JPH04145410A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、構造が簡単で小形化できる光ビーム走査装置
に関するものである。

〈従来の技術〉 光ビーム走査装置は、現在、レーザプリンタ、バーコー
ドリーダ等に使用されている。この光ビーム走査装置の
光ビームには小型化できる半導体レーザを用いることが
できる。しかし、その光ビレーザを用いることができる
。しかし、その光ビームの偏向には回転多面ｆｌ！、（
ポリゴンミラー）。

ガルバノミフー、ホログラフィックスキャナ、−超音波
偏向器などが用いられている。

以上のうち、ポリコンミラー、ガルバノミラ−ホログラ
フィックスキャナは、そのミラーやホログラムを、光ビ
ームの走査に同期させた回転や振動などの機械的な動作
により光ビームを偏向させるものであり、超音波偏向は
固体中の超音波による物理光学効果を応用して光ビーム
を偏向させる用されているポリゴンミラーを用いた光ビ
ーム走査のレーザ・プリンタの概要を第３図に示した。

第３図では、半導体レーザなどからのレーザビームを、
回転軸を中心に回転している多面鏡のポリゴンミラーで
反射させて偏向し、この偏向した光ビームの焦点ズレを
補正する結像レンズ（Ｆ−θレンズ）などを配して光ビ
ームの焦点のズレを補正した上、感光ドラムに、レーザ
源で変調したレーザビームにより走査して記録させるも
のである。

ガルバノミラ−は、電流計として用いられるガルバノメ
ータの原理を用いたもので、磁界中に設けたコイルに流
す電流の大きさによって、そのコイ／ｌ／を回転させ、
そのコイルに取フ付けて回転するミラーで反射して光ビ
ームを偏向させるものである。

ホログラフィックスキャナは、円板の周囲に、光ビーム
を収束させ、かつ、その移動によって光ビームを偏向さ
せる機能をもつホログラムを取付け、その円板を回転さ
せて光ビームを偏向させ走査するものである。

次の、超音波偏向器は、音響光学効果を用いた偏向装置
である。この構成は透明な硝子又は結晶からなる媒体中
に超音波を印加して伝搬させ、その伝播する超音波の作
用により媒体中に規則的に屈折率が異なる縞を形成し、
この状態の媒体に入射させた光ビームを回折させるもの
である。以上のように回折させるので、その媒体に印加
する超音波の周波数を変えると光ビームの回折角を変え
ることができるので、この操作により偏向を制御し走査
できるものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上で現在の光ビーム偏向装置の説明をしたが、いずれ
の偏向装置もレーザビームの光源とは別の装置であり、
しかも、光ビームは所定の光路を通るよう精密に位置合
せをした配置にする必要がある。しかも、このような偏
向装置は、半導体レーザが実用化されて、レーザ光源が
非常に小型化されてきたのに対して、その機械的精度の
維持、あるいは、走査幅の確保等が必要なことから、偏
向装置自体とその配置に必要な空間を小さくすることは
困難であった。

更に、レーザ光源と別な装置で、しかも、機械的な振動
を伴う偏光装置を他の装置と相対的に３次元の位置を精
度よく保持する必要があるので取り付は具や支持材も大
型で、かつ、重量の大きいものになっている。

また、超音波偏光器は、媒体の特性から回折角を大きく
できず、これにより走査幅を広くするこ解消して、小型
化が可能で、しかも、軽量で作製と取扱が容易な光ビー
ム走査装置を提供することを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、以上で説明した本発明の目的を達成するため
光ビーム、又は、光ビームを形成するだめの光を放射す
る半導体発光デバイスを、直接、回転振動できる構成に
した基板上に設置するものである。以上の構成にして、
半導体発光デバイスを設置した基板を回転振動させるこ
とで、その半導体発光デバイスが放射する光ビームを偏
向させ、光ビームの走査を行なうものである。

以上で説明した本発明の光ビーム走査装置は、その振動
板の振幅や振幅周期を変えることで光ビームの走査幅や
走査周期を変えることができる。

く作　用〉 本発明の光ビーム走査装置は、小型・軽量にでき、しか
も構造が簡単で耐振性のよい半導体発光デバイスを、そ
の発光デバイスを取り付けた基板によって直接回転振動
させその発光デバイスが放射した光ビームの走査を行な
うものである。従って従来の光ビーム源とは別に作製さ
れて光ビーム走査装置に組み込まれていた光偏向装置は
不要になる。

く実施例〉 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

本発明による光ビーム走査装置の一実施例における基本
部分の構成の概要斜視図が第１図である。

第１図の、ｌは半導体レーザチップから々る半導体レー
ザデバイスであり、このデバイスｌのレーザ発振によっ
てレーザ光の光ビーム２０が放射される。このデバイス
ｌは、振動する構造の基板２に設置されているので、こ
の基板２の回転振動により光ビーム２０は２１に記載し
た方向に振動する偏向を行って光ビームの走査を行なう
ことになる。

本実施例の基板２は、デバイスｌ設置部に対称に設けた
細い支持部２ａを介して、外側の支持枠３に繋がってい
て、この中央部の基板２は細い２つの支持部２ａの中心
を通る線を回転軸として回転振動ができる構成である。

なお、この基板２．支持部２ｇ及び支持枠３には半導体
レーザデバイスｌをレーザ発振させて光ビームを放射さ
せる電流を供給するためのパターン化配線５ｂが作製さ
れ、その配線５ｂの一端に形成されたボンディングバッ
トとデバイスｌに形成されているポンデングパツ）ｌａ
がワイヤ４によるワイヤボンデングで接続され、また配
線５ｂの他の一端はボンデングパッド５Ｃに接続した図
示しないリード線によって外部の電源に接続される。以
上のような配線では基板２の回転振動により、ワイヤ４
に外力が働いたり、歪が生じることがないので、ワイヤ
４がボンデング部ではずれたり、切れる等で不良になる
確率を小なくしている。

なお、半導体レーザデバイス１に用いるチップ自体は極
めて小さく各辺は１−以下の大きさで、かつそのチップ
自体は極めて軽量である。従って、その半導体レーザチ
ップ自体が目的の光走査に使用できる光ビームを放射す
ると、きは、そのチップのみでデバイスｌを構成できる
が、通常の半導体レーザチップは拡がりモードのレーザ
ビームになるので集光レンズを用いて光ビームを形成す
ることになるが、このときも半導体レーザチップが小さ
いのでその集光レンズも小型・軽量することができ、本
発明の動作に支障を生じないようにできる。

まだ、半導体レーザデバイス１を回転振動させて光走査
を行なうと、その偏向角に対応した焦点の歪（Ｆ−θ歪
）を生じることになるが、これは従来のように補正レン
ズを用いて補正することができる。

続いて、本実施例における基板の回転振動の機構につい
て説明する。この回転振動は第１図に固定磁界を矢印で
示した方向に、磁界発生用コイル、又は、強磁性体等の
磁石による磁界を印加しておき、一方、振動板の裏側の
面（半導体レーザデバイスｌを設置した面の反対の面）
に第２図に示したように、その中心部かららせん状のパ
ターンにしたコイ／Ｌ／１０’ｉ形成する。このコイ／
Ｌ／１０の外側の一端は一方の支持部２ａ上の配線によ
り、又コイルｌＯの内側の一端はスルーホールによるか
、絶縁膜を介した配線によって外部の図示しない交流電
源に接続されている。

以上の構成において基板２上のコイル１０に一定の電流
を流すと、この電流と前記固定磁界により生じて基板２
に働く力は、支持部２ａを軸に互に逆方向になるので、
基板を回転偏向させることになる。従って、コイルｌＯ
に交流電流を流すことにより、基板２を支持部２ａを軸
にした回転振動をさせることができる。

以上は、外部から固定磁界を印加した状態で、基板２上
のコイ／Ｌ／１０に交流電流を流して基板２を回転振動
させたが、基板２を回転振動させるのはこの方法に限定
せず、逆に、基板２に取りつけた固定磁界発生器に外部
から交流磁界を印加する基板２の回転振動にしてもよい
。

以上で説明した基板２．支持部２ａ及び支持枠３は一枚
の薄板をエツチング加工して作ることができる。この薄
板は材料として金属、樹脂、ガラス又はセラミックス等
を用いることができ、その厚さはｌ■以下にしたものが
回転振動に適していた。特に、この薄板材料に水晶、シ
リコン、ガリウーＡｙｔ素（ＧａＡｓ　）等の単結晶薄
板を用いればその結晶面によってエツチング速度が異な
ることを利用した異方性エツチングにより容易に高精度
の加工ができるので、本発明の基板２支持枠３などの作
製に適している。

又、コイ／Ｌ’ＩＯは導電性薄板を用いたときは絶縁膜
全形成した上にアルミニウム、銅、チタニウム、クロニ
ウム、銀、金、白金、タングステン。

モリブデンあるいはこれらから選択した金属などの合金
等を蒸着、ヌパツタリング、メツキ等により作製した導
電膜を、リフトオフ、ホトエツチング等によりパターン
形成して作製できる。更に、形成したコイ１ｖ１０の信
頼性の向上に、その表面に絶縁性の保護膜を形成しても
よい。

以上で作製した半導体レーザデパイヌｌ、基板２及び支
持枠３は、透明な窓と電気接続電極を設けたパッケージ
内に設置することで、この本発明の光走査装置の信頼性
を向上させ、本走査装置を用いる製品の製造を容易にす
ることができる。

半導体レーザのチップに、現在のチップの一対の対向し
た反射面で光共振器を構成する端面発光型を用いたとき
は、そのチップの取り付は方法や支持枠３の構造の設計
によっては、その半導体レーザチップから放射きれた光
ビームが、偏向角の方向・大きさで支持枠に遮られるこ
ともある。

以上の光ビーム走査装置は半導体レーザを用いたが、必
要な光ビームの強度によっては発光ダイオード（ＬＥＤ
）を用いてもよい。しかし、ＬＥＤは半導体レーザと違
って光の放射が一方向に集中しないので放物線形の光反
射面などで集光する構成のものを用いた。

以上の半導体レーザのチップもＬＥＤのチップも、チッ
プ自体は極めて小さく、１辺は１層以下であジ、通常ｒ
／′ｉ１辺がＯ，Ｓ−程度である。従ってプヲヌチツク
の集光レンズ、又は、アルミ薄膜による反射板も小型・
軽量に作製できたので、これらの部品を付加しても、光
ビーム、の回転振動に支障はなかった。

〈発明の効果〉 本発明は、発光源と偏向装置を一体化しているので、従
来のように発光源と偏向装置を空間的に、正確な相対位
置を保たせて配置する必要がなくなり光ビーム走査装置
が小型・軽量化できると共にその作製と維持を容易にし
た。

従って、光ビーム走査装置を用いるレーザプリンタ、バ
ーコードリーダ、画像読み取り装置等に広く使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ビーム走査装置の一実施例の概要を
示す斜視図、第２図は実施例の基板の回転振動用コイル
の平面図、第３図は従来例のレーザプリンタの概要を示
す斜視図である。 】・・・半導体レーザ装置、　２・・・基板、　　２ａ
・・・支持部、 ３・・・支持枠、 ４・・・ワイヤ、 １０　・・・ コイル、 ２０・・・光ビーム、 ・・・光ビーム走 査方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転振動できる構造の基板に、光ビームを放射する
   半導体発光デバイスを設置したことを特徴とする光ビー
   ム走査装置。 ２、前記基板は、半導体デバイス設置部の中心部を通る
   回転軸の方向に形成した細い対称形の支持部で支持する
   構成にしたことを特徴とする光ビーム走査装置。