JPH0560993A - 光偏向器 - Google Patents
光偏向器Info
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- JPH0560993A JPH0560993A JP24667991A JP24667991A JPH0560993A JP H0560993 A JPH0560993 A JP H0560993A JP 24667991 A JP24667991 A JP 24667991A JP 24667991 A JP24667991 A JP 24667991A JP H0560993 A JPH0560993 A JP H0560993A
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- Japan
- Prior art keywords
- optical deflector
- light
- flexible
- movable portion
- optical
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- Two-Way Televisions, Distribution Of Moving Picture Or The Like (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 1つの光偏向部を2軸廻りに偏向可能とす
る。 【構成】 回転軸の重心位置が同一になるように設けら
れた反射板28及び内枠25は、それぞれ可撓梁26、
27及び可撓梁23、24によって支持され、これらの
反射板28、内枠25は下方に設けられた固定電極3
1、32の一方、又は固定電極33、34の一方に電圧
を印加すると、静電気力を受けて可撓梁23、24、2
6、27を軸として回転する。
る。 【構成】 回転軸の重心位置が同一になるように設けら
れた反射板28及び内枠25は、それぞれ可撓梁26、
27及び可撓梁23、24によって支持され、これらの
反射板28、内枠25は下方に設けられた固定電極3
1、32の一方、又は固定電極33、34の一方に電圧
を印加すると、静電気力を受けて可撓梁23、24、2
6、27を軸として回転する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、小型の機械式光偏向器
に関するものである。
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、主として使われている光偏向器に
は、結晶の超音波による歪を利用した音響光学式光偏向
器や、結晶の電場による屈折率変化を利用した電気光学
式光偏向器、或いはガルバノメータ、回転鏡等を利用し
た機械式光偏向器等がある。
は、結晶の超音波による歪を利用した音響光学式光偏向
器や、結晶の電場による屈折率変化を利用した電気光学
式光偏向器、或いはガルバノメータ、回転鏡等を利用し
た機械式光偏向器等がある。
【0003】中でも、機械式光偏向器は光の波長によら
ずに等角度偏向が行えるため、多重波長光源を使用する
場合や、光源に波長変動等がある場合に非常に有用にな
る。また、安定した回転速度や高精度な偏向角を得るた
めに、回転軸を重くしたりロータに大型の電磁石を用い
たりしている。
ずに等角度偏向が行えるため、多重波長光源を使用する
場合や、光源に波長変動等がある場合に非常に有用にな
る。また、安定した回転速度や高精度な偏向角を得るた
めに、回転軸を重くしたりロータに大型の電磁石を用い
たりしている。
【0004】一方、軽量化や小型化を目的としても様々
な検討がされているが、近年シリコンプロセスを用いた
マイクロメカニクス技術による非常に小型な光偏向器が
提案されている。この提案には2つの形態があり、1つ
は片持ち梁型(K.E.Petersen,Applied Physics Letters,
Vol.31, P521,1977)であり、他の1つは両持ち梁型(K.
E.Petersen,IBM J.Res.Develo.,Vol.24, P631,1980)で
ある。このうち、後者の両持ち梁型には、光学的効率の
向上や撓み安定性を考慮した空間光偏向器(ラリー・ジ
ェイ・ホーンベック、特開平2−8812号公報)が知
られている。
な検討がされているが、近年シリコンプロセスを用いた
マイクロメカニクス技術による非常に小型な光偏向器が
提案されている。この提案には2つの形態があり、1つ
は片持ち梁型(K.E.Petersen,Applied Physics Letters,
Vol.31, P521,1977)であり、他の1つは両持ち梁型(K.
E.Petersen,IBM J.Res.Develo.,Vol.24, P631,1980)で
ある。このうち、後者の両持ち梁型には、光学的効率の
向上や撓み安定性を考慮した空間光偏向器(ラリー・ジ
ェイ・ホーンベック、特開平2−8812号公報)が知
られている。
【0005】図16はこの空間光偏向器の一画素の一部
断面とした斜視図である。図16において、画素1はモ
ノリシックなシリコンをベースとして、撓み可能な2つ
の梁により反射面を有する構成になっている。即ち、シ
リコン基板2上に絶縁層3を介して絶縁スペーサ4、金
属丁番層5及び金属梁層6が積層されている。つまり、
金属丁番層5と同層の可撓梁7及び可撓梁8、金属梁層
6と同層の反射面9、及び反射面9の下に空隙を介して
反射面9の角度を変えるための駆動用固定電極10、固
定電極11、固定電極12から成っている。
断面とした斜視図である。図16において、画素1はモ
ノリシックなシリコンをベースとして、撓み可能な2つ
の梁により反射面を有する構成になっている。即ち、シ
リコン基板2上に絶縁層3を介して絶縁スペーサ4、金
属丁番層5及び金属梁層6が積層されている。つまり、
金属丁番層5と同層の可撓梁7及び可撓梁8、金属梁層
6と同層の反射面9、及び反射面9の下に空隙を介して
反射面9の角度を変えるための駆動用固定電極10、固
定電極11、固定電極12から成っている。
【0006】例えば、固定電極11に電圧を印加する
と、反射面9と固定電極11の間に静電気力が発生して
可撓梁7、8が捩れて、反射面9に撓み角が生じ、反射
面9に入射した光は撓み角の量に応じた反射角を得て偏
向される。このような光偏向器は光を一方向の軸のみに
偏向する構成であり、シリコン基板2をベースとしたシ
リコンプロセスによって製造し得る。従って、比較的低
コストに製作することができ、シリコン基板2上に二次
元配置してアレイ化することによって、静電印刷等のプ
リンタや投影型のディスプレイ等に応用することも考え
られている。
と、反射面9と固定電極11の間に静電気力が発生して
可撓梁7、8が捩れて、反射面9に撓み角が生じ、反射
面9に入射した光は撓み角の量に応じた反射角を得て偏
向される。このような光偏向器は光を一方向の軸のみに
偏向する構成であり、シリコン基板2をベースとしたシ
リコンプロセスによって製造し得る。従って、比較的低
コストに製作することができ、シリコン基板2上に二次
元配置してアレイ化することによって、静電印刷等のプ
リンタや投影型のディスプレイ等に応用することも考え
られている。
【0007】
【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、アレイ化することによってのみライン状或
いは二次元状の画像を形成することができるが、単一画
素としての応用には限度がある。また、可撓梁7、8を
形成するために必要とされる画素間の隙間13では光反
射が行われないため、画像上ではそこが暗部となってし
まうという極めて大きな問題点が存在する。
光偏向器は、アレイ化することによってのみライン状或
いは二次元状の画像を形成することができるが、単一画
素としての応用には限度がある。また、可撓梁7、8を
形成するために必要とされる画素間の隙間13では光反
射が行われないため、画像上ではそこが暗部となってし
まうという極めて大きな問題点が存在する。
【0008】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
1個の光偏向部によって2軸方向への光反射を独立して
可能にし、かつ光偏向部を二次元的に配置することによ
って画像上の暗部を無くする光偏向器を提供することに
ある。
1個の光偏向部によって2軸方向への光反射を独立して
可能にし、かつ光偏向部を二次元的に配置することによ
って画像上の暗部を無くする光偏向器を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る光偏向器は、2つの回転軸を有する複
数の可動部の各回転軸の重心位置を同一とし、前記回転
軸上に前記可動部を回転支持するための2組の可撓梁を
それぞれ設け、前記可動部の下面に空隙を介して対向す
る複数の固定電極を設け、これら固定電極に電圧を印加
して前記可撓梁を軸として前記可動部を回転し、前記可
動部の一部を反射面として光偏向を行うことを特徴とす
るものである。
めの本発明に係る光偏向器は、2つの回転軸を有する複
数の可動部の各回転軸の重心位置を同一とし、前記回転
軸上に前記可動部を回転支持するための2組の可撓梁を
それぞれ設け、前記可動部の下面に空隙を介して対向す
る複数の固定電極を設け、これら固定電極に電圧を印加
して前記可撓梁を軸として前記可動部を回転し、前記可
動部の一部を反射面として光偏向を行うことを特徴とす
るものである。
【0010】
【作用】上述の構成を有する光偏向器は、複数の可動板
の下面に設けた固定電極に電圧を印加すると、可動板を
支持する直交する2方向の可撓梁が撓んで、可動板がそ
れぞれの回転軸廻りに独立して回転する。
の下面に設けた固定電極に電圧を印加すると、可動板を
支持する直交する2方向の可撓梁が撓んで、可動板がそ
れぞれの回転軸廻りに独立して回転する。
【0011】
【実施例】本発明を図1〜図15に図示の実施例に基づ
いて詳細に説明する。図1は1個の画素から成る光偏向
器21の斜視図である。この光偏向器21は電気伝導性
を有する基板から成り、外枠21の内側に可撓梁23、
24によって支持された内枠25が設けられ、この内枠
25の内側に可撓梁23、24と直交する方向の可撓梁
26、27によって反射板28が支持されている。ここ
で、反射板28と内枠25の各回転軸の重心位置は同一
になるようにしてあって、可撓梁26、27は図に示す
A−A軸に設けられy軸廻りに回転可能であり、可撓梁
23、24はB−B軸に設けられx軸廻りに回転可能で
ある。
いて詳細に説明する。図1は1個の画素から成る光偏向
器21の斜視図である。この光偏向器21は電気伝導性
を有する基板から成り、外枠21の内側に可撓梁23、
24によって支持された内枠25が設けられ、この内枠
25の内側に可撓梁23、24と直交する方向の可撓梁
26、27によって反射板28が支持されている。ここ
で、反射板28と内枠25の各回転軸の重心位置は同一
になるようにしてあって、可撓梁26、27は図に示す
A−A軸に設けられy軸廻りに回転可能であり、可撓梁
23、24はB−B軸に設けられx軸廻りに回転可能で
ある。
【0012】図2(a) は図1におけるA−A断面図、
(b) はB−B断面図であり、反射板28、内枠25の下
の空隙の厚みに相当する絶縁スペーサ30が設けられ、
その下に固定電極31、32、33、34及びこれらの
固定電極31〜34を支持する支持台35が設けられて
いる。
(b) はB−B断面図であり、反射板28、内枠25の下
の空隙の厚みに相当する絶縁スペーサ30が設けられ、
その下に固定電極31、32、33、34及びこれらの
固定電極31〜34を支持する支持台35が設けられて
いる。
【0013】図3は光偏向器21の平面図であり、固定
電極31〜34のパターンは、点線で示すように反射板
28、内枠25にそれぞれ対向して配置されている。
電極31〜34のパターンは、点線で示すように反射板
28、内枠25にそれぞれ対向して配置されている。
【0014】このような構成において、図2(a) に示す
ように内枠25は下面に設けられた固定電極31、32
の何れか一方に電圧が印加されると、静電気力を受けて
可撓梁23、24を回転軸として撓み、図2(b) におい
ても反射板28は固定電極33、34の何れか一方に電
圧が印加されると、静電気力を受けて可撓梁26、27
を回転軸として撓むことになる。
ように内枠25は下面に設けられた固定電極31、32
の何れか一方に電圧が印加されると、静電気力を受けて
可撓梁23、24を回転軸として撓み、図2(b) におい
ても反射板28は固定電極33、34の何れか一方に電
圧が印加されると、静電気力を受けて可撓梁26、27
を回転軸として撓むことになる。
【0015】図4、図5は固定電極31〜34に電圧を
印加した際の光偏向器21の動作説明図である。図3に
示す固定電極31に正電圧を印加すると、図4に示すよ
うに可撓梁23、24を中心として反射板28がy方向
にθ1 だけ回転し、例えばz方向から光線が入射した場
合には、光線はy方向に2×θ1分だけ偏向する。同様
に、図3に示す固定電極33に正電圧を印加すると、図
5に示すように可撓梁26、27を中心として反射板2
8及び内枠25がx軸方向に回転し、光線はx方向に2
×θ2 分だけ偏向することになる。
印加した際の光偏向器21の動作説明図である。図3に
示す固定電極31に正電圧を印加すると、図4に示すよ
うに可撓梁23、24を中心として反射板28がy方向
にθ1 だけ回転し、例えばz方向から光線が入射した場
合には、光線はy方向に2×θ1分だけ偏向する。同様
に、図3に示す固定電極33に正電圧を印加すると、図
5に示すように可撓梁26、27を中心として反射板2
8及び内枠25がx軸方向に回転し、光線はx方向に2
×θ2 分だけ偏向することになる。
【0016】ここで反射板28が撓む角度は、可撓梁2
3、24、26、27が捩れた時の反射板28、内枠2
5のばね定数による復元力と、固定電極31〜34に電
圧を印加して発生する静電気力による回転モーメントと
の釣り合いによって決定される。
3、24、26、27が捩れた時の反射板28、内枠2
5のばね定数による復元力と、固定電極31〜34に電
圧を印加して発生する静電気力による回転モーメントと
の釣り合いによって決定される。
【0017】上述の説明から明らかなように、本実施例
に係る光偏向器21では−y又は−x方向への反射板2
8の撓み角度は、固定電極32或いは固定電極33に電
圧を印加することによって得られる。従って、x−y面
上の自由な方向へ反射板28を撓ませることが可能にな
り、例えばx−y面の第1象限方向に撓ませたい場合に
は、固定電極31及び固定電極33の双方に同時に適当
な電圧を印加すればよい。
に係る光偏向器21では−y又は−x方向への反射板2
8の撓み角度は、固定電極32或いは固定電極33に電
圧を印加することによって得られる。従って、x−y面
上の自由な方向へ反射板28を撓ませることが可能にな
り、例えばx−y面の第1象限方向に撓ませたい場合に
は、固定電極31及び固定電極33の双方に同時に適当
な電圧を印加すればよい。
【0018】次に、光偏向器21の製造工程を、具体的
に説明する。図6は外枠22、内枠25、反射板28及
び可撓梁の製造工程を示す概略図であり、図6(a) に示
すように、基板40にはSiを用いて、LPCVD(減
圧CVD)法によって基板40の両面にSi3 N4 膜4
1、42を形成する。このSi基板40には、固定電極
に電圧を印加したときに静電気力を発生させるような抵
抗が小さいものを使用する。次に、片側のSi3 N4 膜
42にフォトリソグラフィによって開口部をパターンニ
ングする。次いで、Si結晶方位面のエッチング速度差
を利用する異方性エッチングによって、図6(b) に示す
ようにSiメンブレン43を製作する。このときの異方
性エッチングはKOH水溶液を加熱して行う。その後
に、図6(c) に示すように、Si基板40の他方の面か
らSF6 、CF4 等の反応ガスを用いた反応性イオンエ
ッチング(RIE)等によってメンブレン43を除去す
ると、可撓梁26、27及び反射板28、内枠25が形
成される。最後に、Si3 N4 膜41、42をRIEに
よって除去すると、図6(d) に示すような反射板28及
び可撓梁26、27が得られる。
に説明する。図6は外枠22、内枠25、反射板28及
び可撓梁の製造工程を示す概略図であり、図6(a) に示
すように、基板40にはSiを用いて、LPCVD(減
圧CVD)法によって基板40の両面にSi3 N4 膜4
1、42を形成する。このSi基板40には、固定電極
に電圧を印加したときに静電気力を発生させるような抵
抗が小さいものを使用する。次に、片側のSi3 N4 膜
42にフォトリソグラフィによって開口部をパターンニ
ングする。次いで、Si結晶方位面のエッチング速度差
を利用する異方性エッチングによって、図6(b) に示す
ようにSiメンブレン43を製作する。このときの異方
性エッチングはKOH水溶液を加熱して行う。その後
に、図6(c) に示すように、Si基板40の他方の面か
らSF6 、CF4 等の反応ガスを用いた反応性イオンエ
ッチング(RIE)等によってメンブレン43を除去す
ると、可撓梁26、27及び反射板28、内枠25が形
成される。最後に、Si3 N4 膜41、42をRIEに
よって除去すると、図6(d) に示すような反射板28及
び可撓梁26、27が得られる。
【0019】図7は絶縁スペーサ及び固定電極の製造工
程を示す概略図であり、図7(a) に示すように支持台3
5には表面にSi3 N4 膜44等の絶縁性の層が形成さ
れたSi基板を用い、その片面にAl等の電気伝導性を
有する金属薄膜45を真空蒸着法によって被着させる。
次に、この金属薄膜45を図7(b) に示すようにフォト
リソグラフィによってパターンニングし、固定電極3
1、32を形成する。更に、固定電極31、32の上に
図7(c) に示すようにガラス等の絶縁性材料46を真空
蒸着法によって成膜し、それをパターニングして図7
(d) に示すような絶縁スペーサ30を製作して、反射板
28と固定電極31、32との間隔はこの絶縁スペーサ
30の膜厚によって決定される。
程を示す概略図であり、図7(a) に示すように支持台3
5には表面にSi3 N4 膜44等の絶縁性の層が形成さ
れたSi基板を用い、その片面にAl等の電気伝導性を
有する金属薄膜45を真空蒸着法によって被着させる。
次に、この金属薄膜45を図7(b) に示すようにフォト
リソグラフィによってパターンニングし、固定電極3
1、32を形成する。更に、固定電極31、32の上に
図7(c) に示すようにガラス等の絶縁性材料46を真空
蒸着法によって成膜し、それをパターニングして図7
(d) に示すような絶縁スペーサ30を製作して、反射板
28と固定電極31、32との間隔はこの絶縁スペーサ
30の膜厚によって決定される。
【0020】図6、図7に示したような工程で製作され
た外枠22、内枠25、反射板28及び可撓梁23、2
4、26、27を有する基板40と、固定電極31〜3
4が形成された支持台35を接合すると、図8に示すよ
うな光偏向器21を完成することができる。このときの
接合方法には、陽極接合法(江刺、Sensors and Actuat
or,A21-A23,P931,1990) を用い、絶縁性材料としては固
定電極が熱的に損傷しないように、低温で接合可能なガ
ラス材料(コーニング社の#7740)を使用し、高周
波スパッタ法によって陽極接合可能な絶縁スペーサ30
を成膜する。
た外枠22、内枠25、反射板28及び可撓梁23、2
4、26、27を有する基板40と、固定電極31〜3
4が形成された支持台35を接合すると、図8に示すよ
うな光偏向器21を完成することができる。このときの
接合方法には、陽極接合法(江刺、Sensors and Actuat
or,A21-A23,P931,1990) を用い、絶縁性材料としては固
定電極が熱的に損傷しないように、低温で接合可能なガ
ラス材料(コーニング社の#7740)を使用し、高周
波スパッタ法によって陽極接合可能な絶縁スペーサ30
を成膜する。
【0021】図9〜図11は光偏向器の他の製造工程を
示す概略図である。これらの工程は上述した工程に比べ
てアレイ状の光偏向器の製作を更に容易にしている。
示す概略図である。これらの工程は上述した工程に比べ
てアレイ状の光偏向器の製作を更に容易にしている。
【0022】図9は絶縁スペーサ、固定電極及び可撓梁
に用いる層の製造工程を示し、図9(a) に示すように支
持台35として高抵抗或いはP型のSi基板を用い、イ
オンプランテーションによってn+ 型の低抵抗の固定電
極31、32をSi基板上に形成する。次に、図9(b)
に示すようにSiO2 等の絶縁性薄膜を高周波スパッタ
リング又はCVD等によって被着させて絶縁スペーサ3
0を形成する。この絶縁スペーサ30の上に、図9(c)
に示すように最終工程で除去することになる犠牲層4
6、及び図9(d) に示すように可撓梁となる金属薄膜4
7を成膜する。
に用いる層の製造工程を示し、図9(a) に示すように支
持台35として高抵抗或いはP型のSi基板を用い、イ
オンプランテーションによってn+ 型の低抵抗の固定電
極31、32をSi基板上に形成する。次に、図9(b)
に示すようにSiO2 等の絶縁性薄膜を高周波スパッタ
リング又はCVD等によって被着させて絶縁スペーサ3
0を形成する。この絶縁スペーサ30の上に、図9(c)
に示すように最終工程で除去することになる犠牲層4
6、及び図9(d) に示すように可撓梁となる金属薄膜4
7を成膜する。
【0023】図10は可撓梁及び反射板28の製造工程
を示し、図10(a)に示すように金属薄膜47上に更に
金属薄膜48を形成してパターニングを行う。パターニ
ングでは、レジスト49をマスクとして金属薄膜47、
48を除去し、その後に図10(b) に示すように反射板
28を残してレジスト49をマスクして金属薄膜48を
除去する。最後に、図10(c) に示すようにレジスト4
9’を除去して可撓梁26、27を形成する。
を示し、図10(a)に示すように金属薄膜47上に更に
金属薄膜48を形成してパターニングを行う。パターニ
ングでは、レジスト49をマスクとして金属薄膜47、
48を除去し、その後に図10(b) に示すように反射板
28を残してレジスト49をマスクして金属薄膜48を
除去する。最後に、図10(c) に示すようにレジスト4
9’を除去して可撓梁26、27を形成する。
【0024】図11は空隙の製造工程を示す概略図であ
る。前工程で製作された反射板28可撓梁等の下面の犠
牲層46を図11(a) に示すようにエッチング除去し、
犠牲層46の厚み分の空隙を形成した後に、図11(b)
に示すように犠牲層46の下面の絶縁スペーサ30をエ
ッチング除去する。
る。前工程で製作された反射板28可撓梁等の下面の犠
牲層46を図11(a) に示すようにエッチング除去し、
犠牲層46の厚み分の空隙を形成した後に、図11(b)
に示すように犠牲層46の下面の絶縁スペーサ30をエ
ッチング除去する。
【0025】上述した製造工程においては、固定電極3
1〜34、絶縁スペーサ30、犠牲層46及び金属薄膜
47、48のそれぞれのエッチング選択性を考慮する必
要がある。一例として、絶縁スペーサ30はSiO2 、
犠牲層46はZnO、及び金属薄膜47、48は厚さ数
10オングストロームのCr層の上にAuを設けた2層
の薄膜を用いて製作することが可能である。図10の工
程における金属薄膜47、48の除去に際しては、Au
に対してKI水溶液を用い、CrにはCCl4ガスを用
いたRIEによるエッチングをすればよい。即ち、この
エッチングを可撓梁26、27の形成では1回行い、反
射板28等の形成では2回繰り返せばよい。ZnOの除
去には酢酸が用いられて、ZnOである犠牲層46がエ
ッチングされる。絶縁スペーサ30の除去にはバッファ
ふっ酸を用いればよく、他の層にエッチング損傷が発生
することはない。
1〜34、絶縁スペーサ30、犠牲層46及び金属薄膜
47、48のそれぞれのエッチング選択性を考慮する必
要がある。一例として、絶縁スペーサ30はSiO2 、
犠牲層46はZnO、及び金属薄膜47、48は厚さ数
10オングストロームのCr層の上にAuを設けた2層
の薄膜を用いて製作することが可能である。図10の工
程における金属薄膜47、48の除去に際しては、Au
に対してKI水溶液を用い、CrにはCCl4ガスを用
いたRIEによるエッチングをすればよい。即ち、この
エッチングを可撓梁26、27の形成では1回行い、反
射板28等の形成では2回繰り返せばよい。ZnOの除
去には酢酸が用いられて、ZnOである犠牲層46がエ
ッチングされる。絶縁スペーサ30の除去にはバッファ
ふっ酸を用いればよく、他の層にエッチング損傷が発生
することはない。
【0026】上述したような製造方法によって、2軸方
向に独立的に回動可能な光偏向器21を製作することが
可能であるが、図12は光ファイバ通信ネットワークに
用いる場合の応用例を示している。ここでは、1つの光
偏向器21を光スイッチとして用いる場合を示し、この
光スイッチは光ファイバ伝送路や端末装置の切換えに用
いられ、最も重要な光制御用の受動部品の1つになって
いる。光偏向器21の反射板28の回転によって、中心
の光ファイバ50からの光線を偏向し、レンズ系51を
通して他の光ファイバ50’へ入射させることが可能に
なる。従来の反射鏡回転型の機械駆動式光スイッチ(石
塚、National Tech.Report,27,p118,1981)には、挿入損
失や漏話が低いという長所がある反面、切換速度が遅い
という問題があるが、本実施例に係る光偏向器21は小
型化が容易であり、小型化することによって機械的な共
振周波数を上げることができるため、切換速度を上げる
ことが可能になる。
向に独立的に回動可能な光偏向器21を製作することが
可能であるが、図12は光ファイバ通信ネットワークに
用いる場合の応用例を示している。ここでは、1つの光
偏向器21を光スイッチとして用いる場合を示し、この
光スイッチは光ファイバ伝送路や端末装置の切換えに用
いられ、最も重要な光制御用の受動部品の1つになって
いる。光偏向器21の反射板28の回転によって、中心
の光ファイバ50からの光線を偏向し、レンズ系51を
通して他の光ファイバ50’へ入射させることが可能に
なる。従来の反射鏡回転型の機械駆動式光スイッチ(石
塚、National Tech.Report,27,p118,1981)には、挿入損
失や漏話が低いという長所がある反面、切換速度が遅い
という問題があるが、本実施例に係る光偏向器21は小
型化が容易であり、小型化することによって機械的な共
振周波数を上げることができるため、切換速度を上げる
ことが可能になる。
【0027】また、図13に示すように光ファイバ束5
2を使用する場合にも、本実施例に係る光偏向器21は
2軸方向の回転が可能であるため、1×6の光スイッチ
としても使用することができる。
2を使用する場合にも、本実施例に係る光偏向器21は
2軸方向の回転が可能であるため、1×6の光スイッチ
としても使用することができる。
【0028】図14、図15は更に他の応用例を示す斜
視図であり、図14は複数個の光偏向器21を1枚の基
板上にアレイ化した光偏向アレイ53であり、図15は
光偏向アレイ53を静電印刷へ応用をした場合の概略図
である。
視図であり、図14は複数個の光偏向器21を1枚の基
板上にアレイ化した光偏向アレイ53であり、図15は
光偏向アレイ53を静電印刷へ応用をした場合の概略図
である。
【0029】図15において、レーザー光源54からの
ビームL1は、第1のレンズ系55によってシート光L2に
されて光偏向アレイ53に照射される。この光偏光アレ
イ53の反射板からの反射光は、スリット56、第2の
レンズ系57を通り、感光体ドラム58上にラインLを
結像する。ここで、光偏向アレイ53は図5に示したよ
うにx軸廻りに光を偏向するため、シート光L2はシート
光L3からシート光L4に回転した偏向を受ける。
ビームL1は、第1のレンズ系55によってシート光L2に
されて光偏向アレイ53に照射される。この光偏光アレ
イ53の反射板からの反射光は、スリット56、第2の
レンズ系57を通り、感光体ドラム58上にラインLを
結像する。ここで、光偏向アレイ53は図5に示したよ
うにx軸廻りに光を偏向するため、シート光L2はシート
光L3からシート光L4に回転した偏向を受ける。
【0030】従来の光偏向器には、光を反射しない可撓
梁部や光偏向器間の配線部が存在するため、ラインLに
は光量による濃淡が生ずることが避けられず、光偏向器
間や可撓梁部はラインL上では暗部になる。この暗部を
補正するにためには、結像した光の焦点をずらして光の
スポット径を大きくする等の、画像上好ましくない手段
を採らなければならない。
梁部や光偏向器間の配線部が存在するため、ラインLに
は光量による濃淡が生ずることが避けられず、光偏向器
間や可撓梁部はラインL上では暗部になる。この暗部を
補正するにためには、結像した光の焦点をずらして光の
スポット径を大きくする等の、画像上好ましくない手段
を採らなければならない。
【0031】しかしながら本実施例の光偏向器21は、
図4に示したようにy軸廻りにも光を偏向することが可
能であるため、光線L5は図15における感光体ドラム5
8上で走査経路L’を形成し、焦点位置を保持しながら
暗部をなくすことを可能にする。
図4に示したようにy軸廻りにも光を偏向することが可
能であるため、光線L5は図15における感光体ドラム5
8上で走査経路L’を形成し、焦点位置を保持しながら
暗部をなくすことを可能にする。
【0032】上述の操作を光偏向器21で行うために
は、x軸廻りの偏向速度に比してy軸廻りの偏向速度を
大きくすればよい。その方法としては、反射板28と可
撓梁26、27の寸法によって決まる共振周波数で振動
させる等を行えばよい。また、2軸廻りに偏向が可能に
なるため、形成する画像の解像度を上げることができ
る。即ち、軸ごとの偏向速度差を逆にして、y軸廻りに
走査する際には、y軸廻りの走査速度よりも早くx軸廻
りに偏向させることによって、走査経路L’内に新たに
複数のビットを入れることができ、ラインLの解像度を
向上させることが可能になる。
は、x軸廻りの偏向速度に比してy軸廻りの偏向速度を
大きくすればよい。その方法としては、反射板28と可
撓梁26、27の寸法によって決まる共振周波数で振動
させる等を行えばよい。また、2軸廻りに偏向が可能に
なるため、形成する画像の解像度を上げることができ
る。即ち、軸ごとの偏向速度差を逆にして、y軸廻りに
走査する際には、y軸廻りの走査速度よりも早くx軸廻
りに偏向させることによって、走査経路L’内に新たに
複数のビットを入れることができ、ラインLの解像度を
向上させることが可能になる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光偏向
器は、1個の光偏向部で2軸方向の回りに独立した光変
更が可能になる。また光偏向部を二次元配置することに
よって形成される画像上の暗部はなくなり、高解像度の
画像を得ることが可能になる。
器は、1個の光偏向部で2軸方向の回りに独立した光変
更が可能になる。また光偏向部を二次元配置することに
よって形成される画像上の暗部はなくなり、高解像度の
画像を得ることが可能になる。
【図1】実施例の斜視図である。
【図2】断面図である。
【図3】平面図である。
【図4】y方向の動作説明図である。
【図5】x方向の動作説明図である。
【図6】製造工程の説明図である。
【図7】製造工程の説明図である。
【図8】光偏向器の断面図である。
【図9】他の製造工程の説明図である。
【図10】製造工程の説明図である。
【図11】製造工程の説明図である。
【図12】光スイッチの構成図である。
【図13】1×6光スイッチの構成図である。
【図14】光偏向アレイの斜視図である。
【図15】光偏向アレイを用いた静電印刷装置の構成図
である。
である。
【図16】従来例の斜視図である。
21 光偏向器 22 外枠 23、24、26、27 可撓梁 25 内枠 28 反射板 30 絶縁スペーサ 31、32、33、34 固定電極 35 支持台 45 光偏向アレイ 50 感光体ドラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高松 修 東京都大田区下丸子三丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 平井 裕 東京都大田区下丸子三丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 能瀬 博康 東京都大田区下丸子三丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 新庄 克彦 東京都大田区下丸子三丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 2つの回転軸を有する複数の可動部の各
回転軸の重心位置を同一とし、前記回転軸上に前記可動
部を回転支持するための2組の可撓梁をそれぞれ設け、
前記可動部の下面に空隙を介して対向する複数の固定電
極を設け、これら固定電極に電圧を印加して前記可撓梁
を軸として前記可動部を回転し、前記可動部の一部を反
射面として光偏向を行うことを特徴とする光偏向器。 - 【請求項2】 前記反射面とした可動部に光線を照射
し、前記可動部を前記2組の回転軸に独立して回転させ
ることにより、前記光線を二次元的に走査させる請求項
1に記載の光偏向器。 - 【請求項3】 前記可動部、可撓梁、固定電極は半導体
基板上に形成した請求項1に記載の光偏向器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24667991A JP2983088B2 (ja) | 1991-08-31 | 1991-08-31 | 光偏向器アレイ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24667991A JP2983088B2 (ja) | 1991-08-31 | 1991-08-31 | 光偏向器アレイ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0560993A true JPH0560993A (ja) | 1993-03-12 |
JP2983088B2 JP2983088B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=17152009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24667991A Expired - Fee Related JP2983088B2 (ja) | 1991-08-31 | 1991-08-31 | 光偏向器アレイ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995017698A1 (fr) * | 1993-12-20 | 1995-06-29 | The Nippon Signal Co., Ltd. | Miroir plan pour galvanometre et son procede de production |
WO1995020774A1 (fr) * | 1994-01-31 | 1995-08-03 | The Nippon Signal Co., Ltd. | Miroir galvanoplastique de type plan presentant une fonction de detection et procede de production de celui-ci |
US6046834A (en) * | 1996-03-08 | 2000-04-04 | Nihon Shingo Kabushiki Kaisha | Optical barrier |
JP2002214662A (ja) * | 2001-01-23 | 2002-07-31 | Olympus Optical Co Ltd | 光学装置の振れ補正装置 |
JP2002258205A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Fujitsu Ltd | ガルバノミラーの製造方法およびガルバノミラー |
US6644821B2 (en) | 2001-04-17 | 2003-11-11 | Olympus Optical Co., Ltd. | Galvanometer mirror |
US6657762B2 (en) | 2000-01-06 | 2003-12-02 | The Nippon Signal Co., Ltd. | Optical barrier device |
JP2004325578A (ja) * | 2003-04-22 | 2004-11-18 | Fujitsu Ltd | 偏向ミラー |
US6879747B2 (en) | 2000-11-16 | 2005-04-12 | Olympus Optical Co., Ltd. | Galvanometer mirror and optical switching device using the same |
KR100486824B1 (ko) * | 2001-02-22 | 2005-05-03 | 캐논 가부시끼가이샤 | 경사가능체장치 및 그 제조방법 |
CN1647356A (zh) * | 2002-03-06 | 2005-07-27 | 格雷姆格拉斯网络公司 | 利用三个驱动元件驱动双轴mems器件的方法和装置 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6937372B2 (en) | 2001-07-11 | 2005-08-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Light beam deflecting apparatus, image forming apparatus utilizing the same and drive method therefor |
-
1991
- 1991-08-31 JP JP24667991A patent/JP2983088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5606447A (en) * | 1993-12-20 | 1997-02-25 | The Nippon Signal Co., Ltd. | Planar type mirror galvanometer and method of manufacture |
WO1995017698A1 (fr) * | 1993-12-20 | 1995-06-29 | The Nippon Signal Co., Ltd. | Miroir plan pour galvanometre et son procede de production |
WO1995020774A1 (fr) * | 1994-01-31 | 1995-08-03 | The Nippon Signal Co., Ltd. | Miroir galvanoplastique de type plan presentant une fonction de detection et procede de production de celui-ci |
US5767666A (en) * | 1994-01-31 | 1998-06-16 | The Nippon Signal Co., Ltd | Planar type mirror galvanometer incorpotating a displacement detection function |
US6046834A (en) * | 1996-03-08 | 2000-04-04 | Nihon Shingo Kabushiki Kaisha | Optical barrier |
US6178027B1 (en) | 1996-03-08 | 2001-01-23 | Nihon Shingo Kabushiki Kaisha | Optical barrier apparatus |
US6185028B1 (en) | 1996-03-08 | 2001-02-06 | Nihon Shingo Kabushiki Kaisha | Optical barrier apparatus |
US6246503B1 (en) | 1996-03-08 | 2001-06-12 | Nihon Shingo Kabushiki Kaisha | Optical barrier apparatus |
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KR100486824B1 (ko) * | 2001-02-22 | 2005-05-03 | 캐논 가부시끼가이샤 | 경사가능체장치 및 그 제조방법 |
JP2002258205A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Fujitsu Ltd | ガルバノミラーの製造方法およびガルバノミラー |
US6644821B2 (en) | 2001-04-17 | 2003-11-11 | Olympus Optical Co., Ltd. | Galvanometer mirror |
CN1647356A (zh) * | 2002-03-06 | 2005-07-27 | 格雷姆格拉斯网络公司 | 利用三个驱动元件驱动双轴mems器件的方法和装置 |
CN105068561A (zh) * | 2002-03-06 | 2015-11-18 | 格雷姆格拉斯网络公司 | 利用三个驱动元件驱动双轴mems器件的方法和装置 |
JP2004325578A (ja) * | 2003-04-22 | 2004-11-18 | Fujitsu Ltd | 偏向ミラー |
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JP2983088B2 (ja) | 1999-11-29 |
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