JP2009116151A - 光偏向器、及びそれを用いた光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】容器内に可動子を配置して可動子の保護、汚染防止を可能とし、容器による光学的な屈折態様ないし収差の変化などに係る問題を減らした光偏向器を提供することである。
【解決手段】光偏向器は、軸101bを中心に回転可能に支持された可動子101aと、可動子に設けられた光反射素子と、可動子を駆動する駆動手段102とを有する。光反射素子を持つ可動子101aで、入射する光ビーム100を反射・偏向する。可動子101aを、軸101bを中心軸として軸回転対称な形状を持つ光透過窓103aを含む壁面で囲まれた容器103内に配置し、反射・偏向される光ビーム100を光透過窓103aから射出して走査光とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、軸を中心に回転可能に支持された光反射素子付きの可動子を有する光偏向器、及び該光偏向器を用いた光学機器に関する。こうした光学機器としては、レーザビームプリンターなどの画像形成装置、画像表示装置、バーコードリーダー等の光ビームを走査する機械装置などがある。光偏向器としては、可動子であるミラーと、これを回転自在に支持する弾性ねじり軸と、これを固定する枠とがシリコン薄板で一体に形成され、外力で加振されるミラーのねじり振動により、ミラーに入射する光ビームを走査する光偏向器などがある。

従来、光偏向器に用いるマイクロミラーを真空パッケージングする場合、例えば、次の様に行われる。軟磁性体の金属製の下蓋を持つ容器内に、ミラー、駆動部としての磁気力発生用コイル及びヨーク、ミラーの振れ角を検知するセンサ部を収め、磁気力を発生するための電力の投入部及びセンサ部との入出力は、下蓋の外部電極の端子を介して行われる。
上蓋には平板状の光透過窓が設けられる。入射した光ビームは、マイクロミラーの反射面で反射され、光透過窓を通って走査される。透過窓は、光ビームの干渉が起きない様に、両面とも反射防止コーティングが施され、更にミラーの回転軸に対して傾けられていて、光ビームの射出方向に対して垂直ではない。上蓋と下蓋はハーメチックシールされ、更に上記容器の内部を真空ないし低圧にして気密封止している。また、駆動部の構成において、上蓋と下蓋とヨークが磁気回路を形成し、ミラーに設けられた棒磁石に磁界が加えられる。更に上蓋と下蓋は外部に磁界が漏れることを防いでいる。

一般に、振れ角が大きいミラーを持つ光偏向器の場合は、ミラーの回転軸に沿って流入する空気がミラーの先端部から流出するために気流の発達が見られ、気流によってもたらされたゴミ等の物質がミラー面に付着する事態が発生し易い。これに対して、上記気密封止は、ミラー面の汚染を防ぐことができる。勿論、真空ないし低圧にすることによって、空気抵抗を少なくして光偏向器のＱ値を高くできるため、少ないエネルギで光偏向器を駆動できる。

図11は、上蓋に平面板の光透過窓1104を用いた上記タイプの光偏向器を開示している（特許文献1参照）。ここでは、マイクロミラー1100は樹脂製のパッケージ1107内に配置され、パッケージの光入射面側は厚い光透過窓1104にて封止されている。パッケージの樹脂の内面はガスバリア層の金属膜1108にてコーティングされており、パッケージ内部の環境は真空の雰囲気に保持されている。こうして、マイクロミラー1100の動きを妨げる空気の抵抗を減らし、マイクロミラーの振幅を大きくすることができる。なお、図11において、1101は可動子、1102は回転軸、1103は枠体、1105は駆動部のコイル、1109はキャビティである。

また、大気圧下では、高周波数且つ大振幅で振動するマイクロミラーの振幅変動や位相変動が生じ、これらが光ビームの走査時間の変動（ジッタ）の原因となることが知られている。マイクロミラーを回転系で用いる場合にも、空気の抵抗がジッタの原因であることは知られている。上記構成は、こうしたジッタを減らす目的で、低圧で気密封止されたパッケージ1107内にマイクロミラー1100を配置している。
特開2005−250307号公報

上記構成において、パッケージ内を真空雰囲気にすることによる外部との圧力差で光透過窓が歪むのを抑えるため、光透過窓は大きさに比し厚みを大きくする必要がある。しかし、光透過窓の厚みが大きいと、光ビームの走査角度によって、光透過窓のガラスを透過する際の入射角度や透過厚みの影響で光学的な屈折態様ないし収差の変化が発生する。従って、マイクロミラーで大きく走査された光を微小な点に集光する場合には、この屈折態様などの変化を補正するための光学系の設置を別途考慮する必要が生じる可能性がある。

上記課題に鑑み、本発明の光偏向器は、軸を中心に回転可能に支持された可動子と、可動子に設けられた光反射素子と、可動子を駆動する駆動手段と、を有し、光反射素子に入射する光ビームを反射・偏向する。そして、可動子を、前記軸を中心軸として軸回転対称な形状を持つ光透過窓を含む壁面で囲まれた容器内に配置し、前記反射・偏向される光ビームを前記光透過窓から射出して走査光とする。

また、上記課題に鑑み、本発明の光学機器は、上記光偏向器を有し、光偏向器は、光源からの光ビームを反射・偏向し、該光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させることを特徴とする。

本発明によれば、容器内に可動子を配置したので、可動子の保護、汚染防止が可能となる。更に、気密封止された容器内に可動子を配置すれば、例えば、高周波数且つ大振幅の駆動においても、ジッタの影響を大幅に減らしたマイクロミラーなどの可動子の振動駆動ないし回転駆動が可能となる。また、上記の如く、容器の少なくとも光透過窓の部位を可動子の軸を中心軸とした軸回転対称形状に形成したので、光学的な屈折態様ないし収差の変化などに係る上記問題が減り、他の装置への光偏向器の取付けも支障なく容易に行うことができる。

本発明の光偏向器の実施形態を説明する。光偏向器の一実施形態では、軸を中心に回転可能（両方向に往復揺動ないし振動する場合と、一方向に回転する場合とを含む）に支持された可動子と、可動子に設けられた光反射素子と、可動子を電磁力などで駆動する駆動手段を備える。可動子は、前記軸を中心軸として軸回転対称な形状を持つ光透過窓を含む壁面で囲まれた容器内に配置されている。可動子の光反射素子の前記軸の部分に光ビームを入射させ、その光ビームを反射・偏向するとき、該反射・偏向される光ビームは光透過窓から射出されて走査光となる。

典型的には、前記容器は気密封止された容器とされる。こうした構成において、例えば、マイクロミラーを気密封止容器内に設け、マイクロミラーの揺動中心や回転中心を、円筒面、又は球面、又はトーラス面等の軸回転対称形状に形成された光透過窓の軸中心と合致させる。軸中心が一致しているため、走査角度による光透過窓の光学収差などの変化の反射光ビームへの影響を少なくできる。更に、気密封止容器内を低圧気体雰囲気下にすることで、ジッタを大幅に減らすことができる。勿論、容器内の可動子の保護、汚染防止も可能である。後述する実施例では、容器を気密封止容器としているが、容器内の可動子の保護、汚染防止を主な目的とする場合には、気密封止しない容器を用いることができる。この場合は、可動子の保護、汚染防止という目的達成に支障のない限り、容器に大気に通じる隙間や開口部などが形成されていてもよい。

以下、図に沿って、本発明の具体的な実施例を説明する。

（実施例1）
図1は本発明の第1の実施例に係る光偏向器を示し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその断面図である。本実施例では、軸回転対称な形状である円筒面の光透過窓103ａを含む壁面で囲まれた気密封止容器103内を低圧気体雰囲気にしている。そして、光反射素子を持つ可動子であるマイクロミラー101ａの揺動軸と気密封止容器103の上記円筒面の中心軸とを合致させて、マイクロミラー101ａを配置している。マイクロミラー101ａの揺動軸に垂直な面における断面図である図1（ｂ）に示す様に、円筒面光透過窓103ａは等肉厚の光透過部材からなっている。

マイクロミラー101ａに入射する光ビーム100は、その方向が容器103の円筒面に垂直で且つマイクロミラー101ａの揺動中心ないし揺動軸上に向かう様に設定される。マイクロミラー101ａは、ねじり軸101ｂにより、枠体（ここにねじり加振手段102が設けられている）に対して揺動軸を中心に回転可能に支持され、共振運動可能となっている。揺動軸はねじり軸101ｂによって規定される。駆動手段であるねじり加振手段102は、マイクロミラーの慣性モーメントとねじり軸のねじり剛性とで決まる共振周波数で、マイクロミラー101ａにねじり加振力を与える。本実施例では、マイクロミラー101ａである1つの可動子とねじり軸101ｂで振動系が構成される。

また、本実施例では、気密封止容器103の内部は、0．4気圧以下（例えば、0．2〜0．4気圧）の低圧気体で充填されている。容器内を減圧しながらマイクロミラーのジッタを観察した実験の結果、0．5気圧位から急激にジッタが減る遷移現象が見られ、0．4気圧でジッタは無視できる量に収束した。そのため、本実施例では、真空にせずに、0．4気圧の低圧での気密封止とする。気密封止容器103は、透明樹脂製で、その内面に透明な金属薄膜の気密封止層を形成したものを用いる。取付け部104は気密封止容器103を封止している。取付け部104に設けられた電極105を介して、ねじり加振手段102に電力が供給される。ねじり加振手段102は、例えば、ピエゾ素子に加える交番電圧によるピエゾ素子の伸縮をねじり運動に変換する手段で実現できる。

気密封止容器内部は、低圧での気密封止に替わり、分子量の小さな大気圧ヘリウムガスで充填してもよい。この場合は内外の圧力差がないため、気密封止容器103自体を耐圧構造にする必要はなく、容器の肉厚を小さくすることができる。そのため、光透過窓103ａの厚みの影響による走査角度に依存した光ビーム100の光学収差等の変化を更に減らす効果が期待できる。この場合、ヘリウムガスを気密封止するために、容器103にはヘリウムガス不透過性のガラスを用いる。ヘリウムガスは分子量が小さくガス拡散性が大きいため、マイクロミラー101ａの動きによるガスの渦の発生を抑止できる。更に、ヘリウムガスの粘性は比較的高い。このことも、ジッタの原因である渦の発生を抑制する働きをする。こうして、マイクロミラー101ａを高周波数且つ大振幅で加振してもジッタの発生は少なくなる。

マイクロミラーの表裏面に反射部を設け、回転系として用いた変形例でも、上記効果は同様である。この場合、回転駆動には、枠体に回転支持された回転軸を持つモータを用いればよい。マイクロミラーのみを容器内に気密封止して、該気密封止容器をマイクロミラーと一緒に回転する構成も可能である。

本実施例では、上記の如き形状の光透過窓を有する気密封止容器内にマイクロミラーを封止しているが、この形状は、光ビーム100を走査するのに最適な光透過窓形状である。即ち、マイクロミラー101ａの揺動軸の部分に入射して偏向・走査される光ビーム100は、常に光透過窓103ａに垂直に入射しこれを透過して出射する。よって、光学的な収差の変化などに係る上記問題が減り、他の装置への光偏向器の取付けも支障なく容易に実現できる。

また、円筒面、球面、トーラス面等の軸回転対称な形状に、少なくとも容器の光透過窓103ａの部分を形成することで（勿論、容器全体を軸回転対称形状としてもよい）、容器の耐圧性が増し、低圧下の薄肉の気密封止容器を含む光偏向器を実現することもできる。

（実施例2）
図2（ａ）は、本発明の第2の実施例に係る光偏向器を示す断面図である。本実施例の光偏向器でも、気密封止容器203内に低圧気体を封止し、そこにマイクロミラー201ａを配置している。マイクロミラー201ａは、ねじり軸201ｂにより、枠体（図示なし）に対して揺動軸を中心に回転可能に支持されている。ここでは、マイクロミラー201ａ及びねじり軸201ｂは紙面に垂直な方向に伸びている。

本実施例では、気密封止容器203は、等肉厚の球面光透過窓203ａを有し、マイクロミラー201ａは、外部から光透過窓203ａを透過してマイクロミラーの揺動中心（下記球面の中心）に入射する光ビーム200を偏向・走査する。マイクロミラー201ａ自体は薄いので、そのねじり揺動中心と実際の光反射面とは一致していると見なして差し支えない。

本実施例においては、マイクロミラー201ａの揺動中心は、光透過窓203ａの球面の中心と合致している。従って、上記の如くマイクロミラー201ａに入射して反射・走査される光ビーム200に対する光学的な悪影響を減らすことができる。本実施例でも、低圧気体の圧力を0．4気圧以下に保てば、上記ジッタを良好に減らすことができる。

マイクロミラーを駆動する駆動手段は、電磁コイル202ａとヨーク202ｂを含む。電磁コイル202ａに、マイクロミラーの共振周波数にほぼ等しい交番電流を加えると、マイクロミラー201ａ上の棒磁石201ｃに電磁力が作用する。こうして、マイクロミラーは共振運動して、ねじり軸201ｂで規定される揺動軸を中心に大きく振れる。微小な棒磁石201ｃは、マイクロミラー201ａの裏面に貼り付けられている。本実施例でも、取付け部204は気密封止容器203を封止し、電力は電極205を介して電磁コイル202ａに供給される。駆動手段は、静電方式、圧電方式などのものにすることもできる。静電駆動の場合は、可動子に電極を形成し、この電極との間に静電力を働かせる様な電極を可動子の近傍に形成する。圧電駆動の場合は、圧電素子を振動系や枠体などに設けて駆動力を印加する。

図2（ｂ）は変形例を示す。変形例では、球面の光透過窓203ａの部分だけが光透過性の部材で形成され、取付け部204は樹脂で構成されて、気密封止層206を樹脂上に設けてガス封止している。気密封止層206上には、ねじり軸201ｂによる揺動軸を中心にマイクロミラー201ａを回転可能に支持する枠体201dが固定されている。勿論、樹脂ではなく、例えば、取付け部204全体を金属やセラミックで構成して気密封止してもよい。

本実施例の様に球面光透過窓を用いる場合、光ビームを2次元に偏向・走査する2軸のジンバル型マイクロミラーを用いることもできる。この場合も、ミラー中心と光透過窓の球面中心を合致させれば、2次元に偏向・走査される光ビームは、常に光透過窓203ａに垂直に入射しこれを透過して出射するので、光学的な収差の変化などに係る上記問題が抑制される。

（実施例3）
図3は、本発明の第3の実施例に係る光偏向器を示す断面図である。本実施例の光偏向器では、容器303の等肉厚の球面光透過窓又は円筒面光透過窓に入射する光ビーム300を集束光とし、走査光ビームを平行光又は発散光として光走査する。

等肉厚の円筒面光透過窓又は球面光透過窓は、厚肉の場合、僅かに光を発散する凹レンズの性質を有する。例えば、外半径10ｍｍで厚み1ｍｍ、屈折率1．509の球面光透過部材で出来た透過窓は、入射光側と走査光側をあわせて、焦点距離が−143ｍｍ程度の凹レンズの作用を持つ。そのため、マイクロミラー301ａへ当たった光ビームが光透過窓から略平行ビームで出る様に、窓に入射する側の光ビームを僅かに集束光としている。この場合、光透過窓から出る平行光の走査光は、ｆθレンズ等でスポットに集束させるには都合が良い。

マイクロミラー301ａは、ねじり振動の中心301ｂの回りに揺動可能に支持され、マイクロミラーの反射表面は、等肉厚の球面又は円筒面の光透過窓の中心と合致させられている。勿論、マイクロミラー自体の厚みは薄いので、該反射表面に替えて、ねじり軸中心301ｂと一致させても殆ど違いはない。ここでは、マイクロミラー301ａは、図1に示す様な姿勢で設けられている。

本実施例では、ジッタを減らす目的などで容器内にマイクロミラーを収容した場合に新たに発生するデメリットを、入射する光ビームを集束光にすることで解決している。なお、本実施例では、球面状の容器内の光ビームを略平行光として、光走査に用いているが、マイクロミラー301ａの表面で焦点を結ぶ様な集束光を用いることもできる。この場合は、反射する光ビームは、マイクロミラー301ａ表面の一点から出る走査光となる。その他の点は、上記実施例と同様である。

（実施例4）
図4は、本発明の第4の実施例に係る光偏向器を示す断面図である。本実施例の光偏向器では、等肉厚の球面光透過窓403ａの光ビーム400が入射する部位に、レンズ作用を有さない領域である平面透過窓部403ｂを形成している。この構成では、入射した光ビームは、マイクロミラー401ａに平行ビームとして当たる。そして、反射して偏向された光ビームは、球面光透過窓403ａから出た段階で若干の発散光となって走査される。ここでは、マイクロミラーの揺動中心401ｂは球面光透過窓403ａの球面の中心と合致している。

本実施例においては、ジッタを減らす目的などで容器内にマイクロミラーを収容した場合に新たに発生する光学的なデメリットを、入射光ビームに対する平面透過窓部403ｂを設けることで減らしている。ここで、容器に光ビーム導入用の穴を開け、そこを平行板で塞ぐ構成としてもよい。

（実施例5）
図5は、本発明の第5の実施例に係る光偏向器を示す断面図である。本実施例の光偏向器では、球面光透過窓503ａの光ビーム500が入射する部位に、凸レンズの作用をする凸レンズ部503ｂを設けている。凸レンズの作用によって、外部から入射した光ビームは若干の集束光となり、マイクロミラー501ａの面に入射して偏向・走査される。偏向された光が光走査される球面光透過窓503ａは若干の凹レンズの作用を持っていて光ビームを発散させる効果があるため、本実施例では、この効果を入射側の凸レンズ作用で打ち消している。ここでは、マイクロミラーの揺動中心501ｂを球面光透過窓503ａの球面の中心と合致させている。

勿論、円筒面光透過窓にして、そこに光ビーム500が入射する場合にも、軸方向は屈折力がないので、光ビームが入射する部位に半径方向にのみ凸レンズ作用を持たせれば同様な効果を実現できる。本実施例では、ジッタを減らす目的などで容器内にマイクロミラーを収容した場合に新たに発生する光学的なデメリットを、光ビームが入射する部位に凸レンズ部503ｂを設けることで減らしている。

（実施例6）
図6は、本発明の第6の実施例に係る光偏向器を示す断面図である。本実施例の光偏向器では、等肉厚の球面光透過窓に替わり、容器の外球面と内球面とを僅かに偏心させた光透過窓603としている。前述した様に、等肉厚の球面光透過窓は僅かに凹レンズの作用を有している。これは、容器の内面の凹レンズの作用が外面の凸レンズの作用より強いためである。従って、内面の凹レンズの作用を弱めれば、外部から平行光として入射した光ビームを平行ビームでマイクロミラー601ａに入射できる。このためには、凸レンズ作用を有する外面が作るマイクロミラー側の焦点と、凹レンズ作用をする内面が作るマイクロミラー側の焦点を一致（共焦点）させればよい。容器が円筒面の場合は、両面のマイクロミラー側の焦軸を一致させる。即ち、ここでは、外部から光ビームが入射する容器の部位において、外面が作る光反射素子側の焦点と、内面が作る光反射素子側の焦点とを一致させ、且つ光反射素子の回転軸に前記一致させた焦点を持ってくる。こうして、容器内で、光反射素子に入射する光ビームを平行光としている。

例えば、外側球面半径を20ｍｍ、光透過窓603の頂点の厚みを3ｍｍ、内側球面半径を19ｍｍ、光透過部材の屈折率を1．5とすると、光ビーム600は低圧気体雰囲気内で略平行ビームとなってマイクロミラー601ａに入射することができた。光透過部材の肉厚が薄ければ薄いほど光学的に有利であるが、容器内部を低圧気体雰囲気に保つ必要から、圧力に耐えるだけの厚みは必要となる。

一方、本実施例では、光透過窓の頂点から周辺に至るにつれて光透過窓の肉厚は薄くなるため、必要走査範囲以外は取付け部604で容器を気密封止する。ここで、マイクロミラー601ａのねじり軸601ｂの位置は前記一致させた焦点の位置に配置し、光ビームもこの点に当たる向きで入射させる。なお、図6において、601cは棒磁石で、マイクロミラー601ａの裏面に接合されている。602ａは駆動コイル、602ｂはヨークであり、マイクロミラー601ａを揺動させるための駆動手段である。

本実施例においては、ジッタを減らす目的などで容器内にマイクロミラーを収容した場合に新たに発生する光学的なデメリットを、容器の外球面と内球面とを僅かに偏心させた光透過窓603とすることで減らしている。

（実施例7）
図7は本発明の第7の実施例に係る光偏向器を示す断面図である。本実施例の光偏向器では、光ビーム光源711を気密封止容器703の内部に設けている。そして、容器内面の一部に設けた光反射部703ｂで光ビーム700を反射させてマイクロミラー701aに光ビームを導入し、軸回転対称形状の透過窓703ａを介して光走査する。

図7において、701ｂはねじり軸、704は取付け部である。図7では、光ビーム光源711は共振型マイクロミラー701aの側方から光を入射させているが、勿論、これ以外の入射態様でもよく、場合に応じた最適な位置に配置すればよい。ここでは、光ビーム光源711からの光を、一旦、光反射部703ｂの球面の半径の半分の所で集光し、この光を光反射部703ｂで反射して平行光としている。光反射部を平面ミラーとし、ここに光ビーム光源711から平行光を当てて平行光をマイクロミラー701aに導いてもよい。また、光反射部は容器の外面に形成してもよい。

本実施例では、ジッタを減らす目的などで容器内にマイクロミラーを収容した場合に新たに発生する光学的なデメリットを、光ビーム光源711を容器の内部に設けることで減らしている。

（実施例8）
図8-1と図8-2は、それぞれ、本発明の第8の実施例に係る光偏向器を示す斜視図と断面図である。本実施例の光偏向器では、2つの可動子を含む2自由度振動系のマイクロミラー801を低圧気体気密封止し、ジッタを減らしている。2自由度振動系のマイクロミラー801は、反射ミラー部801ａとねじり軸801ｂと棒磁石取付け部801ｄとねじり軸801ｂ’と固定部801ｅが1列に縦に繋がった揺動軸を持ち、一体化構成を有する。反射ミラー部と棒磁石取付け部が2自由度の共振運動をする。棒磁石に対向して電磁コイル802ａのヨーク802ｂを設置し、2つの共振周波数の成分を含む信号に対応した駆動力を棒磁石に与えている。

即ち、ここでは、可動子であるマイクロミラー801は、棒磁石取付け部801ｄである第1の可動子と、反射ミラー部801ａである第2の可動子とを含む。第1の可動子は、固定部801ｅである枠体に、ねじり軸801ｂ’である弾性支持部で第1のねじり軸を中心にねじり振動可能に支持される。第2の可動子は、第1の可動子に、ねじり軸801ｂである弾性支持部で第2のねじり軸を中心にねじり振動可能に支持される。前記第1のねじり軸と前記第2のねじり軸は同軸上に形成されて共通の軸を構成する。そして、駆動手段は、第1の可動子に磁力によるトルクを印加して、第1及び第2の可動子をそれぞれ枠体に相対的に揺動させる。

図8-1と図8-2において、800は光ビーム、803aは、中心軸がマイクロミラー801の上記軸と一致した円筒形の光透過窓、804は取付け部である。図8-2は、図8-1の軸方向の断面図である。2自由度振動系マイクロミラーの固定部801ｅは取付け部804に垂直に埋め込まれ固定されている。取付け部804の下面は、他の部材への取付け面であり、そこには反射ミラー面の揺動中心軸と合致してＸＹ位置決め突起804ａが付いている。反射ミラー面に垂直になる様な位置にはθ位置決め突起（図示なし）があり、これら2つの突起で容易にマイクロミラー801の反射面801aの3次元空間における位置決めができる構造としている。

また、図8-2において、805は駆動コイルの電極である。光透過窓部は、入射した光ビームが気密封止容器内でも略平行ビームになる様に選ばれていて、2自由度振動系マイクロミラーで反射した平行光ビームは広い走査角範囲で略平行ビームとなって走査される。

（実施例9）
図9は、本発明の第9の実施例に係る光偏向器を示す断面図である。図9は、2自由度振動系マイクロミラー901aの棒磁石取付け部901ｄでの断面を示す。本実施例の光偏向器では、棒磁石取付け部901ｄの周りの容器903の断面積が図示の様に狭くなっている。

図9において、901ｂはねじり軸で、901ｃは棒磁石であり、これは棒磁石取付け部901ｄに接合されている。2自由度振動系マイクロミラー901aの反射ミラー部は、容器903の円筒面光透過窓或いは球面光透過窓の部分の中心部に配置されている。これに対し、棒磁石取付け部901ｄは、特に円筒面や球面内にある必要はないため、できる限り小さなスペースになった気密封止容器903の部分内に配置して、大気側から電磁コイル902ａで駆動し易くしている。こうした構成により、ヨーク902ｂは、棒磁石901ｃに接近して対向配置できることとなる。本実施例の構成では、低圧気体化された内部と外部大気側を結ぶ電気配線が必要でなくなるため、低圧気体雰囲気を有効に保持するのが容易となる。その他の点は第9の実施例と同様である。

（実施例10）
図10は、本発明の第10の実施例に係る画像形成装置を示す斜視図である。本実施例では、本発明の光偏向器を、光走査を用いて画像を形成する装置に適用している。図10は、装置を上方から見た図を示している。

図10において、1000は光ビーム、1003は本発明の光偏向器であり、入射した光ビームを走査して感光ドラム1010上に潜像1000ａを形成する。1011は、光ビームを射出する変調可能な光源、1012は折り曲げミラーであり、これにより光源1011を他の要素の邪魔にならない位置に配置するのが可能になっている。感光ドラム1010上で、光ビームはスポットに集光されて走査される。1013は、結像光学系であるｆθレンズである。

本発明の光偏向器を用いることで、光ビームは良好なスポットで感光ドラム1010上に結像されて、良好な画像を形成することが可能となる。

本発明の光偏向器は、他の光学機器にも使用できて、これらの装置において、光源からの光ビームを反射・偏向し、該光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させる。

（ａ）は、円筒面光透過窓を持つ気密封止容器内を低圧気体にして、マイクロミラーの揺動中心と気密封止容器の円筒面の軸を合致させて配置構成した本発明の実施例1に係る光偏向器を示す斜視図、（ｂ）は、軸に垂直な面での断面図である。 （ａ）は、球面部を持つ気密封止容器内に低圧気体を封止し、そこにマイクロミラーを配置した本発明の実施例2に係る光偏向器を示すマイクロミラーの揺動軸に垂直な面での断面図、（ｂ）は、球面の光透過窓を持つ容器を備えた変形例の断面図である。 等肉厚の球面光透過窓又は円筒面光透過窓に入射する光ビームを集束光とした本発明の実施例3に係る光偏向器を示すマイクロミラーの揺動軸に垂直な面での断面図である。 等肉厚の球面光透過窓の光ビームが入射する部位に平面透過窓部を形成した本発明の実施例4に係る光偏向器を示すマイクロミラーの揺動軸に垂直な面での断面図である。 球面光透過窓の光ビームが入射する部位に凸レンズの作用をする凸レンズ部を設けた本発明の実施例5に係る光偏向器を示すマイクロミラーの揺動軸に垂直な面での断面図である。 等肉厚の球面光透過窓に替わり、外球面と内球面とを僅かに偏心させて光透過窓とした本発明の実施例6に係る光偏向器を示すマイクロミラーの揺動軸に垂直な面での断面図である。 光ビーム光源を気密封止容器の内部に設け、容器の一部に設けた光反射部で光ビームを反射させてマイクロミラーに導入し、光透過窓を介して光走査する本発明の実施例7に係る光偏向器を示すマイクロミラーの揺動軸に垂直な面での断面図である。 2自由度振動系のマイクロミラーを低圧気体気密封止した本発明の実施例8に係る光偏向器を示す上方から見た斜視図である。 実施例8に係る光偏向器を示す上方から見たマイクロミラー面での縦断面図である。 2自由度振動系のマイクロミラーの棒磁石取付け部での断面を示す本発明の実施例9に係る光偏向器の断面図である。 本発明の光偏向器を用いて画像を形成する装置に係る本発明の実施例10の斜視図である。 マイクロミラーを真空気密封止した従来例を示す断面図である。

符号の説明

101ａ、201ａ、301ａ、401ａ、501ａ、601ａ、701ａ、801ａ 可動子（マイクロミラー、反射ミラー部）
103ａ、203ａ、403ａ、503ａ、603、703ａ、803a 光透過窓（円筒面光透過窓、球面光透過窓）
103、203、303、703、903 容器（気密封止容器）
100、200、300、400、500、600、700、800、1000 光ビーム
101ｂ、201ｂ、601b、701ｂ、801ｂ、801ｂ’、901ｂ 軸（ねじり軸）
102 駆動手段（加振手段）
202ａ、602ａ、802ａ、902ａ 駆動手段（電磁コイル）
202ｂ、602ｂ、802ｂ、902ｂ 駆動手段（ヨーク）
201ｃ、601c、901ｃ 駆動手段（棒磁石）
301ｂ、401ｂ、501ｂ ねじり振動の中心（揺動中心）
711、1011 光源
801、901ａ 2自由度振動系マイクロミラー
1003 本発明の光偏向器
1010 光照射対象物（感光ドラム）

Claims (8)

1. 軸を中心に回転可能に支持された可動子と、
   前記可動子に設けられた光反射素子と、
   前記可動子を駆動する駆動手段と、
   を有し、
   前記光反射素子に入射する光ビームを反射・偏向する光偏向器であって、
   前記可動子を、前記軸を中心軸として軸回転対称な形状を持つ光透過窓を含む壁面で囲まれた容器内に配置し、
   前記反射・偏向される光ビームを前記光透過窓から射出して走査光とする、
   ことを特徴とする光偏向器。
2. 前記容器は気密封止された容器であることを特徴とする請求項1に記載の光偏向器。
3. 前記可動子は、枠体に弾性支持部で第1のねじり軸を中心にねじり振動可能に支持される第1の可動子と、前記第1の可動子に弾性支持部で第2のねじり軸を中心にねじり振動可能に支持される第2の可動子とを含み、
   前記第1のねじり軸と前記第2のねじり軸は同軸上に形成されて前記軸を構成し、
   前記光反射素子は、前記第2の可動子に形成され、
   前記駆動手段は、前記第1の可動子に磁力によるトルクを印加して、前記第1及び第2の可動子をそれぞれ前記枠体に相対的に揺動させることを特徴とする請求項1または2に記載の光偏向器。
4. 外部から前記光ビームが入射する前記容器の部位に、レンズ作用を有さない領域を設けたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の光偏向器。
5. 外部から前記光ビームが入射する前記容器の部位に、凸レンズ作用する領域を設け、前記光透過窓から射出される走査光を平行ビームとすることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の光偏向器。
6. 前記容器内に光源を設け、前記光源からの光ビームを反射する部位を前記容器の内面又は外面に形成してそこで反射される光ビームを該光反射素子に入射させることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の光偏向器。
7. 外部から前記光ビームが入射する前記容器の部位において、外面が作る前記光反射素子側の焦点と、内面が作る前記光反射素子側の焦点とを一致させ、且つ前記光反射素子の前記軸に前記一致させた焦点を持ってきて、前記容器内で、前記光反射素子に入射する光ビームを平行光とすることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の光偏向器。
8. 請求項1乃至7の何れか1項に記載の光偏向器を有し、
   前記光偏向器は、光源からの光ビームを反射・偏向し、該光ビームの少なくとも一部を光照射対象物に入射させる、
   ことを特徴とする光学機器。

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