JP3023674B2 - Micro oscillating mirror element and a laser scanning apparatus using the same - Google Patents

Micro oscillating mirror element and a laser scanning apparatus using the same

Info

Publication number
JP3023674B2
JP3023674B2 JP10122782A JP12278298A JP3023674B2 JP 3023674 B2 JP3023674 B2 JP 3023674B2 JP 10122782 A JP10122782 A JP 10122782A JP 12278298 A JP12278298 A JP 12278298A JP 3023674 B2 JP3023674 B2 JP 3023674B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oscillating mirror
micro oscillating
micro
mirror
electrode plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP10122782A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11305159A (en
Inventor
公夫 小俣
岩城  忠雄
Original Assignee
セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by セイコーインスツルメンツ株式会社 filed Critical セイコーインスツルメンツ株式会社
Priority to JP10122782A priority Critical patent/JP3023674B2/en
Publication of JPH11305159A publication Critical patent/JPH11305159A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3023674B2 publication Critical patent/JP3023674B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Application status is Expired - Fee Related legal-status Critical

Links

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、揺動電極板部とミラー部からなる微小揺動ミラー、前記揺動電極板部との間に静電気力を発生するようにその左右に対称的に配置された一対の固定電極板、及び前記微小揺動ミラーのストッパー並びにその帯電電荷を除去するアース部材として機能するようにその左右に対称的に配置された一対のミラー受が半導体基板上に微細加工技術によって形成された半導体の微小揺動ミラー素子、及びこの微小揺動ミラー素子を用いて構成したレーザ走査装置に関する。 The present invention relates are symmetrically arranged on the left and right so as to generate an electrostatic force between the micro oscillating mirror, the swing electrode plate made of the oscillating electrode plate and the mirror unit a pair of fixed electrode plate which is, and microfabrication stopper and a pair of mirrors received which are symmetrically arranged on the left and right to function as a grounding member for removing the charge of the micro oscillating mirrors on a semiconductor substrate semiconductor micro oscillating mirror element formed by a technique, and a laser scanning apparatus using the micro oscillating mirror element.

【0002】 [0002]

【従来の技術】複写機やプリンタ等のレーザ走査装置としては、ポリゴンミラーやガルバノミラーを用いたレーザ走査装置が一般的である。 2. Description of the Related Art As a laser scanning apparatus such as a copying machine or a printer, a laser scanning apparatus using a polygon mirror or a galvanometer mirror is common. 図12は従来のポリゴンミラー装置を用いた光走査系の一例を示すもので、高速回転するスピンドルモータ43で駆動されるポリゴンミラー42は、半導体レーザ41からのレーザ光を反射して所定の角度だけ繰り返し偏向する。 Figure 12 shows one example of an optical scanning system using a conventional polygon mirror device, a polygon mirror 42 driven by a spindle motor 43 for high speed rotation, a predetermined angle reflects the laser beam from the semiconductor laser 41 only repeatedly deflection. ポリゴンミラー42 Polygon mirror 42
で反射されたレーザ光は、集光レンズ44と45を通過した後、反射ミラー46で偏向されて感光ドラム47上に焦点を結ぶ。 In The reflected laser light passes through the condenser lens 44 and 45, is deflected by the reflecting mirror 46 is focused on the photosensitive drum 47. ポリゴンミラー装置は構造的に強固で且つ動作も安定しているが問題がある。 Polygon mirror device has also stable operation and a structurally robust is a problem. この問題は、ガルバノミラーを用いたレーザ走査装置にも共通なものである。 This problem is common to the laser scanning apparatus using a galvanomirror. 即ち、一般にレーザ走査装置にはジッタ等の機械的な非同期動作が生じるが、ポリゴンミラーやガルバノミラーは慣性が大きいために、ジッタ等の機械的な非同期動作を電気信号の調整で解消することが困難であり、モータの質量バランスを厳密に調整することによって行わざるを得ず、このため装置が大型になってしまうことであり、且つ上記バランス調整は容易ではないという問題である。 That is, in general the mechanical asynchronous operations such as jitter in the laser scanning device occurs, for polygon mirror or a galvanometer mirror inertia is large, it possible to eliminate the mechanical asynchronous operation such as jitter by adjusting the electrical signal it is difficult, it is inevitable performed by precisely adjusting a mass balance of the motor is that this end device becomes large, a and a problem that the balance adjustment is not easy.

【0003】 そこで、プロジェクタの反射ミラーとして実用化されている微小揺動ミラー素子を用いた光偏向装置を、複写機やプリンタの光走査系に利用して小型化を図ることが提案されたが、未だに実用化されていない。 [0003] Therefore, the optical deflecting device using a micro oscillating mirror device which is put into practical use as a reflecting mirror of the projector has been proposed to reduce the size by using the copying machine and optical scanning system of the printer , not yet been put to practical use. 微小揺動ミラー素子が反射ミラーとして用いられているプロジェクタにおいては、図13に示す如く、矩形波パルス電圧で駆動されるためにミラーの変位角が非直線的であり、従って直線的な変位角が要求される光偏向装置には利用できないことである。 In the projector micro oscillating mirror element is used as a reflecting mirror, as shown in FIG. 13, the displacement angle of the mirror to be driven by the rectangular pulse voltage is non-linear, thus linear displacement angle There is the required optical deflector is to unavailable. また、特開平4−2 In addition, JP-A-4-2
30723号公報は、ランディング電極を有する空間光変調器において、微小揺動ミラーの複数電極に印加するデジタル電圧の組合わせを適切に選ぶことによりミラーに働くトルクを一定にする駆動方法が開示されている。 30,723 discloses, in the spatial light modulator having a landing electrode, the driving method of the torque acting on the mirror constant by selecting a combination of digital voltages applied to the plurality electrodes of the micro oscillating mirror properly is disclosed there.
この駆動方法で駆動された微小揺動ミラー素子を用い、 Using driven micro oscillating mirror device in this driving method,
且つ走査光源のレーザの発光時間間隔を非線形に変化させる光源駆動方式と組合わせることで、結果として感光体上で走査光が一定距離間隔ではあるが直線的に走査されることが可能であり、微小揺動ミラー素子を用いた光偏向装置は実現可能ではある。 And a laser emission time intervals of scanning light source by combining a light source driving method of changing the nonlinear, it is possible to scan light on a photoconductor as a result is a fixed distance intervals but is linearly scanned, the optical deflecting device using a micro oscillating mirror element is feasible. しかしながら、このような光偏向装置は駆動方式が複雑な上に、長い走査距離においては精密な直線性を得ることが困難であるという問題がある。 However, such optical deflection device on the drive system is complex, there is a problem that the long scanning distance is difficult to obtain a precise linearity. 例えば、A4サイズの長さであればスポットずれがスポット径の1/3に相当する30μm以下の精密な直線性を得ることが困難である。 For example, spot deviation if the length of the A4 size is difficult to obtain a 30μm or less precise linearity corresponding to 1/3 of the spot diameter. また、電極構造も複雑になるという問題もある。 In addition, there is a problem that the electrode structure becomes complicated.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題は、揺動電極板部とミラー部とからなる微小揺動ミラー、前記揺動電極板部との間に静電気力を発生するようにその左右に対称的に配置された一対の固定電極板、及び前記微小揺動ミラーのストッパー並びに帯電電荷除去部材として機能するようにその左右に対称的に配置された一対のミラー受が半導体基板上に微細加工技術によって形成された半導体の微小揺動ミラー素子において、前記微小揺動ミラーの変位角が時間に対して直線的に変化するように駆動することである。 Problems to be Solved [0005] The micro oscillating mirror consisting of a swing electrode plate portion and the mirror portion, the to generate an electrostatic force between the oscillating electrode plate portions a pair of fixed electrode plate which is symmetrically arranged on the left and right, and the micro oscillating mirror stopper and symmetrically disposed pair of mirrors receiving are to the left and right to function as a charge removing member is a semiconductor substrate in semiconductor micro oscillating mirror element formed by micromachining technology is to drive so as to change linearly with respect to displacement angle of the micro oscillating mirror time. 解決しようとする他の課題は、前記微小揺動ミラー素子を用いたレーザ走査装置を提供することである。 Another problem to be solved is to provide a laser scanning apparatus using the micro oscillating mirror element.

【0005】 [0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、揺動電極板部とミラー部とからなる微小揺動ミラー、前記揺動電極板部との間に静電気力を発生するようにその左右に対称的に配置された一対の固定電極板、及び前記微小揺動ミラーのストッパー並びに帯電電荷除去部材として機能するようにその左右に対称的に配置された一対のミラー受が半導体基板上に微細加工技術によって形成された半導体の微小揺動ミラー素子を、周期的に変化する駆動電圧であって最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇する非線形波形の電圧で駆動して、微小揺動ミラーの変位角が時間に対して直線的に変化するようにした。 In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION The micro oscillating mirror consisting of a swing electrode plate portion and the mirror portion, so as to generate an electrostatic force between the oscillating electrode plate portions its left and right symmetrically arranged pair of fixed electrode plate, and the micro oscillating mirror stopper and charge removing member as functioning as symmetrically arranged pair of mirrors receiving the semiconductor substrate on the left and right micromachining the semiconductor micro oscillating mirror element formed by techniques, periodically varying a driving voltage non-linear function to lowered with time between a maximum value and the minimum value then the voltage of the rising non-linear waveform in driving, the displacement angle of the micro oscillating mirror is to vary linearly with respect to time.

【0006】レーザ走査装置を、揺動電極板部とミラー部とからなる微小揺動ミラー、前記揺動電極板部との間に静電気力を発生するようにその左右に対称的に配置された一対の固定電極板、及び前記微小揺動ミラーのストッパー並びに帯電電荷除去部材として機能するようにその左右に対称的に配置された一対のミラー受が半導体基板上に微細加工技術によって形成された半導体の微小揺動ミラー素子、レーザ光を発生する半導体レーザ、及び前記微小揺動ミラー素子と前記半導体レーザとの間に配置された集光用微小レンズをベース基板上に取り付けて構成し、周期的に変化する駆動電圧であって最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇する非線形波形の電圧で駆動して、微小揺動ミラーの変位角が時間に対し [0006] The laser scanning device, which is symmetrically arranged on the left and right so as to generate an electrostatic force between the micro oscillating mirror consisting of a swing electrode plate portion and the mirror portion, and the swing electrode plate portions a pair of fixed electrode plate, and semiconductor stopper and a pair of mirrors receiving its symmetrically arranged on the left and right so as to function as a charge removing member of the micro oscillating mirror is formed by microfabrication techniques on a semiconductor substrate micro oscillating mirror device, a semiconductor laser for generating a laser beam, and arranged microlenses for condensing between the micro oscillating mirror element and the semiconductor laser constructed by mounting on the base substrate, the periodic driven by the voltage of the non-linear function manner lowered and then raised to the non-linear waveform between the maximum and minimum values ​​a driving voltage that changes with time, relative to the displacement angle of the micro oscillating mirror time 直線的に変化するようにした。 And to vary linearly.

【0007】前記レーザ走査装置において、微小揺動ミラー素子、半導体レーザ、及び集光用微小レンズをベース基板上に取り付けてモジュール化し、且つ出射窓を有する1つの真空容器に封入して、ミラーの揺動動作の効率を高めた。 [0007] In the laser scanning device, the micro oscillating mirror device, a semiconductor laser, and a converging microlens optical modularized mounted on the base substrate, and enclosed in a single vacuum vessel having an exit window, mirror increased efficiency of the rocking motion. 前記微小レンズの焦点面が前記微小揺動ミラーで反射された後の光路上に形成されるように位置づけて、微小揺動ミラー素子、半導体レーザ及び微小レンズをベース基板上に配置することよって、コリメータレンズの設計を容易にし、更に関連する光学系の制約を少なくした。 Positioned such that the focal point plane of the micro lens is formed on the optical path after being reflected by the micro oscillating mirror, the micro oscillating mirror device, a semiconductor laser and a micro lens I'll be placed on the base substrate, to facilitate the design of the collimator lens, and less restriction of the optical system further relevant. 前記半導体レーザの出射端面の反対側のベース基板上に、フォトダイオードを配置して出力光強度のモニターを容易に行うようにした。 It said semiconductor laser emitting end face on the opposite side of the base substrate, and so by placing the photodiode facilitate the monitoring of the output light intensity.

【0008】前記周期的に変化する駆動電圧を、最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇するアナログ的な非線形波形の電圧とすることによって、1kHz程度の低速で走査する場合に対応できるようにした。 [0008] scan driving voltage that changes the cyclically, between the maximum and minimum values ​​with time by the voltage non-linear functions to lowered then analog nonlinear waveform rising, at a low speed of about 1kHz It was to be able to respond in the case of. 更に、前記周期的に変化する駆動電圧を、 Furthermore, the periodically varying driving voltage,
最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇するアナログ的な非線形波形の電圧でパルス振幅変調されて得られたものと同一のデジタル的な非線形波形の電圧とすることによって、100kHz程度までの高速で走査する場合に対応できるようにした。 By the voltage non-linear functions to lowered then raised to analog voltage identical to that obtained by the pulse amplitude modulated with the non-linear waveform digital nonlinear waveform with between the maximum value and the minimum value time and to accommodate when scanning at a high speed of up to about 100kHz.

【0009】 [0009]

【発明の実施の形態】本発明に係る微小揺動ミラー素子は、図1にその主要部の構成を且つ図2にその全体の概要を示す通り、ベース基板4の上に微小揺動ミラー素子1、レーザ光を発生する半導体レーザ2、及び微小揺動ミラー素子1と半導体レーザ2との間に配置された集光用微小レンズ3の少なくとも3つの構成要素を取り付けて、出射窓Wを有する1つの真空容器9に封入して構成したものである。 Micro oscillating mirror device according to the present invention DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION, as indicating the overall outline of the and 2 the configuration of the main part in FIG. 1, the micro oscillating mirror elements on the base substrate 4 1, a semiconductor laser 2 generates a laser beam, and at least three components arranged condenser for micro lens 3 between the micro oscillating mirror element 1 and the semiconductor laser 2 mounted, has an exit window W it is constructed by enclosing a single vacuum vessel 9.

【0010】即ち、ベース基板4の上にはミラー台6とレーザ台8が形成され、ミラー台6の上には微小揺動ミラー素子1が取り付けられ、レーザ台8の上には半導体レーザ2が取り付けられている。 [0010] That is, on the base substrate 4 is formed mirror table 6 and the laser base 8, the micro oscillating mirror device 1 is mounted on the mirror base 6, the semiconductor laser 2 on the laser base 8 It is attached. ミラー台6は所定の角度を有する断面が三角形の部材であり、半導体レーザ2 Mirror table 6 are members cross section of a triangle having a predetermined angle, the semiconductor laser 2
から集光用微小レンズ3を経て入射された入射光Pを微小揺動ミラー素子1が所定方向に反射するように、従って反射光Rが出射窓Wから真空容器9の外に適切に出射するように前記角度は定められている。 The incident light P incident through a color condensing micro lens 3 as micro oscillating mirror element 1 is reflected in a predetermined direction, thus the reflected light R is suitably emitted to the outside of the vacuum container 9 from the exit window W the angle is defined as. 出力光強度のモニター用フォトダイオード5は、半導体レーザ2の出射口の反対側に配置されレーザ台8の上に取り付けられている。 Monitoring photodiode 5 of the output light intensity is located on the opposite side of the exit of the semiconductor laser 2 is mounted on a laser base 8.

【0011】微小揺動ミラー素子1は、図3ないし図4 [0011] micro oscillating mirror element 1, 3 to 4
に示す如く、ミラー支柱12を介してシリコン基板10 As shown in, the silicon substrate 10 through the mirror support post 12
に揺動可能に取り付けられた微小揺動ミラー11、ミラー支柱12の左右に対称的に配置された一対の固定電極板16aと16b、及び前記ミラー支柱の左右に前記固定電極板よりも外側に左右に対称的に配置された一対のミラー受18aと18bとから構成されている。 Micro oscillating mirror 11 swingably mounted to a pair of fixed electrode plate 16a and 16b which are symmetrically arranged on the left and right of the mirror posts 12, and outside the said fixed electrode plate to the left and right of the mirror strut and a pair of mirrors receiving 18a and 18b which are symmetrically disposed on the left and right.

【0012】微小揺動ミラー素子1はシリコンの異方性エッチングを用いた微細加工技術によって作製されたもので、シリコン基板10の上にはヒンジ台15aと15 [0012] micro oscillating mirror element 1 has been made by microfabrication technology using an anisotropic etching of silicon, on the silicon substrate 10 and the hinge base 15a 15
b、前記ヒンジ台の左右に対称的に配置された電極支柱17aと17b、及びその外側に対称的に配置されたミラー受台19aと19bがそれぞれ形成され、更にヒンジ台15aと15bの上にはヨーク13を揺動可能に支持するヒンジ14aと14bが、電極支柱17aと17 b, the hinge stand symmetrically disposed on the left and right have been electrode post 17a and 17b, and symmetrically arranged mirrors cradle 19a and 19b are formed respectively on the outside, further on the hinge base 15a and 15b the hinge 14a and 14b for supporting the yoke 13 swingably has, electrode posts 17a and 17
bの上には薄膜板の固定電極板16aと16bが、及びミラー受台19aと19bの上にはミラー受18aと1 The fixed electrode plate 16a and 16b of the thin plate on top of b is, and the mirror receiving 18a on top of the mirror cradle 19a and 19b 1
8bがそれぞれ形成されて作製されたものである。 8b is those made respectively formed.

【0013】図4はヨーク13、ヒンジ14aと14b [0013] Figure 4 is a yoke 13, a hinge 14a and 14b
及びヒンジ台15aと15bの具体的な構造を示す。 And it shows a specific structure of the hinge base 15a and 15b. ミラー支柱12がその上に形成される方形薄板のヨーク1 York rectangular thin plate mirror post 12 is formed thereon 1
3は、ヒンジ台15aと15bにそれぞれ固定された一対の細長い薄板のヒンジ14aと14bによって、これらを結ぶ線即ち揺動軸上で揺動可能にして支持されている。 3, the hinge base 15a and a pair of elongated thin plates which are fixed to 15b hinges 14a and 14b, and is supported in the swingable on line i.e. pivot shaft connecting these. ヨーク13とヒンジ14aと14bは、弾性の大きな金属材料、例えばアモルファスアルミニウムなどによって一体に形成されている。 Yoke 13 and the hinge 14a and 14b are integrally formed larger metal material elasticity, for example, by amorphous aluminum or the like. ヒンジ14aと14bはヨーク13に比べて揺動軸に沿って細く形成されており、 The hinge 14a and 14b are formed narrower along the pivot shaft than the yoke 13,
ねじれ易く且つ弾性回復し易い構造となっている。 And it has a structure easy to twist easily and elastic recovery. ヨーク13とヒンジ14aと14bの厚みは1〜100μm Yoke 13 and the thickness of the hinge 14a and 14b are 1~100μm
程度である。 It is the degree. ヨーク13、ヒンジ14aと14b及びヒンジ台15aと15bは駆動電圧を揺動電極と固定電極に供給する回路の一部を構成している。 Yoke 13, a hinge 14a and 14b and the hinge base 15a and 15b constitute a part of the circuit for supplying the fixed electrode and the rocking electrode driving voltage.

【0014】微小揺動ミラー11は、揺動電極板部が下側に且つミラー部が上側にそれぞれ形成された方形薄板の部材である。 [0014] micro oscillating mirror 11, swinging the electrode plate portion is a member of the rectangular thin plate and mirror portion are formed respectively on the upper to the lower. 微小揺動ミラー11は、一対の固定電極板16aと16bと平行に且つ方形薄板のヨーク13と対角線を交差させて、その中心部で弾力性のあるミラー支柱12によって支持されている。 Micro oscillating mirror 11 is crossed yoke 13 and the diagonal of the parallel and rectangular thin plate and a pair of fixed electrode plate 16a and 16b, and is supported by the mirror support post 12 a resilient at its central portion. そしてミラー支柱1 And mirror post 1
2は、ヒンジ台15aと15bと一対の弾力性のあるヒンジ14aと14bによって揺動可能にして支えられているヨーク13上に形成されている。 2 is formed on the yoke 13 which is supported in the swingable by a hinge base 15a and 15b and a pair of resilient hinges 14a and 14b. 従って微小揺動ミラー11は、一対の細長い薄板のヒンジ14aと14b Micro oscillating mirror 11 therefore has a hinge 14a of the pair of slats 14b
を結ぶ線を揺動軸として、一つの対角線に沿った揺動が可能となっている。 As a swing axis line connecting, and can swing along one diagonal. 微小揺動ミラー11の大きさは揺動周波数に依存するが20〜500μm角程度、ミラー支柱の高さは1〜10μm程度である。 The size is dependent on the oscillation frequency is 20~500μm angle of about micro oscillating mirror 11, the height of the mirror post is about 1 to 10 [mu] m.

【0015】微小揺動ミラー11とミラー受18aと1 The micro oscillating mirror 11 and the mirror receiving 18a and 1
8bは、弾力性のあるゲルマニウムなどを添加したアモルファスアルミニウムなどによって形成されている。 8b is formed by such as amorphous aluminum or the like is added germanium resilient. ミラー支柱12、ヒンジ台15aと15b、電極支柱17 Mirror struts 12, the hinge base 15a and 15b, the electrode support 17
aと17b、及びミラー受台19aと19bは、リンやボロンを注入又は拡散させて導電性を高めたシリコンで形成されている。 a and 17b, and a mirror pedestal 19a and 19b are formed of silicon having enhanced electric conductivity by implantation or diffusion of phosphorus or boron. ミラー受18aと18bは、微小揺動ミラー11の揺動端部を受けるストッパーとして機能すると共に、微小揺動ミラー11上に帯電した電荷をミラー受台19aと19bを介して除去する帯電電荷除去部材として機能する。 Mirror receiving 18a and 18b functions as a stopper for receiving the oscillating end portion of the micro oscillating mirror 11, charge removing for removing electric charge accumulated on the micro oscillating mirror 11 through the mirror cradle 19a and 19b to function as a member. ミラー受台19aと19bはアースされている。 Mirror cradle 19a and 19b is grounded. ミラー受18aと18bは微小揺動ミラー11と同質の材料で構成されているので、微小揺動ミラー11がミラー受に衝突するときの両部材間の摩耗を最小にすることができた。 Since mirror receiving 18a and 18b is formed of a material of the micro oscillating mirror 11 and the same quality, it was possible to wear between the members when the micro oscillating mirror 11 strikes the mirror receive a minimum.

【0016】微小レンズ3は、その焦点面が微小揺動ミラー素子1で反射された後の光路上に形成されるような位置にして、微小揺動ミラー素子1と半導体レーザ2の間に配置されている。 The microlens 3 is in the position as formed on the optical path after the focal plane is reflected by the micro oscillating mirror device 1, arranged between the micro oscillating mirror device 1 and the semiconductor laser 2 It is. 即ち図1及び図5Aと5Bに示す如く、微小レンズ3で集光され入射されたレーザ光は、 That As shown in FIGS. 1 and 5A and 5B, the laser beam incident is condensed by the micro lens 3,
微小揺動ミラー素子1の微小揺動ミラー11で反射された後の光路上に焦点Fを結んでいる。 On the optical path after being reflected by the micro oscillating mirror 11 of the micro oscillating mirror device 1 in focus F. このようにすることによって、走査後の光をコリメートする場合に、コリメータレンズからより近い位置に焦点面が存在するようになり、従ってコリメータレンズの設計が容易になると同時に、それ以外の光学系の制約が少なくなるという利点がある。 By this arrangement, when collimate light after scanning, now the focal plane exists in the position closer to the collimator lens, thus at the same time the design of the collimator lens becomes easy, and the other optical system constraints there is the advantage that it becomes less.

【0017】本発明の好ましい実施例において、微小揺動ミラー素子は、図2に示す如く出射窓Wを有する真空容器9内に収納されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the micro oscillating mirror element is accommodated in the vacuum container 9 having an exit window W as shown in FIG. このようにすることによって微小揺動ミラー11は空気抵抗を受けなくなり、1〜 Micro oscillating mirror 11 by doing so is no longer subjected to air resistance, 1
100kHzという高速振動を行っても空気抵抗によるエネルギー損失の発生がなく、従って微小揺動ミラー素子1の動作が効率的になった。 No generation of energy loss due to air resistance even if a high-speed vibration of 100kHz, therefore the operation of the micro oscillating mirror device 1 has become effective. 真空容器9はアルミニウムやセラミックスで形成したものである。 Vacuum vessel 9 in which was formed of aluminum or ceramics. 真空容器9内のガス圧は0.2気圧程度以下であれば十分に特性を発揮できるが、0.1気圧以下にするのが望ましい。 Although the gas pressure in the vacuum chamber 9 can exhibit sufficient characteristics not more than about 0.2 atm, desirable to below 0.1 atm. また、容器9内を真空に保つとともに、アルゴンガスや窒素ガスなどの非酸化性ガスに置換した状態にすることで、より長寿命化を図ることができる。 Moreover, with keeping the inside of the container 9 to the vacuum, it is the state of being replaced by non-oxidizing gas such as argon gas or nitrogen gas, it is possible to longer life. 真空容器9のシールは、ハーメチックシールなどの蝋付け技術が用いられる。 Sealing of the vacuum vessel 9, brazing techniques such as hermetic seals are used.

【0018】上述した如く、微小レンズ3で集光され入射されたレーザ光は微小揺動ミラー素子1の微小揺動ミラー11で反射された後の光路上であって、微小揺動ミラー11から一定の所定距離の球面上に焦点面Fを形成する。 [0018] As described above, the laser beam incident is condensed by the micro lens 3 is an optical path after being reflected by the micro oscillating mirror 11 of the micro oscillating mirror device 1, the micro oscillating mirror 11 forming the focal plane F on the spherical surface of constant predetermined distance. 微小揺動ミラー素子1で反射されたレーザ光の出射口となる出射窓Wは、この焦点面Fに概ね平行にして真空容器9に形成されている。 Exit window W to be exit of the laser beam reflected by the micro oscillating mirror element 1 is formed on the vacuum container 9 and generally parallel to the focal plane F. 出射窓Wは、実用的には、走査されるレーザ光の最大反射光と最小反射光との中点を形成する反射中心Qに垂直に配置した透明板、例えばアクリルやポリカーボネートなどの高分子材料やガラスの透明板を用いて形成する。 Exit window W is practically transparent plate arranged perpendicular to the reflection center Q to form a middle point between the maximum reflected light and the minimum reflected light of the scanning laser light, for example, a polymer material such as acrylic or polycarbonate It is formed using a transparent plate or glass. また、出射窓Wの両面、少なくとも一方の面には使用波長に対応した無反射コーティングを施し、表面での反射損失を低減させている。 Further, both surfaces of the exit window W, subjected to antireflection coating corresponding to the wavelength used for at least one surface, thereby reducing reflection losses at the surface.

【0019】微小揺動ミラー素子1の駆動電圧供給回路は、微小揺動ミラー11の揺動電極板の構造によって方式が異なる。 The driving voltage supply circuit of the micro oscillating mirror element 1, a method is different depending on the structure of the swing plate of the micro oscillating mirror 11. 即ち図6は、1つの揺動電極板部11eと1つのミラー部11mとから構成された微小揺動ミラー11を有する微小揺動ミラー素子1の駆動電圧供給回路である。 That is, FIG. 6 is a driving voltage supply circuit of the micro oscillating mirror device 1 having a micro oscillating mirror 11 which is composed of one of the oscillating electrode plate portion 11e and a single mirror 11m. 図7との違いを明確にするために揺動電極板部11eとミラー部11mは別々の部材で形成しているように示してあるが、本発明の一実施例においては揺動電極部とミラー部はアモルファスアルミニウムで一体に形成された部材である。 While oscillating the electrode plate portion 11e and the mirror portion 11m in order to clarify the difference between Fig. 7 is shown as being formed by separate members, and the swinging electrode portion in one embodiment of the present invention mirror unit is a member formed integrally with amorphous aluminum. 図6において、揺動電極板部11 6, the oscillating electrode plate 11
eは線Leを経て、また固定電極板16aと16bは線LaとLbを経て駆動回路20にそれぞれ接続されている。 e is via line Le, also fixed electrode plate 16a and 16b are connected to the driver circuit 20 via line La and Lb. ミラー受18aと18bは線Lを経てアースされている。 Mirror receiving 18a and 18b are grounded via line L. 駆動電圧は、一方の固定電極板と揺動電極板部とは同極性に、且つ他方の固定電極板と揺動電極板部とは逆極性になるようにして、駆動回路20から揺動電極板部11eと一対の固定電極板16aと16bに供給される。 Driving voltage, the same polarity as one of the fixed electrode plate and the oscillating electrode plate, and the other fixed electrode plate and the oscillating electrode plate portions so as to become opposite polarity, oscillating electrodes from the drive circuit 20 is supplied to the plate portion 11e and a pair of fixed electrode plate 16a and 16b.

【0020】図7は、アモルファスアルミニウムで形成された一対の揺動電極板部11eaと11eb及び非導電性材料で形成された1つのミラー部11mとからなる微小揺動ミラー11を有する微小揺動ミラー素子1の駆動電圧供給回路である。 [0020] FIG. 7 is a small swing with micro oscillating mirror 11 consisting of one mirror portion 11m formed by a pair of oscillating electrode plates portion formed by amorphous aluminum 11ea and 11eb and non-conductive material a driving voltage supply circuit of the mirror element 1. 図7において揺動電極板部11 Rocking 7 the electrode plate portion 11
eaと11ebは線LeaとLebを経て、また固定電極板16aと16bは線LaとLbを経て駆動回路20 ea and 11eb is via line Lea and Leb, also fixed electrode plate 16a and 16b are line La and drive through the Lb circuit 20
にそれぞれ接続されている。 They are respectively connected to. ミラー受18aと18bは線Lを経てアースされている。 Mirror receiving 18a and 18b are grounded via line L. 駆動電圧は、少なくとも一方の固定電極板と一方の揺動電極板部とは同極性に、 Driving voltage, the at least one fixed electrode plate and one of the swing electrode plate portions of the same polarity,
且つ他方の固定電極板と他方の揺動電極板部とは逆極性になるようにして、駆動回路20から一対の揺動電極板部11eaと11ebと一対の固定電極板16aと16 And the other fixed electrode plate and the second swinging electrode plate portions so as to become opposite polarity, the drive circuit 20 and the pair of swing electrode plate portion 11ea 11Eb and a pair of fixed electrode plate 16a 16
bに供給される。 It is supplied to the b.

【0021】駆動回路20から駆動電圧が印加されると、揺動電極板部と固定電極板との間には電界が発生し、同極性の揺動電極板部と固定電極板との間には静電気による吸引力が同時に逆極性の揺動電極板部と固定電極板との間には静電気による反発力がそれぞれ発生する。 [0021] When the driving voltage from the driving circuit 20 is applied, an electric field is generated between the oscillating electrode plate and the fixed electrode plate, between the fixed electrode plate and swinging the electrode plate of the same polarity repulsive force is generated respectively by the static electricity between the swinging electrode plate of opposite polarity attraction due to static electricity at the same time and the fixed electrode plate. これらの静電気による吸引力と反発力によってトルクが発生し、微小揺動ミラー11を支点Z上で回動させ、逆極性の固定電極の方に傾斜させる。 Torque is generated by the suction force and repulsion due to these electrostatic, micro oscillating mirror 11 is rotated on the fulcrum Z, it is inclined towards the opposite polarity fixed electrode. 支点Zは、図2においては、一対のヒンジ14aと14bが形成する揺動軸である。 Fulcrum Z, in FIG. 2 is a pivot shaft of the pair of hinges 14a and 14b are formed. 前記電界は揺動電極板部と固定電極板との距離、及び揺動電極板部の表面に誘起される表面電荷の分布に依存し、そして前記トルクはこの電界の大きさと微小揺動ミラー11の面積要素によって定まるものである。 The distance of the field from the oscillating electrode plate and the fixed electrode plate, and depends on the distribution of the induced surface charge on the surface of the swing electrode plate, and the torque of the electric field magnitude and micro oscillating mirror 11 those defined by the surface elements. 一般に、電極への印加電圧が一定であれば、微小揺動ミラー11が傾斜して距離が小さくなった揺動電極板部と固定電極板との間の電界強度は距離が小さくなるに従って増加し、その結果、揺動電極板部と固定電極板との間の吸引力、従って微小揺動ミラー11に働く力は距離が小さくなるに従って強くなる。 In general, if the voltage applied to the electrodes is constant, the electric field strength between the swinging electrode plate distance is smaller micro oscillating mirror 11 is inclined and the fixed electrode plate increases as the distance becomes smaller as a result, the attraction force between the oscillating electrode plate and the fixed electrode plate, thus the force acting on the micro oscillating mirror 11 becomes stronger as the distance becomes smaller. そして、揺動電極板部の表面に誘起される表面電荷の分布状態も変化して、より距離の小さい部分即ち固定電極板との間隔の狭い部分に集中する傾向がある。 The distribution of the surface charge induced on the surface of the swing electrode plate unit be changed, there is a tendency to concentrate on a narrow portion of the gap between the more distance a small portion or the fixed electrode plate. このため、微小揺動ミラー11の傾斜の大きさ、従ってミラー変位角は、時間の2乗以上の大きな指数をもって変化する。 Therefore, the inclination of the size of the minute oscillating mirror 11, therefore the mirror displacement angle varies with the square or large index time.

【0022】一対のヒンジ14aと14bが形成する揺動軸上で回動し続けた微小揺動ミラー11は、ミラー受18aと18bの一方、即ち逆極性の駆動電圧を印加された固定電極板側のミラー受に衝突して停止する。 The micro oscillating mirror 11 continues to rotate on the pivot shaft of the pair of hinges 14a and 14b are formed, one of the mirrors receiving 18a and 18b, i.e. opposite polarity fixed electrode plate which is applied a driving voltage of stop collides with the mirror receiving side. ミラー受18aと18bは、ミラー受台19aと19bを介してアースされているので、微小揺動ミラー11の表面に帯電した電荷は、この衝突によって瞬時に完全に除去される。 Mirror receiving 18a and 18b, so through the mirror cradle 19a and 19b are grounded, charges on the surface of the micro oscillating mirror 11 is completely removed instantly by this collision. 一対のヒンジ14aと14bとミラー支柱12 A pair of hinges 14a and 14b and the mirror support post 12
は弾性の大きなアモルファスアルミニュウムで形成されているので、表面電荷が除去されると微小揺動ミラー1 Since being formed with a large amorphous aluminum Niu beam of elastic, micro oscillating mirror the surface charge is removed 1
1はこれらの部材の弾性によって元の位置に復帰する。 1 is returned to its original position by the elasticity of these members.
なお、本実施例においては、揺動電極板部11eとミラー部11mとは、共通の導電性材料、例えばアルミニウムなどで構成してもよい。 In the present embodiment, the swinging electrode plate portion 11e and the mirror unit 11m, a common conductive material may be constituted, for example, aluminum or the like.

【0023】本発明に係る微小揺動ミラー素子を備えたレーザ走査装置において、周期的に変化する駆動電圧は、図8の上段に示す如く最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇するアナログ的な非線形電圧、又は図9の上段に示す如く最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇するアナログ的な非線形電圧でパルス振幅変調されて得られたものと同一のデジタル的な非線形電圧とした。 [0023] In the laser scanning device having a fine oscillating mirror device according to the present invention, periodically varying drive voltages between the maximum and minimum values ​​as shown in the upper part of FIG. 8 nonlinear function to with the time lowered and then the analog nonlinear voltage rises, or between the maximum and minimum values ​​as shown in the upper part with time in FIG. 9 and the non-linear function to descend and then is pulse amplitude modulated with analog nonlinear voltage rises obtained obtained was the same digital nonlinear voltage as. 前者は1kHz程度の低速で走査する場合、後者は100kH If the former scanning at a low speed of about 1 kHz, the latter 100kH
z程度までの高速で走査する場合に適している。 It is suitable when scanning at a high speed of up to about z. 周期的に変化する駆動電圧をこのような非線形電圧とすることによって、本発明に係るレーザ走査装置におけるミラー変位角は、図8又は図9のそれぞれの下段に示す如く、 By periodically varying drive voltages such a non-linear voltage, the mirror displacement angle in the laser scanning apparatus according to the present invention, as shown in each of the lower part of FIG. 8 or 9,
時間と共に直線的に変化するようになった。 Now it varies linearly with time. このような非線形の駆動電圧を印加してミラー変位角の直線性のよい動作を実現できたのは、微小揺動ミラー素子の微小揺動ミラー11が20から200μm角というサイズも慣性も小さいものであるからである。 Such non-linear for applying a driving voltage can be realized linearity good operation of the mirror displacement angle, those micro oscillating mirror 11 of the micro oscillating mirror element also inertial also small size of 200μm square from 20 This is because it is.

【0024】図8又は図9に示す非線形電圧の波形の非線形関数は、ミラー変位角が時間と共に直線的に変化するように実験的に求める。 The non-linear function of the waveform of the non-linear voltage shown in FIG. 8 or FIG. 9, the mirror displacement angle time linearly to vary experimentally determined with. ミラー変位角は、実際のレーザ光の走査角度から直接求める。 Mirror displacement angle is determined directly from the scan angle of the actual laser beam. 図8から分かるように、駆動電圧の周期位相はミラー変位角の周期位相よりも若干遅れている。 As can be seen from FIG. 8, the period the phase of the drive voltage is slightly delayed than the period the phase of the mirror displacement angle. このときの図8におけるa、b、c a in FIG. 8 in this case, b, c
及びd、並びに位相のずれ時間は実験的に求める。 And d, and the phase shift time is obtained experimentally. 図8 Figure 8
に示す如き非線形波形の駆動電圧は、例えば図13の上段に示す矩形波パルスを非線形回路を通過させることによって得られる。 Driving voltage of such a non-linear waveform shown in is obtained by passing a non-linear circuit a square wave pulse shown in the upper part of FIG. 13, for example. しかしながら、揺動周波数が大きくなるにつれて、図8に示す如きアナログ的な波形制御は実現するのが困難であり、実現するにしても回路が複雑になる。 However, as the oscillation frequency increases, the analog waveform control as shown in FIG. 8 are difficult to realize, the circuit becomes complicated in the realized. 100kHzまでの高速走査に対応させるには、 To high-speed scanning of up to 100kHz,
図9の上段に示す如きデジタル的な波形制御が適している。 Digital waveform control is suitable as shown in the upper part of FIG. 図9の駆動電圧は、図8のアナログ的な非線形電圧でパルス振幅変調されて得られたものと同一のデジタル的な非線形電圧であるが、このようなデジタル的な電圧はデジタル演算素子を用いることによって、容易に実現できる。 Driving voltage in FIG. 9 is a analog pulse amplitude modulated by the same digital nonlinear voltage to those obtained in the non-linear voltage in FIG. 8, such digital voltage uses digital computation element by it can be easily realized. なお、図9におけるa、b、c及びd、並びに位相のずれ時間は実験的に求める。 Incidentally, a in FIG. 9, b, c and d, and the phase shift time is obtained experimentally. また、微小揺動ミラーの揺動の1周期変位中の駆動電圧のサンプリング数は、ミラー変位角の時間的変化の直線性が保てる程度に十分に大きなものとした。 The sampling speed of the drive voltage in one period displacement of the swing of the micro oscillating mirror was sufficiently large to the extent that the linearity of the temporal change of the mirror displacement angle is maintained.

【0025】 [0025]

【実施例】図10は、微小揺動ミラーモジュール、即ち微小揺動ミラー素子1、半導体レーザ2及び集光用微小レンズ3を所定の配置関係にして構成した微小揺動ミラーモジュール21を用いて構成したレーザプリンタの概要、特にそのレーザ走査光学系を示すものである。 DETAILED DESCRIPTION FIG. 10, the micro oscillating mirror module, i.e. micro oscillating mirror device 1, using a semiconductor laser 2 and the micro oscillating mirror module 21 that is configured by a condenser for micro lens 3 in a predetermined positional relationship configuration the laser printer overview, in particular those showing the laser scanning optical system. 図1 Figure 1
0において、微小揺動ミラーモジュール21から走査出力されたレーザ光は、コリメータレンズ22でコリメートされて平行光に変換され、集光レンズ23とfθレンズ24とによって感光ドラム25上に集光照射される。 At 0, the laser light scanned output from the micro oscillating mirror module 21 is converted into collimated parallel beam by a collimator lens 22, it is focused and irradiated on the photosensitive drum 25 by the condenser lens 23 and the fθ lens 24 that.
このような構成であるために、微小揺動ミラーモジュールを用いたレーザプリンタは、前記コリメータレンズ2 For such a configuration, the laser printer using the micro oscillating mirror module, the collimator lens 2
2が図2に示すような広い焦点面からの出射光に対応してコリメートできるものでなければならないが、従来のポリゴンミラーを用いたレーザプリンタに比べると、大きなポリゴンミラー及びモータは勿論のこと一対のシリンドリカルレンズも不要となるので、装置の小型化を図ることができるという大きな利点を有する。 2 but must be able to collimate in response to light emitted from a wide focal plane as shown in FIG. 2, compared to a laser printer using a conventional polygon mirror, a large polygon mirror and motor are of course since a pair of cylindrical lens becomes unnecessary, it has the great advantage that it is possible to reduce the size of the apparatus. なお、上記微小揺動ミラーモジュールには、駆動回路20が含まれてもよい。 Note that the micro oscillating mirror module may include the driving circuit 20. また、従来装置に用いられている前記一対のシリンドリカルレンズは、ポリゴンミラー上で一様な反射を得ると同時に、ポリゴンミラーからの反射光を元のコリメートされた光に変換させるためのレンズである。 Further, the pair of cylindrical lenses used in the conventional apparatus, at the same time to obtain a uniform reflected on the polygon mirror is the lens for converting the light reflected from the polygon mirror to the original collimated light .

【0026】図11は、微小揺動ミラー素子1、半導体レーザ2及び集光用微小レンズ3を所定の配置関係にして構成した微小揺動ミラーモジュール31とポリゴンミラーとを組み合わせて構成した二次元方向のレーザ走査装置の光学系を示すものである。 [0026] Figure 11, the micro oscillating mirror device 1, the semiconductor laser 2 and two-dimensional which constitutes the condenser for micro lens 3 in combination with a micro oscillating mirror modules 31 and the polygon mirror configured by a predetermined positional relationship It shows the optical system in the direction of the laser scanning device. 図11において、微小揺動ミラーモジュール31から垂直方向に走査出力されたレーザ光はコリメータレンズ32と集光レンズ33を経てポリゴンミラー34の鏡面に入射して反射され、集光レンズ36と37を経て、例えば光書込型空間光変調器38に到達する。 11, the laser beams scanned output to the vertical direction from the micro oscillating mirror module 31 is incident on and reflected by the mirror surface of the polygon mirror 34 through the collimator lens 32 and the condenser lens 33, the condensing lens 36 and 37 after, for example to reach the optical write type spatial light modulator 38. ポリゴンミラー34はモータ35によって水平方向に回転駆動されているので、光書込型空間光変調器38に到達したレーザ光は垂直方向と水平方向の走査が組み合わされた二次元方向に走査されたレーザ光となる。 Since the polygon mirror 34 is rotated in the horizontal direction by the motor 35, the laser light reaching the optical write type spatial light modulator 38 is scanned two-dimensionally combined scanning in the vertical direction and the horizontal direction serving as a laser beam. このような構成の微小揺動ミラーモジュール31とポリゴンミラーとを用いた二次元方向のレーザ走査装置によれば、高分解能の画像を高速に形成することができるために、例えばその画像を光書込型空間光変調器に書き込み、並列的な光学処理を施すことにより、 According to the laser scanning apparatus of the two-dimensional direction with a such a micro oscillating mirror modules 31 and the polygon mirror configuration, in order to be able to form an image of high resolution at a high speed, for example, optical document the image writing the write type spatial light modulator by applying a parallel optical processing,
光学的なパターン認識や種々の画像処理を高速で行うことが可能である。 An optical pattern recognition and various image processing can be performed at high speed.

【0027】なお、本発明に係る微小揺動ミラー素子1 [0027] Incidentally, the micro oscillating mirror device 1 according to the present invention
を用いたレーザ走査装置は、上述の実施例ではいずれも一次元方向の走査を行うものであったが、二次元的な走査も可能である。 The laser scanning apparatus using a, in the embodiments described above were those performing any scanning a one-dimensional direction, it is also possible two-dimensional scanning. 即ち、本発明に係る微小揺動ミラー素子1を2個用い、1個はx方向の走査に、且つ他の1個はy方向の走査に用いるようにレーザ光学系を構成することによって二次元的な走査を行うレーザ走査装置を実現できる。 In other words, the micro oscillating mirror device 1 according to the present invention using two, to one scanning in the x direction and the other one is a two-dimensional by configuring the laser optical system for use in scanning in the y-direction a laser scanning apparatus for performing specific scanning can be realized. また、本発明に係る微小揺動ミラー素子1を駆動する駆動電圧、即ち周期的に変化する電圧であって最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇する非線形波形の駆動電圧を形成する図6ないし図7の駆動回路20は、その全部または一部を微小揺動ミラー素子1のシリコン基板10内に形成されたトランジスタ等の基本回路素子で構成することも可能である。 The driving voltage for driving the micro oscillating mirror device 1 according to the present invention, i.e. a periodically varying voltage with a between maximum and minimum values ​​time of the nonlinear function to lowered then raised to the non-linear waveform driving circuit 20 of FIG. 6 to FIG. 7 to form a drive voltage can also be configured in whole or in part by the basic circuit elements such as transistors formed in the silicon substrate 10 of the micro oscillating mirror device 1 is there.

【0028】 [0028]

【発明の効果】 本発明に係る微小揺動ミラー素子は、 Micro oscillating mirror element according to the present invention is,
揺動電極板部とミラー部とからなる微小揺動ミラー、一対の固定電極板、及び一対のミラー受が半導体基板上に微細加工技術によって形成され、且つ周期的に変化する駆動電圧であって最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇する非線形波形の電圧で駆動するようにしたものであるから、微小揺動ミラーの変位角が時間に対して直線的に変化するようになった。 Micro oscillating mirror consisting of a swing electrode plate portion and the mirror portion, a pair of fixed electrode plate, and a pair of mirrors receiving are formed by microfabrication techniques on a semiconductor substrate, and a periodically changing drive voltage since between the maximum value and the minimum value with time it is obtained so as to driven by a voltage non-linear function manner lowered and then raised to the non-linear waveform linearly changed with respect to the displacement angle of the micro oscillating mirror time It was way. このため、このような方式で駆動された微小揺動ミラー素子を用いて構成したレーザ走査装置においては、複雑な電極構造を採用したり、或いはレーザの発光時間間隔を非線形に変化させる必要が全くなくなった。 Therefore, such in the laser scanning apparatus using a driven micro oscillating mirror element in a manner, or employ complicated electrode structure, or necessary at all to change the emission time intervals of the laser in a non-linear lost. しかも、長い走査距離において精密な直線性を得ることが可能になった。 Moreover, it became possible to obtain a precise linearity in the long scanning distance. また、微小揺動ミラー素子、半導体レーザ及び集光用微小レンズを所定の配置関係にしてモジュール化し、レーザ走査光の出射窓を有する真空容器に封入したので、ミラーの揺動動作の効率が高まった。 Further, the micro oscillating mirror device, a semiconductor laser and micro lenses for condensing a module in a predetermined positional relationship, so sealed in a vacuum container having an exit window of the laser scanning light, increasing the efficiency of the rocking motion of the mirror It was. 更に、ミラーの変位角を全て電気的に実現することができるので、 Furthermore, since all the displacement angle of the mirror can be electrically realized,
調整が非常に容易になった。 Adjustment has become very easy. 要するに、本発明により、 In summary, the present invention,
装置の小形化と低価格化、走査の高速化と長い走査距離までも保持された精密な直線性、取り扱いの利便性等が図られ、且つレーザプリンタ、レーザレーダ、光画像入力システム等の様々な装置に応用可能な微小揺動ミラー素子を用いたレーザ走査装置が提供された。 Miniaturization of the apparatus and cost reduction, high speed and long scanning distance precise linearity was also retained until the scan, convenience and the like in handling is achieved, and a laser printer, a laser radar, a variety of such optical imaging system the laser scanning device using the applicable micro oscillating mirror element Do device is provided.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】微小揺動ミラー素子を用いたレーザ走査装置の主要部の斜視図である。 1 is a perspective view of a main part of a laser scanning apparatus using a micro oscillating mirror element.

【図2】微小揺動ミラー素子のを用いたレーザ走査装置の概要図である。 Figure 2 is a schematic view of a laser scanning apparatus using the micro oscillating mirror element.

【図3】微小揺動ミラー素子の側面図である。 3 is a side view of the micro oscillating mirror device.

【図4】微小揺動ミラー素子のヒンジとヨークの斜視図である。 4 is a perspective view of the hinge and the yoke of the micro oscillating mirror device.

【図5A】微小揺動ミラー素子に対する入射光と反射光の光路を示す図である。 5A is a diagram showing an optical path of the incident light and the reflected light with respect to the micro oscillating mirror device.

【図5B】微小揺動ミラー素子に対する入射光と反射光の光路を示す図である。 5B is a diagram showing an optical path of the incident light and the reflected light with respect to the micro oscillating mirror device.

【図6】微小揺動ミラー素子の駆動電圧供給回路の一例を示す図である。 6 is a diagram showing an example of a drive voltage supply circuit of the micro oscillating mirror device.

【図7】微小揺動ミラー素子の駆動電圧供給回路の他の一例を示す図である。 7 is a diagram showing another example of a drive voltage supply circuit of the micro oscillating mirror device.

【図8】微小揺動ミラー素子の駆動電圧とミラー変位角の時間的変化の一例を示す図である。 8 is a diagram showing an example of a temporal change in the driving voltage of the micro oscillating mirror element and the mirror displacement angle.

【図9】微小揺動ミラー素子の駆動電圧とミラー変位角の時間的変化の他の一例を示す図である。 9 is a diagram showing another example of the temporal change in the drive voltage of the micro oscillating mirror element and the mirror displacement angle.

【図10】微小揺動ミラー素子を用いたレーザプリンタの一例の概要図である。 Figure 10 is an example schematic view of a laser printer using the micro oscillating mirror element.

【図11】微小揺動ミラー素子とポリゴンミラー装置を組み合わせて構成した二次元レーザ走査装置の一例の概要図である。 11 is an example schematic diagram of the configuration by combining the micro oscillating mirror elements and a polygon mirror device the two-dimensional laser scanner.

【図12】従来のポリゴンミラー装置の一例の概要図である。 12 is an example schematic view of a conventional polygonal mirror unit.

【図13】従来の微小揺動ミラー素子の駆動電圧とミラー変位角の時間的変化の一例を示す図である。 13 is a diagram showing an example of the temporal change in the drive voltage of the conventional micro oscillating mirror element and the mirror displacement angle.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 微小揺動ミラー素子 2 半導体レーザ 3 集光用微小レンズ 4 ベース基板 5 フォトダイオード 6 ミラー台 7 微小レンズ台 8 レーザ台 9 真空容器 10 シリコン基板 11 微小揺動ミラー 11e,11ea,11eb 揺動電極板 11m 微小揺動ミラー板 12 ミラー支柱 13 ヨーク 14a,14b ヒンジ 15a,15b ヒンジ台 16a,16b 固定電極板 17a,17b 電極支柱 18a,18b ミラー受 19a,19b ミラー受台 20 駆動回路 21 微小揺動ミラーモジュール 22 コリメータ 23 集光レンズ 24 fθレンズ 25 感光ドラム 31 微小揺動ミラーモジュール 32 コリメータ 33 集光レンズ 34 ポリゴンミラー 35 モータ 36,37 集光レンズ 38 光書込型空間光変調器 41 半導体レーザ 42 1 micro oscillating mirror element 2 semiconductor laser 3 condensing light-microscopic lens 4 base substrate 5 photodiode 6 mirror table 7 micro lens base 8 laser stand 9 the vacuum chamber 10 a silicon substrate 11 micro oscillating mirror 11e, 11ea, 11eb oscillating electrodes plate 11m micro oscillating mirror plate 12 the mirror support post 13 yokes 14a, 14b hinge 15a, 15b hinge base 16a, 16b fixed electrode plate 17a, 17b electrode post 18a, 18b mirror receiving 19a, 19b mirror cradle 20 driving circuit 21 small swing mirror module 22 collimator 23 condenser lens 24 f [theta] lens 25 photosensitive drum 31 micro oscillating mirror modules 32 collimator 33 condenser lens 34 a polygon mirror 35 motor 36, 37 a condenser lens 38 optical write type spatial light modulator 41 semiconductor laser 42 ポリゴンミラー 43 モータ 44,45 集光レンズ 46 反射ミラー 47 感光ドラム F 焦点面 L,La,Lb,Le,Lea,Leb 線 P 入射光 Q 反射中心 R 反射光 W 出射窓 Z 支点 The polygon mirror 43 motor 44, 45 a condenser lens 46 a reflection mirror 47 photosensitive drum F focal plane L, La, Lb, Le, Lea, Leb line P incident light Q reflection center R reflected light W exit window Z fulcrum

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) G02B 26/10 101 Front page of the continuation (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) G02B 26/10 101

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 揺動電極板部とミラー部からなる微小揺動ミラー、前記揺動電極板部との間に静電気力を発生するようにその左右に対称的に配置された一対の固定電極板、及び前記微小揺動ミラーのストッパー並びにその帯電電荷を除去するアース部材として機能するようにその左右に対称的に配置された一対のミラー受が半導体基板上に微細加工技術によって形成された半導体の微小揺動ミラー素子において、周期的に変化する駆動電圧であって最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇する非線形波形の駆動電圧が前記揺動電極板部及び一対の固定電極板に与えられることによって、 1. A micro oscillating mirror consisting of the oscillating electrode plate and the mirror portion, a pair of fixed electrodes which are symmetrically arranged on the left and right so as to generate an electrostatic force between the oscillating electrode plate portions plates, and semiconductor stopper and symmetrically disposed pair of mirrors receiving are to the left and right to function as a grounding member for removing the charge of the micro oscillating mirror is formed by microfabrication techniques on a semiconductor substrate in the micro oscillating mirror device, periodically driving voltage the oscillating electrode plate portions of the non-linear waveform nonlinear function to lowered and then increases with time between a maximum value and a minimum value to a driving voltage that changes and by given to the pair of the fixed electrode plate,
    前記微小揺動ミラーの変位角が時間に対して直線的に変化することを特徴とする微小揺動ミラー素子。 Micro oscillating mirror device, wherein a displacement angle of the micro oscillating mirror is linearly changed with respect to time.
  2. 【請求項2】 前記周期的に変化する駆動電圧は、最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇するアナログ的な非線形波形の電圧であることを特徴とする請求項1の微小揺動ミラー素子。 Wherein said periodically varying drive voltages claims, characterized in that a voltage of the analog nonlinear waveform nonlinear function to lowered and then increases with time between maximum and minimum values 1 of the micro oscillating mirror device.
  3. 【請求項3】 前記周期的に変化する駆動電圧は、最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇するアナログ的な非線形波形の電圧でパルス振幅変調されて得られたものと同一のデジタル的な非線形波形の電圧であることを特徴とする請求項1の微小揺動ミラー素子。 Wherein the cyclically varying drive voltage obtained by the pulse amplitude modulated by the voltage of the maximum and minimum analog nonlinear waveform nonlinear function to lowered and then increased with the time between the micro oscillating mirror device according to claim 1, characterized in that the voltage of the same digital nonlinear waveform and stuff.
  4. 【請求項4】 揺動電極板部とミラー部からなる微小揺動ミラー、前記揺動電極板部との間に静電気力を発生するようにその左右に対称的に配置された一対の固定電極板、及び前記微小揺動ミラーのストッパー並びにその帯電電荷を除去するアース部材として機能するようにその左右に対称的に配置された一対のミラー受が半導体基板上に微細加工技術によって形成された半導体の微小揺動ミラー素子、レーザ光を発生する半導体レーザ、及び前記微小揺動ミラー素子と前記半導体レーザとの間に配置された集光用微小レンズをベース基板上に取り付けて構成したレーザ走査装置において、周期的に変化する駆動電圧であって最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇する非線形波形の電圧が前記揺動電極板部及び一対 4. A micro oscillating mirror consisting of the oscillating electrode plate and the mirror portion, a pair of fixed electrodes which are symmetrically arranged on the left and right so as to generate an electrostatic force between the oscillating electrode plate portions plates, and semiconductor stopper and symmetrically disposed pair of mirrors receiving are to the left and right to function as a grounding member for removing the charge of the micro oscillating mirror is formed by microfabrication techniques on a semiconductor substrate micro oscillating mirror device, a semiconductor laser, and the laser scanning device the placed micro lens condenser was constructed mounted on the base substrate between the micro oscillating mirror device and the semiconductor laser for generating a laser beam in periodically varying drive voltages and a voltage non-linear function manner lowered and then raised to the non-linear waveform with time between a maximum value and the minimum value is the swing electrode plate portions and the pair の固定電極板に与えられることによって、前記微小揺動ミラーの変位角が時間に対して直線的に変化すること特徴とする微小揺動ミラー素子を用いたレーザ走査装置。 By given to the fixed electrode plate, a laser scanning apparatus using a micro oscillating mirror device characterized by varying linearly with the displacement angle of the micro oscillating mirror time.
  5. 【請求項5】 前記微小揺動ミラー素子、レーザ光を発生する半導体レーザ、及び前記微小揺動ミラー素子と前記半導体レーザとの間に配置された集光用微小レンズをベース基板上に取り付け且つ出射窓を有する1つの真空容器に封入して構成したことを特徴とする請求項4の微小揺動ミラー素子を用いたレーザ走査装置。 Wherein said micro oscillating mirror device, a semiconductor laser, and the micro oscillating mirror element and the semiconductor laser arranged microlenses for condensing between and mounted on the base substrate for generating a laser beam the laser scanning apparatus using a micro oscillating mirror device according to claim 4, characterized by being configured enclosed in one vacuum container having an exit window.
  6. 【請求項6】 前記微小レンズの焦点面が前記微小揺動ミラーで反射された後の光路上に形成されるように位置づけられて、前記微小揺動ミラー素子、半導体レーザ及び微小レンズがベース基板上に配置されていることを特徴とする請求項4の微小揺動ミラー素子を用いたレーザ走査装置。 6. positioned so as to be formed on the optical path after the focal plane of the micro lens is reflected by the micro oscillating mirror, the micro oscillating mirror device, a semiconductor laser and micro lens base substrate the laser scanning apparatus using a micro oscillating mirror device according to claim 4, characterized in that arranged on the upper.
  7. 【請求項7】 前記半導体レーザの出射口の反対側のベース基板上に、出力光強度のモニター用フォトダイオードを配置したことを特徴とする請求項4の微小揺動ミラー素子を用いたレーザ走査装置。 7. A on the opposite side of the base substrate of the exit port of said semiconductor laser, laser scanning using a micro oscillating mirror device according to claim 4, characterized in that a monitor photodiode output light intensity apparatus.
  8. 【請求項8】 前記周期的に変化する駆動電圧は、最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇するアナログ的な非線形波形の電圧であることを特徴とする請求項4の微小揺動ミラー素子を用いたレーザ走査装置。 Wherein said periodically varying drive voltages claims, characterized in that a voltage of the analog nonlinear waveform nonlinear function to lowered and then increases with time between maximum and minimum values 4 of a laser scanning apparatus using a micro oscillating mirror element.
  9. 【請求項9】 前記周期的に変化する駆動電圧は、最大値と最小値の間を時間と共に非線形関数的に下降し次いで上昇するアナログ的な非線形波形の電圧でパルス振幅変調されて得られたものと同一のデジタル的な非線形波形の電圧であることを特徴とする請求項4の微小揺動ミラー素子を用いたレーザ走査装置。 Wherein said periodically varying drive voltage obtained by the pulse amplitude modulated by the voltage of the maximum and minimum analog nonlinear waveform nonlinear function to lowered and then increased with the time between the the laser scanning apparatus using a micro oscillating mirror device according to claim 4, characterized in that the same voltage of the digital non-linear waveform and stuff.
JP10122782A 1998-04-17 1998-04-17 Micro oscillating mirror element and a laser scanning apparatus using the same Expired - Fee Related JP3023674B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10122782A JP3023674B2 (en) 1998-04-17 1998-04-17 Micro oscillating mirror element and a laser scanning apparatus using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10122782A JP3023674B2 (en) 1998-04-17 1998-04-17 Micro oscillating mirror element and a laser scanning apparatus using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11305159A JPH11305159A (en) 1999-11-05
JP3023674B2 true JP3023674B2 (en) 2000-03-21

Family

ID=14844482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10122782A Expired - Fee Related JP3023674B2 (en) 1998-04-17 1998-04-17 Micro oscillating mirror element and a laser scanning apparatus using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3023674B2 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002061488A1 (en) * 2001-01-30 2002-08-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Variable mirror and information apparatus comprising variable mirror
EP1471372B1 (en) 2002-01-29 2010-01-27 Panasonic Corporation Shape-variable mirror and light control device having the shape-variable mirror
KR100765737B1 (en) 2001-03-02 2007-10-15 삼성전자주식회사 A driving apparatus for micromirror and controlling method thereof
KR100788644B1 (en) 2001-03-02 2007-12-26 삼성전자주식회사 A driving apparatus for micromirror
AU2003277565A1 (en) 2002-11-06 2004-06-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Microactuator provided with diplacement detection function, and deformable mirror provided with this microactuator
EP2278287B1 (en) 2003-10-27 2016-09-07 The General Hospital Corporation Method and apparatus for performing optical imaging using frequency-domain interferometry
JP2005300892A (en) * 2004-04-12 2005-10-27 Sumitomo Precision Prod Co Ltd Optical apparatus
JP2006047590A (en) 2004-08-03 2006-02-16 Act Denshi Kk Jitter measuring method, jitter measuring device, and image forming apparatus
JP5330718B2 (en) * 2008-03-19 2013-10-30 シャープ株式会社 The camera system, the driving device of the voice coil motor, and a driving method of a voice coil motor
WO2012113883A2 (en) 2011-02-25 2012-08-30 Trilite Technologies Gmbh Illumination device with movement elements
JP6270378B2 (en) * 2012-08-27 2018-01-31 キヤノン電子株式会社 Oscillating device, the actuator device, and an optical scanning device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11305159A (en) 1999-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Muller et al. Surface-micromachined microoptical elements and systems
US7002716B2 (en) Method and apparatus for blending regions scanned by a beam scanner
US6091537A (en) Electro-actuated microlens assemblies
US7068296B2 (en) Optical scanning device for reducing a dot position displacement at a joint of scanning lines
KR100692449B1 (en) Micro-mirror device
JP3011144B2 (en) Optical scanner and a driving method thereof
EP1073926B1 (en) Wide field of view and high speed optical scanning microscope
KR100313851B1 (en) Micromirror device for image display apparatus
US5170277A (en) Piezoelectric beam deflector
US8023166B2 (en) Optical scanning device and image forming apparatus
AU618783B2 (en) Low vibration resonant scanning unit for miniature optical display apparatus
CN1166974C (en) Microreflector device and projecting apparatus using same
EP0007197B1 (en) Laser scanning utilizing facet tracking and acousto pulse imaging techniques
US6147789A (en) High speed deformable mirror light valve
EP0666489A1 (en) Fiber optic ribbon subminiature display for head/helmet mounted display
US7986449B2 (en) Induced resonance comb drive scanner
US5920417A (en) Microelectromechanical television scanning device and method for making the same
CA2096120C (en) Scene projector
US6995885B2 (en) Vibrating mirror, optical scanner using vibrating mirror, and image reproducing and forming apparatus
EP0754958A2 (en) Improvements in or relating to micro-mechanical devices
US7551339B2 (en) Optical scanning apparatus, optical writing apparatus, image forming apparatus, and method of driving vibration mirror
US7428093B2 (en) Optical scanning system with correction
US6900925B2 (en) Optical deflector and method of producing same
Hagelin et al. Optical raster-scanning displays based on surface-micromachined polysilicon mirrors
EP1203976B1 (en) Optical scanner arrangement, laser image projector adopting the optical scanner arrangement, and method of driving the laser image projector

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees