対称性に関するものである。振動系３は、熱の影響により特性が変化する。すなわち、周囲の温度が変化するとシリコンが膨張、収縮して外形寸法が変化する。例えば、温度が上昇して膨張すると、長さも伸びるが断面の寸法も大きくなる為、バネ定数は上昇する。一方、光源部２の質量は変化しない為、結果として温度の影響により共振周波数が変動する。

この様に、熱の影響によりねじり梁３２のバネ定数が変化し、共振周波数等の振動状態に影響を及ぼす。

そして、２個の半導体レーザ２１ａ、２１ｂを回転軸Ｋに対して斜め、すなわち非対称な位置に配置した場合、図８（ｂ）に示す様に、回転軸Ｋの両側の領域Ｓ１、Ｓ２においては、半導体レーザ２１ａ、２１ｂから伝わる熱により、領域Ｓ１では上部が、また領域Ｓ２では下部の温度上昇が大きくなり、温度分布が非対称となる。これにより振動状態が不安定になることが懸念される。

この様に、従来の光走査装置における光源配置においては、容易に走査の高速化や高精細な画像を形成することは困難なものであった。そこで本発明は、複数の半導体レーザを、光源基板２３の面に沿って回転軸Ｋに平行な第１の中心線と、第１の中心線に直交する第２の中心線と、のいずれにも対称な位置に２次元マトリクス状に、第１の中心線を挟んで２列に配置する。そして、配置された複数の半導体レーザの内、所定の半導体レーザを起点として行毎に異なる列に配置された半導体レーザを用いて走査する第１の走査と、第１の中心線に対して所定の半導体レーザと対称な位置に配置された光源を起点として行毎に異なる列に配置された半導体レーザ２１を用いて走査する第２の走査と、を所定の間隔で切換えて実行することにより、従来困難であった走査の高速化や高精細な画像を形成することを実現可能にするものである。

具体的には、図９を用いて説明する。図９（ａ）は、半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄの光源基板２３の面上の配置を示す模式図、図９（ｂ）は、振動系３のベース３１に対する半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄの配置を示す模式図、図８（ｃ）は、半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄの発熱によるベース３１の温度分布を示す模式図である。

最初に、半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄの配置について説明する。

図９（ａ）に示す様に、例えば、４つの半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄは、光源基板２３基板の面に沿って回転軸Ｋに平行な第１の中心線Ｃ１と、第１の中心線Ｃ１に直交する第２の中心線Ｃ２と、のいずれにも対称な位置に２次元マトリクス状に配列されていて、第１の中心線Ｃ１を挟んで２列に配置されている。すなわち、半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄは、光源基板２３に対して上に上下、左右対称な位置に配置されている。

そして、図９（ｂ）に示す様に、光源基板２３は、その中心線Ｃ１、Ｃ２が、振動系３のベース３１の回転軸Ｋ、中心軸Ｌのそれぞれに一致する様に、光源基板２３に配置されている。

これにより振動系３の上下、左右ともに質量の対称性が保たれ、安定した回転振動を行うことができる。また、４つの半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄは、回転軸Ｋに平行な第１の中心線Ｃ１を挟んで２列に配置されているので、複数の行を同時に走査することができ、走査の高速化を実現することができる。

次に、この様に配置された半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄを用いた第１の走査、第２の走査について説明する。

例えば、第１の走査は、１列目の１行目に配置された半導体レーザ２１ａ、及び半導体レーザ２１ａと異なる列である２列目の２行目に配置された半導体レーザ２１ｂを用いる。また、第２の走査は、半導体レーザ２１ａ、半導体レーザ２１ｂと対称な位置に配置された半導体レーザ２１ｃ、半導体レーザ２１ｄを用いる。

そして、この様な第１の走査と第２の走査を、例えば、所定の時間間隔やページ、フレームの枚数毎に切り替えて実行させる。

これにより、図９（ｃ）に示す様に、半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄの発熱による振動系の温度分布の対称性が保たれ、熱膨張による共振周波数等への影響が軽減され、安定した回転を行うことができる。また、第１の走査、第２の走査のいずれの走査に用いる半導体レーザも、その間隔が列方向よりも長い斜め方向に隣接する半導体レーザを用いる様にしているので、隣接する半導体レーザからの熱が伝わり難くなる。したがって、行の間隔を狭くして半導体レーザを配置することができる様になるので、高精細な画像を形成することができる。

尚、第１の走査と第２の走査とのタイムラグにより、上下のねじり梁３２に伝わる熱の総量には差異が生じるが、隣接する行で画像の明暗が急激に変化することは少ない為、両者の温度上昇には大きな差は生じない。また、印刷のスクリーントーン等、網目や万線により画素を表現する手法では、隣接する半導体レーザの発光状態に大きな差異が生じる場合もあるが、この様な場合には、印刷のページや表示のフレームが切り替わる毎に、明暗を分担する半導体レーザを切り替えれば、総体としての温度上昇は略一致させることができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、図１０を用いて、別例による、半導体レーザ２１の配置について説明する。図１０（ａ）乃至（ｄ）は、振動系３のベース３１に対する半導体レーザ２１ａ乃至２１ｈの配置を示す模式図である。

図１０（ａ）に示す様に、半導体レーザ２１ａを、ベース３１の中心に１個配置する様にしてもよい。この場合、前述の様に、高速化や高精細な画像を形成するには適していないが、ポリゴンスキャナの様に、ミラーや回転機構、また前述の様な質量の大きな構造部品等が不要になり、装置の小型化や低価格化を実現することができる。また、装置が簡素化され、容易に組立てや調整を行うことができる様になるので、生産性を向上することができる。

また、図１０（ｂ）乃至（ｄ）に示す様に、半導体レーザ２１ａ乃至２１ｈを、回転軸Ｋに対称に３行、４行、またはそれ以上配置する様にしてもよい。例えば、図１０（ｄ）に示す様に、８個の半導体レーザ２１ａ乃至２１ｈを、２列４行に配列した場合、第１の走査は、半導体レーザ２１ａ乃至２１ｄを用い、また、第２の走査は、半導体レーザ２１ｅ乃至２１ｈ用いる。これにより、４つの行を同時に走査することができるので、更なる高速化や高精細な画像を形成することが可能となる。

また、図１０（ｂ）のおいて、半導体レーザ２１ａ乃至２１ｃ、及び、半導体レーザ２１ｄ乃至２１ｆに対して、それぞれ赤色、緑色、青色等異なる波長の光源を用いる様にしてもよい。これにより、光偏向装置１をカラーのレーザプロジェクタ等に用いた場合、偏向ミラーを削減することができる。

また、図１１に示す様に、光源として、面発光型レーザの代わりに折り返しミラー２７とレンズ２６を備えた端面発光型レーザ２５を用いる様にしてもよい。これにより、光線の偏向方向を制御することができるので、投影光学系の設計が容易になる。

また、光源としては、通常、ガリウム・ヒ素系の半導体レーザが用いられるが、シリコン系の半導体レーザを用いる様にしてもよい。これにより、半導体レーザをシリコン板等からなるベース３１と一体化することができるので、光源基板２３を必要とせず、位置精度や放熱性の向上、また、コストダウン等を図ることができる。

また、光源部２の駆動としては、共振による振動機構の代わりに回転機構を用いる様にしてもよい。共振現象を利用しないことから、温度による特性の変化が緩慢であり、安定した走査を行うことができる。

また、光源部２は、ベース３１の表裏にそれぞれ設ける様にしてもよい。これにより、光走査装置１を走査面が複数設けられたタンデム式の複写機等に用いた場合、偏向ミラーを削減することができる。

本発明に係る光走査装置の全体構成を示す模式図である。 本発明に係る光走査装置における半導体レーザの構成を示す模式図である。 本発明に係る光走査装置におけるレンズの配置を示す模式図である。 本発明に係る光走査装置における振動系と光源基板の組立図である。 本発明に係る光走査装置における半導体レーザとベースとの配線を示す模式図である。 本発明に係る光走査装置における駆動系の動作時の形状を示す模式図である。 本発明に係る光走査装置における圧電素子と駆動片との配線を示す模式図である。 従来の光走査装置における半導体レーザの配列を示す模式図である。 本発明に係る光走査装置における半導体レーザの配列を示す模式図である。 本発明に係る光走査装置における別例による半導体レーザの配列を示す模式図である。 本発明に係る光走査装置における別例による端面発光型半導体レーザの配列を示す模式図である。

符号の説明

１ 光走査装置
２ 光源部
２１，２１ａ〜２１ｈ 半導体レーザ
２１１ Ｐ型半導体
２１２ 活性層
２１３ Ｎ型半導体
２１４ 反射鏡
２１５ 電極（基板）
２１６ 出射口
２２，２６ レンズ
２３ 光源基板
２３Ｐ 配線パターン
２５ 端面発光型レーザ
２７ 折り返しミラー
３ 振動系
３１ ベース
３１Ｔ レーザ接続端子
３２ ねじり梁
３２Ｐ 配線パターン（レーザ用）
４ 駆動系
４１ 曲がり梁（駆動片）
４１Ｔ ＧＮＤ端子
４２ 圧電素子
４２ａ 信号電極膜
４２ｂ ＧＮＤ電極膜
４２Ｔ，４３Ｔ 信号端子
４３ 保持部
Ｗ 配線ワイヤー

Claims (5)

1. 光線を出射する光源を備えた光源部と、
   前記光源部を回転もしくは振動させる駆動部と、を有し、
   前記光源部を前記駆動部によって回転もしくは振動させることにより、前記光源から出射された光線を走査する光走査装置において、
   前記光源部は、複数の前記光源を備え、
   前記駆動部は、前記光源部を所定の回転軸を中心に回転もしくは振動させることを特徴とする光走査装置。
2. 前記光源部は、複数の前記光源を、その面上に配置する上下、左右対称な基板を有し、
   複数の前記光源は、前記基板の面に沿って前記回転軸に平行な第１の中心線と、前記第１の中心線に直交する第２の中心線と、のいずれにも対称な位置に２次元マトリクス状に配列されていて、前記第１の中心線を挟んで２列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 複数の前記光源の内、所定の光源を起点として行毎に異なる列に配置された光源を用いて走査する第１の走査と、前記第１の中心線に対して前記所定の光源と対称な位置に配置された光源を起点として行毎に異なる列に配置された光源を用いて走査する第２の走査と、を所定の間隔で切換えて実行することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記駆動部は、前記光源部を所定の回転軸を中心に共振により回転もしくは振動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。
5. 前記光源は、面発光型の半導体レーザであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。

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