JPH0990259A - Light deflector - Google Patents

Light deflector

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Publication number
JPH0990259A
JPH0990259A JP24152795A JP24152795A JPH0990259A JP H0990259 A JPH0990259 A JP H0990259A JP 24152795 A JP24152795 A JP 24152795A JP 24152795 A JP24152795 A JP 24152795A JP H0990259 A JPH0990259 A JP H0990259A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
emitting laser
substrate
surface emitting
deflector
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP24152795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Murakami
賢治 村上
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH0990259A publication Critical patent/JPH0990259A/en
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light deflector simple in optical design and capable of positioning a small light emitting device optically with high accuracy improving the workability and minaturizing the deflector. SOLUTION: In this light deflector having a frame body 2 and a twisting vibrator 4 arranged in the frame body 2 formed from the same semiconductor single crystal substrate 1 and twisting springs 31 , 32 arranged at both ends of the frame body 2 and supporting the twisting vibrator 4, a driving source 6 formed on the twisting pendulum 4 and generating a torsional oscillation in the twisting vibrator 4, a surface light emitting laser 5 formed on the twisting vibrator 4 positioned on the line with the twisting springs 31 , 32 as axis and a light receiving element 10 for detecting the light beam from the surface light emitting laser 5 are provided, and the driving source 6, the surface light emitting laser 5 and the light receiving element 10 are monolithically formed on the semiconductor single crystal substrate 1.

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】本発明は光偏向装置に関し、
特にレーザプリンタやバーコードスキャナに用いられ、
光ビームは少なくとも一方向に走査する光偏向装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical deflector,
Especially used for laser printers and bar code scanners,
The light beam relates to a light deflecting device that scans in at least one direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】光偏向装置の一例として板バネ上に光源
を備え、板バネを圧電素子などにより加振することによ
り光源からの光を偏向するものが知られている。このよ
うな光偏向装置としては、例えば図13の装置が知られ
ている(特開平5−273485)。
2. Description of the Related Art As an example of an optical deflector, there is known an optical deflector which is provided with a light source on a leaf spring and which deflects light from the light source by vibrating the leaf spring with a piezoelectric element or the like. As such an optical deflecting device, for example, the device shown in FIG. 13 is known (Japanese Patent Laid-Open No. 273485/1993).

【0003】図中の符号131 は、曲げ変型モードを有す
る板バネ状の弾性変型部である。この弾性変型部131 の
一端には厚肉の振動入力部132 が設けられ、他端にはス
キャン部133 が設けられている。前記振動入力部132 の
下面は圧電素子134 の自由端に接合している。前記スキ
ャン部133 の上面には凹部135 が設けられ、この凹部13
5 内にLEDチップ等の発光素子136 が実装されてい
る。また、前記スキャン部133 の上面には、マイクロフ
レネルレンズ137 が実装されている。
Reference numeral 131 in the figure denotes a leaf spring-like elastically deforming portion having a bending deforming mode. A thick vibration input section 132 is provided at one end of the elastically deformable section 131, and a scan section 133 is provided at the other end. The lower surface of the vibration input section 132 is joined to the free end of the piezoelectric element 134. A recess 135 is provided on the upper surface of the scanning unit 133, and the recess 13
A light emitting element 136 such as an LED chip is mounted inside the device 5. A micro Fresnel lens 137 is mounted on the upper surface of the scanning unit 133.

【0004】この光偏向装置では、圧電素子134 が弾性
変型部131 に振動を伝搬し、弾性変型部131 の先端にあ
る発光素子136 が弾性変型部131 の振動によって偏向す
る。この時、発光素子136 は弾性変型部131 の振動に従
い、弾性変型部131 の固定端を原点として回動する。ま
た、発光素子136 から光ビームαが出射されていると、
スキャン部133 の回転に伴って光ビームαもスキャン角
θで走査される。
In this optical deflector, the piezoelectric element 134 propagates vibration to the elastically deformable portion 131, and the light emitting element 136 at the tip of the elastically deformable portion 131 is deflected by the vibration of the elastically deformable portion 131. At this time, the light emitting element 136 rotates with the fixed end of the elastically deformable portion 131 as the origin according to the vibration of the elastically deformable portion 131. Further, when the light beam α is emitted from the light emitting element 136,
The light beam α is also scanned at the scan angle θ as the scanning unit 133 rotates.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図13
に示した光偏向装置は小型、高精度の光偏向装置を構成
するが、以下のような問題を抱えている。光路設計を行
うにあたり、発光素子136 は光偏向時も原点が移動しな
いことが望ましい。しかし、弾性変型部131 上に構成さ
れた発光素子136 は、振動により弾性変型部131 の固定
端を原点として回動する。そのため、偏向中の発光素子
136 の原点は常に移動しており、光学上の設計を複雑に
している。
However, as shown in FIG.
Although the optical deflector shown in (1) constitutes a small-sized and high-precision optical deflector, it has the following problems. In designing the optical path, it is desirable that the origin of the light emitting element 136 does not move even when the light is deflected. However, the light emitting element 136 formed on the elastically deformable portion 131 is rotated by the vibration with the fixed end of the elastically deformable portion 131 as the origin. Therefore, the light emitting element being deflected
The 136 origin is constantly moving, complicating the optical design.

【0006】また、上記光偏向装置には受光素子が形成
されておらず、発光素子136 も基板に形成されたもので
はない。そのため、小さな発光素子136 を光学的に高精
度で位置合わせする必要がある。これは位置決めに手間
がかかるとともに、装置の大型化を招き光偏向装置の生
産性を下げてしまう。
Further, no light receiving element is formed in the above optical deflector, and the light emitting element 136 is not formed on the substrate. Therefore, it is necessary to optically align the small light emitting element 136 with high accuracy. This takes time and labor for positioning, causes an increase in the size of the device, and reduces the productivity of the optical deflector.

【0007】また、発光素子が設けられている基板に
は、受光素子が一体に形成されていないため、小型化と
製造の簡易化の点で不利である。更に、板バネによって
支えられた発光素子からの光は外力により振動モードが
変わりやすいという問題がある。
Further, since the light receiving element is not integrally formed on the substrate on which the light emitting element is provided, it is disadvantageous in terms of downsizing and simplification of manufacturing. Further, there is a problem that the vibration mode of light emitted from the light emitting element supported by the leaf spring is easily changed by an external force.

【0008】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、従来と比べ光学上の設計が簡単であるととも
に、発光素子及び受光素子を同一基板に形成することに
より、小さな発光素子を光学的に高精度で位置合わせで
き、作業性の向上及び小型化を実現できる光偏向装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of these circumstances, and has a simpler optical design than the conventional one, and a small light emitting element can be optically formed by forming the light emitting element and the light receiving element on the same substrate. It is an object of the present invention to provide an optical deflecting device that can perform highly accurate positioning, improve workability, and realize downsizing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、同一
半導体単結晶基板から形成された、枠体部と該枠体部内
に配置されたねじり振動子と前記枠体部の両端に配置さ
れて前記ねじり振動子を支持するねじりバネを有する光
偏向装置において、前記ねじり振動子上に形成された、
ねじり振動子にねじり振動を発生させる駆動源と、前記
ねじりバネを軸とする線上に位置する前記ねじり振動子
上に形成された面発光レーザと、この面発光レーザから
の光を検出するための受光素子とを具備し、前記駆動
源,面発光レーザ及び受光素子が前記半導体単結晶基板
にモノリシックに形成されていることを特徴とする光偏
向装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a frame body formed from the same semiconductor single crystal substrate, a torsional oscillator arranged in the frame body and arranged at both ends of the frame body. In an optical deflector having a torsion spring that supports the torsion oscillator, the optical deflection device is formed on the torsion oscillator,
A drive source for generating a torsional vibration in the torsional oscillator, a surface emitting laser formed on the torsional oscillator located on a line about the torsion spring, and a light for detecting light from the surface emitting laser. An optical deflector comprising a light receiving element, wherein the drive source, the surface emitting laser and the light receiving element are monolithically formed on the semiconductor single crystal substrate.

【0010】(構成) 実施例1が対応する。前記枠体
部とは、半導体単結晶基板内に一つ以上の中空部を有し
ているという意味である。枠体部内とは中空部を形成す
る端部を示し、「両端に配置」とはねじりバネが二つ存
在することを示し、それぞれが中空部の端部と結合して
いるという意味である。例えば受光素子とともに増幅回
路を形成しても良い。
(Structure) This corresponds to the first embodiment. The frame part means that the semiconductor single crystal substrate has one or more hollow parts. The inside of the frame portion indicates an end portion forming a hollow portion, and the “arranged at both ends” indicates that there are two torsion springs, and each of them is connected to the end portion of the hollow portion. For example, an amplifier circuit may be formed together with the light receiving element.

【0011】(作用・効果) 半導体単結晶基板に受光
部と発光部と光偏向部が一体的に形成することができ、
同一基板上に制御回路を一体に形成することもでき、ま
た光軸調整などは製作時に自動的に決定され、さらに振
動子に面発光レーザが形成されているため発光中に振動
子が振動し面発光レーザを冷却することもできる。二つ
のねじりバネによって支えられた振動子は外力に強く、
モードの変化が起こらないため、安定動作が可能であ
る。これにより超小型で、容易な構成により高精度の光
偏向装置を提供することができる。
(Operation / Effect) The light receiving portion, the light emitting portion, and the light deflecting portion can be integrally formed on the semiconductor single crystal substrate,
The control circuit can be integrally formed on the same substrate, and the adjustment of the optical axis is automatically determined at the time of manufacturing.Since the surface emitting laser is formed on the vibrator, the vibrator vibrates during light emission. It is also possible to cool the surface emitting laser. The oscillator supported by two torsion springs is strong against external force,
Since the mode does not change, stable operation is possible. As a result, it is possible to provide a highly precise optical deflector with an ultra-compact and easy configuration.

【0012】本願第2の発明は、光偏向子と受光素子と
前記光偏向子下部に光射出用窓を有する第1半導体単結
晶基板と、面発光レーザを有する第2半導体単結晶基板
とが、前記面発光レーザから射出された光の光路上に前
記光偏向子を配置するようにハイブリッドに形成された
光偏向装置において、前記光偏向子と受光素子が第1半
導体単結晶基板に一体に形成され、前記光偏向子が、一
端が第1半導体単結晶基板に設けられたリニア型の駆動
源と、この駆動源と一体に形成され該駆動源の移動方向
に対して格子間隔が連続的に変化する回折格子によって
構成されていることを特徴とする光偏向装置である。
According to a second invention of the present application, a first semiconductor single crystal substrate having a light deflector, a light receiving element, a light emitting window below the light deflector, and a second semiconductor single crystal substrate having a surface emitting laser are provided. In a light deflecting device formed in a hybrid so that the light deflector is arranged on an optical path of light emitted from the surface emitting laser, the light deflector and the light receiving element are integrally formed on a first semiconductor single crystal substrate. The optical deflector is formed and has a linear type drive source, one end of which is provided on the first semiconductor single crystal substrate, and a lattice spacing which is formed integrally with the drive source and is continuous in the moving direction of the drive source. It is an optical deflecting device characterized by being configured by a diffraction grating that changes to.

【0013】(構成) 実施例1,2,3が対応する。
前記光射出用窓とは、基板内の中空部、スリット部ある
いは射出光が透過できるような材料によって形成された
部分を意味する。「ハイブリッドに形成された」とは、
二つ以上の基板を接合、接着技術によって結合させて形
成するという意味である。リニア型の駆動源とは、櫛形
の駆動源あるいは静電分布型の駆動源を意味する。
(Structure) The first, second, and third embodiments correspond.
The light emission window means a hollow portion in the substrate, a slit portion, or a portion formed of a material capable of transmitting emitted light. "Formed into a hybrid" means
This means that two or more substrates are joined and bonded together by an adhesive technique. The linear drive source means a comb drive source or an electrostatic distribution drive source.

【0014】(作用・効果) リニア型の駆動源により
回折格子が直線運動するとき、回折格子は移動方向に対
して格子間隔が連続的に変化しているため、別基板に固
定された面発光レーザからの光は回折格子を透過すると
きに偏向される角度もまた連続的に変化する。この時、
回折格子は与えられた直線運動によって射出光を連続的
に偏向できるように格子間隔を決定している。
(Operation / Effect) When the diffraction grating linearly moves by the linear drive source, the diffraction grating has a continuous grating interval with respect to the moving direction. The angle at which the light from the laser is deflected as it passes through the grating also changes continuously. This time,
The diffraction grating determines the grating interval so that the emitted light can be continuously deflected by the given linear movement.

【0015】2つの基板をハイブリッドに形成している
が、面発光レーザと光偏向子と受光素子が一体で構成さ
れているため超小型の光偏向装置が提供でき、光偏向装
置の構成要素である受光部と光偏向部を同一基板上に、
そして発光部を別の基板上に形成することにより製作上
のリスクが分散させることができ、光偏向装置を簡便か
つ安全に製作できる。
Although the two substrates are formed as a hybrid, since the surface emitting laser, the light deflector and the light receiving element are integrally formed, it is possible to provide a microminiature light deflecting device, which is a component of the light deflecting device. A light receiving part and a light deflection part on the same substrate,
By forming the light emitting portion on another substrate, the manufacturing risk can be dispersed, and the optical deflector can be manufactured easily and safely.

【0016】本願第3の発明は、光偏向子と該光偏向子
下部に光射出用窓を有する第1半導体単結晶基板と、面
発光レーザと受光素子と中空構造部を有する第2半導体
単結晶基板とが、前記面発光レーザから射出された光の
光路上に前記光偏向子を配置するようにハイブリッドに
形成された光偏向装置において、受光素子は第2半導体
単結晶基板の該光源を有する面の裏面に形成され、前記
光偏向子は第1半導体基板中の中空構造部上に形成さ
れ、前記面発光レーザからの光を反射するための反射面
を有する少なくとも一層が導電性材料で形成されたダイ
ヤフラムと、第1半導体単結晶基板上に形成され前記ダ
イヤフラム上が中空構造であるスペーサと、このスペー
サの中空構造に対応する位置に形成された電極とが、ハ
イブリッドに形成されていることを特徴とする光偏向装
置である。
A third invention of the present application is a first semiconductor single crystal substrate having a light deflector and a light emitting window below the light deflector, a second semiconductor single crystal substrate having a surface emitting laser, a light receiving element and a hollow structure portion. In a light deflecting device in which a crystal substrate and a light emitting element are hybrid-formed so that the light deflector is arranged on the optical path of the light emitted from the surface emitting laser, the light receiving element is the light source of the second semiconductor single crystal substrate. The light deflector is formed on the back surface of the surface, the light deflector is formed on the hollow structure portion in the first semiconductor substrate, and at least one layer having a reflecting surface for reflecting light from the surface emitting laser is a conductive material. The formed diaphragm, the spacer formed on the first semiconductor single crystal substrate and having a hollow structure on the diaphragm, and the electrode formed at a position corresponding to the hollow structure of the spacer are formed in a hybrid. Is an optical deflection device according to claim is.

【0017】(構成) 実施例1,2,3が対応する。
前記光射出用窓とは、基板内の中空部、スリット部ある
いは射出光が透過できるような材料によって形成された
部分を意味する。「ハイブリッドに形成された」とは、
二つ以上の基板を接合、接着技術によって結合させて形
成するという意味である。
(Structure) The first, second, and third embodiments correspond.
The light emission window means a hollow portion in the substrate, a slit portion, or a portion formed of a material capable of transmitting emitted light. "Formed into a hybrid" means
This means that two or more substrates are joined and bonded together by an adhesive technique.

【0018】(作用・効果) 2つの相対する電極に電
圧を印加することにより静電引力が発生する。この力に
よって反射面を有するダイヤフラムが変形する。その変
形量は印加する電圧によって決定され、電圧を連続的に
変化することによって光を連続的に偏向することができ
る。この構成では面発光レーザが表面に出ておらず、外
的損傷に強い構成である。
(Operation / Effect) An electrostatic attractive force is generated by applying a voltage to two opposing electrodes. This force deforms the diaphragm having the reflecting surface. The amount of deformation is determined by the applied voltage, and the light can be continuously deflected by continuously changing the voltage. In this structure, the surface emitting laser is not exposed on the surface, and the structure is resistant to external damage.

【0019】2つの基板をハイブリッドに形成している
が、面発光レーザと光偏向子と受光素子が一体で構成さ
れているため超小型の光偏向装置が提供でき、光偏向装
置の構成要素である受光部と光偏向部を同一基板上に、
そして発光部を別の基板上に形成することにより製作上
のリスクが分散させることができ、光偏向装置を簡便か
つ安全に製作できる。
Although the two substrates are formed in a hybrid manner, since the surface emitting laser, the light deflector and the light receiving element are integrally formed, it is possible to provide a microminiature light deflecting device, which is a component of the light deflecting device. A light receiving part and a light deflection part on the same substrate,
By forming the light emitting portion on another substrate, the manufacturing risk can be dispersed, and the optical deflector can be manufactured easily and safely.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。 (実施例1)図1(A),(B))を参照する。ここ
で、図1(A)は本実施例1に係る光偏向装置の斜視
図、図1(B)は図1(A)を裏から見た斜視図であ
る。図中の符号1は、夫々半導体単結晶基板としてのガ
リウム砒素基板である。この基板1から枠体部2、ねじ
りバネ31 ,32 、ねじり振動子4が形成されている。
前記ねじり振動子4は2つのねじりバネ31 ,32 によ
り支持されており、これらねじりバネ31 ,32 は夫々
前記枠体部2の両端に結合されている。前記ねじり振動
子4上には面発光レーザとしての垂直共振器型面発光レ
ーザ5が形成されており、面発光レーザ5はねじり振動
子4の両端から枠体部2に結合されたねじりバネ31
2 を軸とする線上に配置されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) Reference is made to FIGS. 1 (A) and 1 (B). Here, FIG. 1A is a perspective view of the optical deflecting device according to the first embodiment, and FIG. 1B is a perspective view of FIG. 1A viewed from the back. Reference numeral 1 in the figure is a gallium arsenide substrate as a semiconductor single crystal substrate. A frame body 2, torsion springs 3 1 and 3 2 , and a torsion oscillator 4 are formed from the substrate 1.
The torsion oscillator 4 is supported by two torsion springs 3 1 and 3 2, and the torsion springs 3 1 and 3 2 are respectively coupled to both ends of the frame body portion 2. A vertical cavity surface emitting laser 5 as a surface emitting laser is formed on the torsion oscillator 4, and the surface emitting laser 5 has a torsion spring 3 coupled to the frame 2 from both ends of the torsion oscillator 4. 1 ,
They are arranged on a line with 3 2 as the axis.

【0021】前記ねじり振動子4の縁部上には、電磁コ
イル6が周回し形成されている。前記基板1上には、面
発光レーザ5用、面発光レーザ5と電磁コイル6に夫々
共通の配線71 ,72 とコンタクトパッド81 ,82
形成されている。前記基板1上には、電磁コイル6用の
配線73 とコンタクトパッド83 が形成されている。前
記ねじり振動子4の下面には、エッチングによって加工
された放熱板9が設けられている。前記基板1には、p
−nジャンクション(受光素子)10が形成されている。
また、受光素子10のp層とn層夫々のコンタクトパッド
4 ,85 も基板1に形成されている。なお、図中の符
号12,13は、面発光レーザ5へ配線を通すためにねじり
振動子4上に成膜された絶縁膜である。
On the edge of the torsional oscillator 4, an electromagnetic coil 6 is formed so as to circulate. Wirings 7 1 and 7 2 and contact pads 8 1 and 8 2 for the surface emitting laser 5 and common to the surface emitting laser 5 and the electromagnetic coil 6 are formed on the substrate 1. A wiring 7 3 for the electromagnetic coil 6 and a contact pad 8 3 are formed on the substrate 1. A heat dissipation plate 9 processed by etching is provided on the lower surface of the torsion oscillator 4. The substrate 1 has p
A −n junction (light receiving element) 10 is formed.
Further, contact pads 8 4 and 8 5 of the p layer and the n layer of the light receiving element 10 are also formed on the substrate 1. In addition, reference numerals 12 and 13 in the drawing are insulating films formed on the torsional oscillator 4 in order to pass wiring to the surface emitting laser 5.

【0022】次に、上記構成の光偏向装置の作用を説明
する。コンタクトパッド81 から直流電流を流すことに
より、面発光レーザ5からレーザ光が射出される。ま
た、光偏向装置が基板平面に平行でねじり軸に垂直な方
向の磁界中にある時、交流電流をコンタクトパッド83
に流すことにより、ねじり振動子4は交流電流の周波数
に伴って振動する。ねじり振動子4の振動の振幅と振動
数によって出射光の偏向角と走査速度が決定される。こ
の光偏向子がバーコードリーダの読み取り部に用いられ
る場合、出射光はバーコードに反射して散乱光を発生さ
せる。その散乱光を受光素子10で受光する。そのデータ
は電流値としてコンタクトパッド84 ,85 から検出さ
れる。
Next, the operation of the optical deflector having the above structure will be described. Laser light is emitted from the surface emitting laser 5 by passing a direct current through the contact pad 8 1 . Also, when the optical deflector is in a magnetic field in a direction parallel to the substrate plane and perpendicular to the torsion axis, an alternating current is applied to the contact pad 8 3
By causing the electric current to flow through, the torsion oscillator 4 vibrates with the frequency of the alternating current. The deflection angle of the emitted light and the scanning speed are determined by the vibration amplitude and frequency of the torsional oscillator 4. When this light deflector is used in the reading section of the bar code reader, the emitted light is reflected by the bar code to generate scattered light. The scattered light is received by the light receiving element 10. The data is detected as a current value from the contact pads 8 4 and 8 5 .

【0023】したがって、上記実施例1の光偏向装置に
よれば、次のような効果がある。本実施例1では、面発
光レーザとして垂直共振器型面発光レーザ5を用いた。
垂直共振器型面発光レーザ5は、射出ビームが狭く鋭い
ため、レンズなどの光学素子が不要である。そして、ね
じりバネ31 ,32 の軸線上に面発光レーザ5を配置し
ているため、光偏向時に面発光レーザの原点が変化しな
いため光学設計が簡便になる。
Therefore, the optical deflecting device of the first embodiment has the following effects. In Example 1, the vertical cavity surface emitting laser 5 was used as the surface emitting laser.
The vertical cavity surface emitting laser 5 does not require an optical element such as a lens because the emitted beam is narrow and sharp. Since the surface emitting laser 5 is arranged on the axial lines of the torsion springs 3 1 and 3 2 , the origin of the surface emitting laser does not change when the light is deflected, which simplifies the optical design.

【0024】また、一般的な半導体レーザは端面発光型
であり基板に接合して用いなければならなかった。その
ため、面発光レーザを小さく作製してもハンドリングに
必要なサイズに切り出されるため振動子が大型化してい
た。しかし、本実施例1で示した光偏向装置はガリウム
砒素基板上に直にエピタキシャル成長させて一体に形成
したものであるため、面発光レーザ5のサイズが非常に
小さく、ねじり振動子4も小さく形成することができ
る。ねじり振動子4が二つのねじりバネ31 ,32 によ
って支持されているため、外力に対する振動変化がなく
安定動作が可能である。更に、ねじりバネ31 ,32
枠体部2も同一基板1で形成されるため、この光偏向装
置は面発光レーザ5と光偏向子と受光素子10を合わせ持
ちながら超小型で提供することができる。
Further, a general semiconductor laser is of an edge emitting type and must be used by being bonded to a substrate. Therefore, even if the surface-emitting laser is made small, it is cut out to a size necessary for handling, and thus the oscillator is large. However, since the optical deflecting device shown in the first embodiment is formed integrally on the gallium arsenide substrate by epitaxial growth directly, the surface emitting laser 5 is very small in size and the torsional oscillator 4 is also small in size. can do. Since the torsional oscillator 4 is supported by the two torsion springs 3 1 and 3 2 , there is no vibration change due to an external force and stable operation is possible. Further, since the torsion springs 3 1 and 3 2 and the frame body portion 2 are also formed on the same substrate 1, this optical deflector is provided in a very small size while having the surface emitting laser 5, the optical deflector and the light receiving element 10 together. be able to.

【0025】更に、面発光レーザの熱問題は該レーザの
連続発振を妨げてしまう。しかしながら、上記実施例1
では面発光レーザ5はねじり振動子4に形成されている
ため、発光中はねじり振動によりかなりの冷却効果が見
込める。さらに放熱板9を形成することにより、面発光
レーザ5に大電流を流すことができ、高出力の光を得る
ことができる。
Further, the thermal problem of the surface emitting laser hinders continuous oscillation of the laser. However, the above-mentioned Example 1
Since the surface emitting laser 5 is formed on the torsional oscillator 4, a considerable cooling effect can be expected due to torsional vibration during light emission. Further, by forming the heat radiating plate 9, a large current can be passed through the surface emitting laser 5, and high output light can be obtained.

【0026】なお、この実施例1の各構成は、当然、各
種の変形、変更が可能である。例えば電磁コイルの代わ
りに二つの永久磁石を配置させてもよい。この時、2つ
の永久磁石の極磁方向は反対になるように配置しなけれ
ばならない。また、前記ねじり振動子の裏面に形成した
放熱板は必ずしも必要なものではない。
It should be noted that each structure of the first embodiment can of course be variously modified and changed. For example, two permanent magnets may be arranged instead of the electromagnetic coil. At this time, the two permanent magnets must be arranged so that their polar directions are opposite to each other. Further, the heat dissipation plate formed on the back surface of the torsional vibrator is not always necessary.

【0027】(実施例2)図2、及び図3(A)〜
(D)を参照する。ここで、図2は本発明の実施例2に
係る、永久磁石をハイブリッドに形成した光偏向装置の
斜視図、図3(A)は永久磁石が接着された第1基板の
斜視図、図3(B)は図3(A)の第1基板を裏面から
見た斜視図を示す。また、図3(C)は図2の光偏向装
置の面発光レーザが形成された第2基板を裏面から見た
斜視図の斜視図、図3(D)は図3(C)の第2基板を
表面から見た斜視図を示す。更に、図2は図3(A)の
第1基板と図3(C)の第2基板が接合されて完成した
ものである。なお、図1と同部材は同符号を付して説明
を省略する。
(Embodiment 2) FIG. 2 and FIG.
Reference is made to (D). Here, FIG. 2 is a perspective view of an optical deflecting device in which a permanent magnet is hybridized according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 (A) is a perspective view of a first substrate to which a permanent magnet is bonded. 3B is a perspective view of the first substrate of FIG. 3A viewed from the back surface. 3C is a perspective view of a perspective view of the second substrate, on which the surface emitting laser of the optical deflector of FIG. 2 is formed, viewed from the back side, and FIG. 3D is a second perspective view of FIG. 3C. The perspective view which looked at the board | substrate from the surface is shown. Further, FIG. 2 is completed by joining the first substrate of FIG. 3A and the second substrate of FIG. 3C. The same members as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0028】前記第1基板21としてはシリコン基板を用
いる。前記第1基板21の振動子下部にあたる面はKOH
等を用いたエッチングにより加工され、ねじり振動子が
所定の振動角が得られる深さまで掘り下げられた加工面
22が形成されている。この加工面22は、ねじり振動子が
回動できるようにするためのものである。この加工面22
の裏面には、永久磁石23,24が接着されている。その接
着位置は磁場が効率よく働くように決定されるべきであ
り、磁束密度は永久磁石23,24の磁化方向やその形状に
よって異なる。
A silicon substrate is used as the first substrate 21. The surface of the first substrate 21 corresponding to the lower part of the vibrator is KOH.
Processed surface that has been machined by etching using, etc., and the torsional vibrator has been dug down to a depth where a prescribed vibration angle can be obtained.
22 are formed. The processing surface 22 is for allowing the torsional vibrator to rotate. This machined surface 22
Permanent magnets 23 and 24 are adhered to the back surface of the. The bonding position should be determined so that the magnetic field works efficiently, and the magnetic flux density depends on the magnetization directions of the permanent magnets 23 and 24 and their shapes.

【0029】前記第2基板25としてはガリウム砒素基板
を用いる。この第2基板25は、図3(D)の状態で図3
(A)の状態の第1基板21に接合されて光偏向装置が構
成される。この際、両基板21,25の接合には陽極接合を
用いる。つまり、ガリウム砒素基板の接着面に低融点ガ
ラスを成膜し、低融点ガラスとシリコン基板面に電圧を
印加することにより接合する。
A gallium arsenide substrate is used as the second substrate 25. This second substrate 25 is shown in FIG.
The optical deflector is configured by being bonded to the first substrate 21 in the state of (A). At this time, anodic bonding is used to bond the two substrates 21 and 25 together. That is, a low melting point glass is formed on the bonding surface of the gallium arsenide substrate, and a voltage is applied to the low melting point glass and the silicon substrate surface to bond them.

【0030】次に、上記実施例2に係る光偏向装置の作
用を説明する。永久磁石23,24をハイブリッドに形成す
る際、永久磁石23,24の位置関係と電磁コイル6との位
置関係を最適化しておく必要があり、最も効率よく作用
する磁界の形成には以下の式(1)を用いて近似的に解
析することができる。2つの磁石が形成する磁界中の磁
束密度は式(1)で表現できる。
Next, the operation of the optical deflecting device according to the second embodiment will be described. When forming the permanent magnets 23, 24 in a hybrid manner, it is necessary to optimize the positional relationship between the permanent magnets 23, 24 and the electromagnetic coil 6, and the following equation is used to form the magnetic field that works most efficiently. Approximate analysis can be performed using (1). The magnetic flux density in the magnetic field formed by the two magnets can be expressed by equation (1).

【0031】 dBy (x,y,z)=(B0 /4π)×(y−y0 )/{(x−x02 + (y−y02 +(z−z0 )}3/2 …(1) 上記式1において、B0 は残留磁束密度、πは円周率、
(x0 ,y0 ,z0 )は磁石の任意の表面位置を示し、
磁界中の任意の点(x,y,z)における磁束密度By
(x,y,z)を求める。得られた磁束密度は下記式2
で与えられる。
[0031] dB y (x, y, z ) = (B 0 / 4π) × (y-y 0) / {(x-x 0) 2 + (y-y 0) 2 + (z-z 0) } 3/2 (1) In the above formula 1, B 0 is the residual magnetic flux density, π is the circular constant,
(X 0 , y 0 , z 0 ) represents an arbitrary surface position of the magnet,
Magnetic flux density B y at any point (x, y, z) in the magnetic field
Find (x, y, z). The obtained magnetic flux density is the following formula 2
Given in.

【0032】 ψ=n・By ・L2 ・Lb ・Ic /G・Ip …(2) 上記式(2)において、nは電磁コイルの巻数、By
磁束密度、Lはねじりバネに直角な方向のねじり振動子
のサイズ、Lb はねじりバネの長手方向の長さ、Gは横
弾性係数、Ic は電磁コイルに流れる電流値、Ip は慣
性2次極モーメント、以上のパラメータより偏向角ψが
求められる。
Ψ = n · B y · L 2 · L b · I c / G · I p (2) In the above formula (2), n is the number of turns of the electromagnetic coil, B y is the magnetic flux density, and L is the twist. The size of the torsional oscillator in the direction perpendicular to the spring, L b is the length of the torsional spring in the longitudinal direction, G is the lateral elastic modulus, I c is the current value flowing in the electromagnetic coil, I p is the second polar moment of inertia, and above The deflection angle ψ is obtained from the parameter of.

【0033】以上の式によって最適化された位置に永久
磁石を配置する。またシリコン基板の加工面22の加工深
さについても偏向角ψによって決定することができる。
したがって、上記実施例2の光偏向装置によれば、次の
ような効果がある。
The permanent magnet is arranged at a position optimized by the above equation. The processing depth of the processed surface 22 of the silicon substrate can also be determined by the deflection angle ψ.
Therefore, the optical deflector according to the second embodiment has the following effects.

【0034】請求項2に示された光偏向装置は、基板平
面に平行でねじり軸に垂直な成分を有する磁界中で駆動
する電磁コイルを有していた。しかし、上記の磁界雰囲
気がすでに存在する場所で用いる以外はこの磁界を形成
するために磁石が必要であり、その構成によっては光偏
向装置そのものが大型化してしまう。本構成は永久磁石
23,24を電磁コイル6を駆動させるために最適な位置に
配置し、これをハイブリッドに形成することにより、超
小型、高性能な光偏向装置を提供することができる。
An optical deflecting device according to a second aspect of the invention has an electromagnetic coil which is driven in a magnetic field having a component parallel to the plane of the substrate and perpendicular to the torsion axis. However, a magnet is required to form this magnetic field except when used in a place where the above-mentioned magnetic field atmosphere already exists, and the optical deflecting device itself becomes large depending on its configuration. This configuration is a permanent magnet
By arranging 23 and 24 at optimum positions for driving the electromagnetic coil 6 and forming them into a hybrid, it is possible to provide an ultra-small and high-performance optical deflector.

【0035】また、更に、面発光レーザの熱問題は該レ
ーザの連続発振を妨げてしまう。しかしながら、上記実
施例1では面発光レーザ5はねじり振動子4に形成され
ているため、発光中はねじり振動によりかなりの冷却効
果が見込める。さらに放熱板9を形成することにより、
面発光レーザ5に大電流を流すことができ、高出力の光
を得ることができる。
Furthermore, the thermal problem of the surface emitting laser hinders continuous oscillation of the laser. However, since the surface emitting laser 5 is formed on the torsional oscillator 4 in the first embodiment, a considerable cooling effect can be expected due to the torsional vibration during light emission. Further, by forming the heat dissipation plate 9,
A large current can be passed through the surface emitting laser 5, and high output light can be obtained.

【0036】なお、この実施例2の各構成は、当然、各
種の変形、変更が可能である。例えば、永久磁石の代わ
りに電磁コイルを配置してもよい。この時、電磁コイル
は一つでも二つ形成してもよい。一つの場合、図4に示
すようにねじり軸に対して平行なコイル部41は永久磁石
の場合と同じ位置に形成されるように、また垂直な方向
のコイル部は振動に悪影響を及ぼすためねじり振動子よ
り離した位置に形成する。電磁コイルへの電流は振動子
に形成された電磁コイルに印加する方向と反対の方向に
流す。これにより引力と斥力が発生し、交流を印加する
ことにより振動子が回動する。
Incidentally, each structure of the second embodiment can of course be modified and changed in various ways. For example, an electromagnetic coil may be arranged instead of the permanent magnet. At this time, one or two electromagnetic coils may be formed. In one case, as shown in FIG. 4, the coil portion 41 parallel to the torsion axis is formed at the same position as in the case of the permanent magnet, and the coil portion in the vertical direction adversely affects the vibration. It is formed at a position away from the vibrator. The current to the electromagnetic coil is passed in the direction opposite to the direction applied to the electromagnetic coil formed on the vibrator. As a result, attractive force and repulsive force are generated, and the vibrator is rotated by applying an alternating current.

【0037】2つの電磁コイルを形成した場合には、周
回形成した電磁コイルの一辺を永久磁石の配置された場
所に形成する。それぞれの電磁コイルには振動子に形成
した相対するコイルと逆方向の電流を印加するものと同
方向の電流を印加するものとし、これをそれぞれの相対
するコイル群に交互に繰り返すことによってねじり振動
子を回動させる。
When two electromagnetic coils are formed, one side of the electromagnetic coil which is formed in a loop is formed at the place where the permanent magnet is arranged. Torsional vibration is applied to each electromagnetic coil by applying a current in the same direction as that of the opposite coil formed on the vibrator and by applying a current in the same direction alternately to each opposite coil group. Rotate the child.

【0038】(実施例3)図5及び図6(A)〜(D)
を参照する。ここで、図5は本発明の実施例3に係る光
偏向装置の斜視図、図6(A)は静電引力を発生させる
ための電極を二つ形成した第1基板の斜視図、図6
(B)は図6(A)の基板を裏から見た斜視図を示す。
また、図6(C)は面発光光源の形成された第2基板を
裏から見た斜視図、図6(D)は図6(C)の第2基板
を表面から見た斜視図を示す。なお、図5は図6(A)
の状態の第1基板に面と図6(C)の状態の第2基板を
接合されて完成したものである。但し、図1と同部材は
同符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3) FIGS. 5 and 6A to 6D.
Refer to. Here, FIG. 5 is a perspective view of an optical deflecting device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6A is a perspective view of a first substrate on which two electrodes for generating electrostatic attraction are formed.
FIG. 6B shows a perspective view of the substrate of FIG.
6C is a perspective view of the second substrate on which the surface-emitting light source is formed, viewed from the back side, and FIG. 6D is a perspective view of the second substrate of FIG. 6C viewed from the front side. . Note that FIG. 5 is shown in FIG.
The surface and the second substrate in the state of FIG. 6C are bonded to the first substrate in the state of FIG. However, the same members as those in FIG.

【0039】前記第1基板51としてはシリコン基板を用
いる。前記第1基板51の振動子下部にあたる面はKOH
等を用いたエッチングにより加工され、ねじり振動子が
所定の振動角が得られる深さまで掘り下げられた加工面
52が形成されている。この加工面52は、ねじり振動子が
回動できるようにするためのものである。この加工面42
には電極531 ,532 が形成されている。前記電極531
532 に相対する前記加工面52の裏面には夫々コンタクト
ホール541 ,542 が形成され、一方のコンタクトホール
541 には配線551 を介してコンタクトパッド561 が形成
され、他方のコンタクトホール542 には配線552 を介し
てコンタクトパッド562 が形成されている。
A silicon substrate is used as the first substrate 51. The surface of the first substrate 51 under the vibrator is KOH.
Processed surface that has been machined by etching using, etc., and the torsional vibrator has been dug down to a depth where a prescribed vibration angle can be obtained.
52 are formed. The processed surface 52 is for allowing the torsional oscillator to rotate. This machined surface 42
Electrodes 53 1 and 53 2 are formed on the. The electrodes 53 1 ,
Contact holes 54 1 and 54 2 are formed on the back surface of the machined surface 52 opposite to 53 2 , respectively.
The 54 first contact pads 56 1 through the wiring 55 1 is formed, the two other contact holes 54 contact pads 56 2 via a line 55 2 is formed.

【0040】前記第2基板57としてはガリウム砒素基板
を用いる。この第2基板57は、図6(D)の状態で図6
(A)の状態の第1基板51に接合されて光偏向装置が構
成される。この際、両基板51,57接合には陽極接合を用
いる。つまり、ガリウム砒素基板の接着面に低融点ガラ
スを成膜し、低融点ガラスとシリコン基板面に電圧を印
加することにより接合する。前記電極531 ,532 に相対
する位置の第2基板51裏面には、電極58 ,582
が形成されている。一方の電極581 には配線591 を介し
てコンタクトパット601 が形成され、他方の電極582
は配線592 を介してコンタクトパット602 が形成されて
いる。前記電極581 ,582 及びコンタクトパット601
602 は、第2基板57の裏面が陽極接合における接合面と
して用いられるため、熱拡散あるいはイオン注入により
基板内に形成される。
A gallium arsenide substrate is used as the second substrate 57. This second substrate 57 is shown in FIG.
The optical deflector is configured by being bonded to the first substrate 51 in the state of (A). At this time, anodic bonding is used for bonding both substrates 51 and 57. That is, a low melting point glass is formed on the bonding surface of the gallium arsenide substrate, and a voltage is applied to the low melting point glass and the silicon substrate surface to bond them. The back side second substrate 51 opposing positions on the electrodes 53 1, 53 2, electrodes 58 1, 58 2
Are formed. The one electrode 58 1 is the contact pads 60 1 through the wiring 59 1 is formed, the other electrode 58 2 contact pads 60 2 through the wiring 59 2 is formed. The electrodes 58 1 , 58 2 and the contact pad 60 1 ,
60 2 is formed in the substrate by thermal diffusion or ion implantation because the back surface of the second substrate 57 is used as a bonding surface in anodic bonding.

【0041】次に、この実施例3に係る光偏向装置の作
用を説明する。コンタクトパッド83 から直流電流を流
すことにより、面発光レーザ5からレーザ光が射出され
る。また、電極581 と電極531 に電圧を印加するかある
いは電極582 と電極532 に電圧を印加することにより、
各電極間で静電引力が発生し、ねじり振動子4は回動す
る。ねじり振動子4は各電極間に電圧を交互に印加する
ことにより振動するため、それぞれの印加時間を制御す
ることによってねじり振動子4の振動周波数が決定され
る。ねじり振動子4の振動の振幅と振動数によって出射
光の偏向角と走査速度が決定される。この光偏向子がバ
ーコードリーダの読み取り部に用いられる場合、出射光
はバーコードに反射して散乱光を発生させる。その散乱
光を受光素子10で受光する。そのデータは電流値として
コンタクトパッド84 ,85 から検出される。
Next, the operation of the optical deflector according to the third embodiment will be described. A laser beam is emitted from the surface emitting laser 5 by applying a direct current from the contact pad 8 3 . Further, by applying a voltage to the electrodes 58 1 and 53 1 or applying a voltage to the electrodes 58 2 and 53 2 ,
An electrostatic attractive force is generated between the electrodes, and the torsional oscillator 4 rotates. Since the torsional oscillator 4 vibrates by alternately applying a voltage between the electrodes, the vibration frequency of the torsional oscillator 4 is determined by controlling the application time of each. The deflection angle of the emitted light and the scanning speed are determined by the vibration amplitude and frequency of the torsional oscillator 4. When this light deflector is used in the reading section of the bar code reader, the emitted light is reflected by the bar code to generate scattered light. The scattered light is received by the light receiving element 10. The data is detected as a current value from the contact pads 8 4 and 8 5 .

【0042】したがって、上記光偏向装置によれば、次
のような効果がある。本実施例3では、発光素子として
垂直共振器型面発光レーザを用いた。垂直共振器型面発
光レーザは、射出ビームが狭く鋭いため、レンズなどの
光学素子が不要である。そして、ねじりバネ31 ,32
の軸線上に面発光レーザを配置しているため、光偏向時
に光源の原点が変化しないため光学設計が簡便になる。
一般的な半導体レーザは端面発光型であり基板に接合し
て用いなければならなかった。そのため、面発光レーザ
を小さく作製してもハンドリングに必要なサイズに切り
出されるため振動子が大型化していた。しかし、本実施
例3で示した光偏向装置はガリウム砒素上に直にエピタ
キシャル成長させて一体に形成したものであるため、面
発光レーザ5のサイズが非常に小さく、ねじり振動子4
も小さく形成することができる。また、ねじりバネ3
1 ,32 と枠体2も同一基板で形成されるため、この光
偏向装置は面発光レーザ5と光偏向子と受光素子10を合
わせ持ちながら超小型で提供することができる。
Therefore, the above optical deflector has the following effects. In Example 3, a vertical cavity surface emitting laser was used as the light emitting element. The vertical cavity surface emitting laser does not require an optical element such as a lens because the emitted beam is narrow and sharp. And the torsion springs 3 1 , 3 2
Since the surface emitting laser is arranged on the axis line of, the origin of the light source does not change when the light is deflected, which simplifies the optical design.
A general semiconductor laser is an edge-emitting type and has to be used by being bonded to a substrate. Therefore, even if the surface-emitting laser is made small, it is cut out to a size necessary for handling, and thus the oscillator is large. However, since the optical deflecting device shown in the third embodiment is formed integrally by directly epitaxially growing it on gallium arsenide, the surface emitting laser 5 has a very small size and the torsional oscillator 4 is used.
Can be formed small. Also, the torsion spring 3
Since 1 and 3 2 and the frame 2 are also formed on the same substrate, this optical deflecting device can be provided in a very small size while having the surface emitting laser 5, the optical deflector and the light receiving element 10.

【0043】なお、この変形例の各構成は、当然、各種
の変形、変更が可能である。例えば、ねじり振動子を形
成するガリウム砒素基板の面発光レーザを形成した面の
裏面にエッチングによって加工された放熱板を形成して
もよい。面発光レーザの熱問題は光源の連続発振を妨げ
てしまう。しかしながら、面発光レーザはねじり振動子
に形成されているため、発光中はねじり振動によりかな
りの冷却効果が見込める。さらに放熱板を形成すること
により、面発光型光源に大電流を流すことができ、高出
力の光を得ることができる。
Incidentally, each structure of this modification can of course be modified and changed in various ways. For example, a heat dissipation plate processed by etching may be formed on the back surface of the surface of the gallium arsenide substrate forming the torsion oscillator on which the surface emitting laser is formed. The thermal problems of surface emitting lasers prevent continuous oscillation of the light source. However, since the surface emitting laser is formed on the torsional oscillator, a considerable cooling effect can be expected due to the torsional vibration during light emission. Further, by forming a heat dissipation plate, a large current can be passed through the surface emitting light source, and high output light can be obtained.

【0044】(実施例4)図7(A),(B)及び図8
を参照する。ここで、図7(A)は本発明の実施例4に
係る光偏向装置の斜視図、図7(B)は図7(A)のね
じりバネ部分Xを拡大した図、図8はねじりバネ部の分
解図を示す。但し、図1と同部材は同符号を付して説明
を省略する。
(Embodiment 4) FIGS. 7A, 7B and 8
Refer to. Here, FIG. 7A is a perspective view of the optical deflecting device according to the fourth embodiment of the present invention, FIG. 7B is an enlarged view of the torsion spring portion X of FIG. 7A, and FIG. 8 is a torsion spring. The exploded view of a part is shown. However, the same members as those in FIG.

【0045】半導体単結晶基板としてのガリウム砒素基
板1から枠体部2,ねじりバネ711,712 、ねじり振動
子4が形成されている。前記ねじりバネ711 ,712
は、メッキ技術によって形成されたメッキ金属からなり
無電解メッキによるニッケルを用いた。ニッケルはねじ
りバネを形成するとともに、枠体部2とねじり振動子4
の結合部分にカギ形状部72を有している。面発光レーザ
5と電磁コイル6に用いられる配線の一部には、ねじり
バネ711 ,712 を形成するメッキ金属が利用されてい
る。
From the gallium arsenide substrate 1 as a semiconductor single crystal substrate, the frame body 2, the torsion springs 71 1 and 71 2 , and the torsion oscillator 4 are formed. Wherein the torsion spring 71 1, 71 2, using nickel by electroless plating made from a plating metal formed by plating techniques. Nickel forms a torsion spring, and the frame body 2 and the torsional oscillator 4
Has a key-shaped portion 72 at the connecting portion. A part of the wiring used for the surface emitting laser 5 and the electromagnetic coil 6 is made of plated metal that forms the torsion springs 71 1 and 71 2 .

【0046】電磁コイル6と面発光レーザ5のグランド
は共通としニッケルからなるねじりバネの一方を共通配
線共通のコンタクトパッドとして用いる。一方のニッケ
ルからなるねじりバネは電磁コイル6と面発光レーザ5
に電源を供給するために用いる。面発光レーザ5と比べ
大電流を必要とする電磁コイル6はねじりバネを配線と
して用い、コンタクトパッド731 まで配線741 が形成さ
れる。ねじりバネへの電気的な接続部73は、ねじりバネ
がニッケルを用いていることからハンダを用いる。一
方、面発光レーザ5への配線742 はねじりバネと電磁コ
イル上に形成した絶縁膜75上に形成されコンタクトパッ
ド732 に接続される。
The electromagnetic coil 6 and the surface emitting laser 5 have a common ground, and one of the torsion springs made of nickel is used as a contact pad for common wiring. One of the torsion springs made of nickel is an electromagnetic coil 6 and a surface emitting laser 5.
It is used to supply power to. The electromagnetic coil 6 that requires a larger current than the surface emitting laser 5 uses a torsion spring as a wiring, and the wiring 74 1 is formed up to the contact pad 73 1 . The electrical connection 73 to the torsion spring uses solder because the torsion spring uses nickel. On the other hand, the wiring 74 2 to the surface emitting laser 5 is formed on the insulating film 75 formed on the torsion spring and the electromagnetic coil and connected to the contact pad 73 2 .

【0047】次に、上記実施例4に係る光偏向装置の作
用を説明する。コンタクトパッド712 から直流電流を流
すことにより、面発光レーザ5からレーザ光が射出され
る。また、光偏向装置が基板平面に平行でねじり軸に垂
直な方向の磁界中にある時、交流電流をコンタクトパッ
ド711 に流すことにより、ねじり振動子は交流電流の周
波数に伴って振動する。振動子の振動の振幅と振動数に
よって出射光の偏向角と走査速度が決定される。この光
偏向子がバーコードリーダの読み取り部に用いられる場
合、出射光はバーコードに反射して散乱光を発生させ
る。その散乱光を受光素子10で受光する。そのデータは
電流値としてコンタクトパッド84 ,85から検出され
る。
Next, the operation of the optical deflecting device according to the fourth embodiment will be described. By passing a direct current from the contact pads 712, laser light is emitted from the surface emitting laser 5. Further, when the optical deflecting device is in the magnetic field in the direction perpendicular to the torsion axis parallel to the substrate plane, by supplying an alternating current to the contact pads 71 1, torsional vibrator vibrates with the frequency of the alternating current. The deflection angle of the emitted light and the scanning speed are determined by the vibration amplitude and frequency of the vibrator. When this light deflector is used in the reading section of the bar code reader, the emitted light is reflected by the bar code to generate scattered light. The scattered light is received by the light receiving element 10. The data is detected as a current value from the contact pads 8 4 and 8 5 .

【0048】したがって、上記実施例4に係る光偏向装
置には次のような効果がある。本実施例4では、ねじり
バネにメッキ金属であるニッケルを用いた。そのため、
ガリウム砒素基板を用いた場合に比べてねじり剛性が低
くなり、小さな力で大きく回動することができ、ニッケ
ルは破断し難く外的な衝撃による破損の可能性が低くな
る。さらに、ニッケルのねじりバネは配線として用いる
ことができプロセスを簡便にすることができる。また、
発光素子として垂直共振器型面発光レーザを用いた。垂
直共振器型面発光レーザは、射出ビームが狭く鋭いた
め、レンズなどの光学素子が不要である。そして、ねじ
りバネの軸線上に光源を配置しているため、光偏向時に
光源の原点が変化しないため光学設計が簡便になる。
Therefore, the optical deflector according to the fourth embodiment has the following effects. In Example 4, nickel, which is a plating metal, was used for the torsion spring. for that reason,
Compared with the case of using a gallium arsenide substrate, the torsional rigidity is lower, it is possible to rotate largely with a small force, and nickel is less likely to break and the possibility of damage due to external impact is lower. Further, the nickel torsion spring can be used as a wiring, and the process can be simplified. Also,
A vertical cavity surface emitting laser was used as the light emitting element. The vertical cavity surface emitting laser does not require an optical element such as a lens because the emitted beam is narrow and sharp. Since the light source is arranged on the axis of the torsion spring, the origin of the light source does not change during light deflection, which simplifies the optical design.

【0049】一般的な半導体レーザは端面発光型であり
基板に接合して用いなければならなかった。そのため、
面発光レーザを小さく作製してもハンドリングに必要な
サイズに切り出されるため振動子が大型化していた。し
かし、本実施例4で示した光偏向装置はガリウム砒素上
に直にエピタキシャル成長させて一体に形成したもので
あるため、面発光レーザのサイズが非常に小さく、ねじ
り振動子も小さく形成することができる。したがって、
メッキ金属をねじりバネとして用いることにより、同一
基板上に面発光レーザと光偏向子と受光素子を合わせ持
ちながら超小型で耐久性の高い光偏向装置を提供するこ
とができる。
A general semiconductor laser is of an edge emitting type and must be used by being bonded to a substrate. for that reason,
Even if the surface-emitting laser was made small, it was cut out to the size required for handling, and the oscillator was large. However, since the optical deflecting device shown in the fourth embodiment is formed integrally on the gallium arsenide by directly epitaxially growing it, the surface emitting laser can be very small in size and the torsional oscillator can be formed small. it can. Therefore,
By using the plated metal as the torsion spring, it is possible to provide an ultra-compact and highly durable optical deflector having a surface emitting laser, an optical deflector and a light receiving element on the same substrate.

【0050】なお、この変形例の各構成は、当然、各種
の変形、変更が可能である。例えば、ねじり振動子を形
成するガリウム砒素基板の面発光レーザを形成した面の
裏面にエッチングによって加工された放熱板を形成して
もよい。面発光レーザの熱問題は光源の連続発振を妨げ
てしまう。しかしながら、面発光レーザはねじり振動子
に形成されているため、発光中はねじり振動によりかな
りの冷却効果が見込める。さらに放熱板を形成すること
により、面発光レーザに大電流を流すことができ、高出
力の光を得ることができる。
Naturally, various modifications and changes can be made to the respective structures of this modification. For example, a heat dissipation plate processed by etching may be formed on the back surface of the surface of the gallium arsenide substrate forming the torsion oscillator on which the surface emitting laser is formed. The thermal problems of surface emitting lasers prevent continuous oscillation of the light source. However, since the surface emitting laser is formed on the torsional oscillator, a considerable cooling effect can be expected due to the torsional vibration during light emission. Further, by forming a heat dissipation plate, a large current can be passed through the surface emitting laser, and high output light can be obtained.

【0051】(実施例5)図9(A),(B)及び図10
を参照する。ここで、図9(A)は実施例5に係る光偏
向装置の斜視図、図9(B)は図9(A)のX−X線に
沿う断面図、図10は図9の光偏向装置の一構成であるア
クチュエータの説明図である。
(Embodiment 5) FIGS. 9A, 9B and 10
Refer to. Here, FIG. 9A is a perspective view of the optical deflecting device according to the fifth embodiment, FIG. 9B is a sectional view taken along line XX of FIG. 9A, and FIG. It is explanatory drawing of the actuator which is one structure of an apparatus.

【0052】本実施例5では、第1半導体単結晶基板に
はシリコン基板91を、第2半導体単結晶基板はガリウム
砒素基板92を用いる。前記シリコン基板91には静電分布
型アクチュエータ93が形成され、該アクチュエータ93と
一体に形成された回折格子94が中心部にあり、回折格子
94直下のシリコン基板91は除去されている。アクチュエ
ータ93の電極95下のシリコン基板は残し、この電極95に
よってアクチュエータ93と回折格子94を支持する。前記
回折格子94が形成された面と同一の基板面にはp−nジ
ャンクション(受光素子)96が形成されている。この受
光素子96のp層とn層夫々のコンタクトパッド971 ,97
2 は、前記基板91に形成されている。
In Example 5, a silicon substrate 91 is used as the first semiconductor single crystal substrate and a gallium arsenide substrate 92 is used as the second semiconductor single crystal substrate. A static electricity distribution type actuator 93 is formed on the silicon substrate 91, and a diffraction grating 94 integrally formed with the actuator 93 is provided at the center portion.
The silicon substrate 91 immediately below 94 has been removed. The actuator 93 and the diffraction grating 94 are supported by this electrode 95 while leaving the silicon substrate below the electrode 95 of the actuator 93. A pn junction (light receiving element) 96 is formed on the same substrate surface as the surface on which the diffraction grating 94 is formed. Contact pads 97 1 and 97 for the p layer and the n layer of the light receiving element 96, respectively
2 is formed on the substrate 91.

【0053】前記ガリウム砒素基板92には、面発光レー
ザ98が形成されている。本実施例5では面発光レーザ98
として垂直共振器型面発光レーザを用いた。また、ガリ
ウム砒素基板92は面発光レーザ98からの光がシリコン基
板91上の回折格子に入射される位置に合わせてシリコン
基板91と接合されている。接合はガリウム砒素基板に低
融点ガラスを成膜し低融点ガラスとシリコン基板との陽
極接合によって行う。前記静電分布型アクチュエータ93
は回折格子84の両側にそれぞれ位置し、この2つのアク
チュエータ93のグランド電極99は共通で用いる。電圧印
加用の電極はアクチュエータの支持部も兼ねている。面
発光レーザ98の配線 1001 , 1002 はガリウム砒素基板
に形成される。コンタクトパッド973 ,974 はシリコン
基板91との接合部分以外の場所に設けられている。前記
回折格子94及びアクチュエータ93の形成領域の下部に対
応する前記ガリウム砒素基板92の裏面には放熱板101 が
設けられている。なお、図10中の符号102 は、+側の
部材93aと−側の部材93b間に設けられた絶縁体であ
る。
A surface emitting laser 98 is formed on the gallium arsenide substrate 92. In the fifth embodiment, the surface emitting laser 98
A vertical cavity surface emitting laser was used as the device. Further, the gallium arsenide substrate 92 is bonded to the silicon substrate 91 in accordance with the position where the light from the surface emitting laser 98 is incident on the diffraction grating on the silicon substrate 91. Bonding is performed by depositing a low melting point glass on a gallium arsenide substrate and performing anodic bonding between the low melting point glass and the silicon substrate. The electrostatic distribution type actuator 93
Are located on both sides of the diffraction grating 84, and the ground electrodes 99 of these two actuators 93 are used in common. The electrode for voltage application also serves as a supporting portion of the actuator. The wirings 100 1 and 100 2 of the surface emitting laser 98 are formed on the gallium arsenide substrate. The contact pads 97 3 and 97 4 are provided at locations other than the joint with the silicon substrate 91. A heat dissipation plate 101 is provided on the back surface of the gallium arsenide substrate 92 corresponding to the lower part of the formation region of the diffraction grating 94 and the actuator 93. Note that reference numeral 102 in FIG. 10 is an insulator provided between the + side member 93a and the − side member 93b.

【0054】次に、上記実施例5に係る光偏向装置の作
用を説明する。コンタクトパッド973 から直流電流を流
すことにより、面発光レーザ98からレーザ光が射出され
る。静電分布型アクチュエータ93は波形の対向する電極
が一つのアクチュエータとなり、これが集積化されて大
きな力を発生する機構になっている。2つの電圧印加用
の電極に電圧を交互に印加することによってそれぞれの
アクチュエータ93に静電引力が発生し、収縮が起きる。
これに伴い、回折格子94はアクチュエータ93の収縮方向
に揺動される。回折格子94は揺動方向に垂直に形成され
ており、面発光レーザ98からの光を連続的に偏向できる
ように連続的に格子間隔が変化している。そのため、揺
動する回折格子94を通過する際、光は偏向され回折格子
94の揺動方向に走査される。この光偏向子がバーコード
リーダの読み取り部に用いられる場合、出射光はバーコ
ードに反射して散乱光を発生させる。その散乱光を受光
素子96で受光する。そのデータは電流値としてコンタク
トパッド871 ,872 から検出される。
Next, the operation of the optical deflecting device according to the fifth embodiment will be described. By passing a direct current from the contact pad 97 3, the laser light is emitted from the surface emitting laser 98. Electrostatic distribution type actuator 93 has a mechanism in which electrodes having opposite waveforms form one actuator and are integrated to generate a large force. By alternately applying a voltage to the two voltage application electrodes, electrostatic attraction is generated in each actuator 93, and contraction occurs.
Along with this, the diffraction grating 94 is swung in the contracting direction of the actuator 93. The diffraction grating 94 is formed perpendicularly to the swing direction, and the grating interval is continuously changed so that the light from the surface emitting laser 98 can be continuously deflected. Therefore, the light is deflected when passing through the swinging diffraction grating 94.
It is scanned in the swing direction of 94. When this light deflector is used in the reading section of the bar code reader, the emitted light is reflected by the bar code to generate scattered light. The scattered light is received by the light receiving element 96. The data is detected as a current value from the contact pads 87 1 and 87 2 .

【0055】したがって、上記実施例5に係る光偏向装
置によれば次のような効果がある。本実施例5では、発
光素子として垂直共振器型面発光レーザを用いた。垂直
共振器型面発光レーザは、射出ビームが狭く鋭いため、
レンズなどの光学素子が不要である。光偏向に回折格子
を用いているため光偏向時に光源の原点が変化しないた
め光学設計が簡便になる。
Therefore, the optical deflector according to the fifth embodiment has the following effects. In Example 5, a vertical cavity surface emitting laser was used as the light emitting element. The vertical cavity surface emitting laser has a narrow and sharp emission beam,
No optical elements such as lenses are required. Since a diffraction grating is used for light deflection, the origin of the light source does not change during light deflection, which simplifies optical design.

【0056】一般的な半導体レーザは端面発光型であり
端面を加工する際、プロセスの歩留まりを下げていた。
また、基板に接合して用いなければならなかったため位
置合わせが困難であり、そのためレーザ光源を小さく作
製してもハンドリングに必要なサイズに切り出されるた
め振動子が大型化していた。しかし、本実施例5で示し
た光偏向装置はガリウム砒素基板上に直にエピタキシャ
ル成長させて一体に形成したものであるため、面発光レ
ーザ98のサイズが非常に小さく、光偏向装置そのものを
微小化することができる。これにより、この光偏向装置
は面発光レーザ98と光偏向子と受光素子96を合わせ持ち
ながら超小型で提供することができる。
A general semiconductor laser is of an edge emitting type, and the process yield is reduced when processing the edge.
In addition, since it has to be bonded to a substrate and used, it is difficult to perform the alignment. Therefore, even if the laser light source is made small, it is cut out to a size necessary for handling, and thus the vibrator is large. However, since the optical deflecting device shown in the fifth embodiment is formed integrally by directly epitaxially growing it on the gallium arsenide substrate, the size of the surface emitting laser 98 is very small, and the optical deflecting device itself is miniaturized. can do. As a result, this optical deflecting device can be provided in an extremely small size while having the surface emitting laser 98, the optical deflector and the light receiving element 96 together.

【0057】なお、この実施例5の各構成は、当然、各
種の変形、変更が可能である。例えば静電分布型アクチ
ュエータの代わりに櫛形の静電アクチュエータを用いて
も良い。また、回折格子の代わりに蒲鉾型のレンズを用
いてもよい。
Incidentally, each structure of the fifth embodiment can of course be modified or changed in various ways. For example, a comb-shaped electrostatic actuator may be used instead of the electrostatic distribution type actuator. A kamaboko-shaped lens may be used instead of the diffraction grating.

【0058】(実施例6)図11を参照する。ここで、
第1半導体単結晶基板はシリコン基板111 を、第2半導
体単結晶基板はガリウム砒素基板112 を用いる。シリコ
ン基板111 の中空構造部上には、ダイヤフラム113 が設
けられている。このダイヤフラム113 はポリイミド膜上
にアルミニウムの蒸着膜を成膜したもので、その端部は
シリコン基板111 に結合されている。ダイヤフラム113
のアルミ薄膜に電圧を印加するための配線部とコンタク
トパッドは、シリコン基板111 に形成されている。ま
た、ポリイミドが成膜された面と同一基板面にガラス製
のスペーサ114 が接合されており、このスペーサ114 上
にSi基板115 が接合されている。このSi基板115 は
電極となるように、抵抗が低く、導電体に近い特性を持
っている。
(Embodiment 6) Referring to FIG. here,
A silicon substrate 111 is used as the first semiconductor single crystal substrate, and a gallium arsenide substrate 112 is used as the second semiconductor single crystal substrate. A diaphragm 113 is provided on the hollow structure portion of the silicon substrate 111. This diaphragm 113 is formed by depositing an aluminum vapor deposition film on a polyimide film, and its end portion is bonded to the silicon substrate 111. Diaphragm 113
A wiring portion and a contact pad for applying a voltage to the aluminum thin film are formed on the silicon substrate 111. Further, a glass spacer 114 is bonded to the same substrate surface as the surface on which the polyimide is formed, and a Si substrate 115 is bonded to the spacer 114. The Si substrate 115 has a low resistance so that it serves as an electrode and has characteristics similar to a conductor.

【0059】前記シリコン基板111 のダイヤフラム113
の形成された面の逆面に前記ガリウム砒素基板112 が接
合されており、シリコン基板111 上に形成されたダイヤ
フラムの直下にあたるガリウム砒素基板112 上にはダイ
ヤフラム中心の直下以外の位置に面発光レーザ116 が形
成され、面発光レーザ116 からの光がダイヤフラム113
で反射してガリウム砒素基板112 裏面に射出されるよう
な位置に中空構造部を形成されている。本実施例6では
面発光レーザとして垂直共振器型面発光レーザを用い
た。また、接合はガリウム砒素基板102 に低融点ガラス
を成膜し低融点ガラスとシリコン基板との陽極接合によ
って行った。
The diaphragm 113 of the silicon substrate 111
The gallium arsenide substrate 112 is bonded to the surface opposite to the surface on which the surface-emitting laser is formed. 116 is formed, and light from the surface emitting laser 116 is emitted from the diaphragm 113.
A hollow structure portion is formed at a position where it is reflected by and is emitted to the back surface of the gallium arsenide substrate 112. In Example 6, a vertical cavity surface emitting laser was used as the surface emitting laser. Further, the bonding was performed by forming a low melting point glass film on the gallium arsenide substrate 102 and performing anodic bonding between the low melting point glass and the silicon substrate.

【0060】前記ガリウム砒素基板112 の接合面の逆面
にはp−nジャンクション(受光素子)117 が形成され
ている。低抵抗のSi基板115 はどこからでも電極を取
ることができる。また、面発光レーザ116 の配線はガリ
ウム砒素基板112 に形成される。コンタクトパッドはシ
リコン基板との接合部分以外の場所に設ける。受光素子
のp層とn層それぞれのコンタクトパッドもガリウム砒
素基板に形成されている。更に、シリコン基板111 の中
空構造部の下部に相当する前記ガリウム砒素基板112 裏
面には、放熱板118 が設けられている。
A pn junction (light receiving element) 117 is formed on the surface opposite to the junction surface of the gallium arsenide substrate 112. The low resistance Si substrate 115 can take electrodes from anywhere. The wiring of the surface emitting laser 116 is formed on the gallium arsenide substrate 112. The contact pad is provided in a place other than the joint with the silicon substrate. Contact pads for the p layer and the n layer of the light receiving element are also formed on the gallium arsenide substrate. Further, a heat dissipation plate 118 is provided on the back surface of the gallium arsenide substrate 112 corresponding to the lower part of the hollow structure portion of the silicon substrate 111.

【0061】次に、上記実施例6に係る光偏向装置の作
用を説明する。直流電流を印加することにより、面発光
レーザ116 からレーザ光が射出される。ポリイミド膜上
のアルミ電極と低抵抗のSi基板115 の間に電圧を印加
することによってダイヤフラム113 は変形し、電極を兼
ねるポリイミド膜上のアルミニウムの蒸着膜は凹面鏡を
形成する。面発光レーザ116 からの光が前記蒸着膜に反
射されガリウム砒素基板112 に形成された中空構造部か
ら射出される。この時、ポリイミド膜上の前記蒸着膜と
前記Si基板115 の間の電圧をコントロールすることに
よって光の反射角を可変することができ、電圧を連続的
に変化することによって光を走査することができる。こ
の光偏向子がバーコードリーダの読み取り部に用いられ
る場合、出射光はバーコードに反射して散乱光を発生さ
せる。その散乱光を受光素子117で受光する。そのデー
タは電流値としてコンタクトパッドから検出される。
Next, the operation of the optical deflecting device according to the sixth embodiment will be described. Laser light is emitted from the surface emitting laser 116 by applying a direct current. The diaphragm 113 is deformed by applying a voltage between the aluminum electrode on the polyimide film and the low-resistance Si substrate 115, and the vapor-deposited aluminum film on the polyimide film also serving as an electrode forms a concave mirror. Light from the surface emitting laser 116 is reflected by the vapor deposition film and emitted from the hollow structure portion formed on the gallium arsenide substrate 112. At this time, the reflection angle of light can be changed by controlling the voltage between the vapor deposition film on the polyimide film and the Si substrate 115, and the light can be scanned by continuously changing the voltage. it can. When this light deflector is used in the reading section of the bar code reader, the emitted light is reflected by the bar code to generate scattered light. The scattered light is received by the light receiving element 117. The data is detected as a current value from the contact pad.

【0062】したがって、上記実施例6に係る光偏向装
置には次のような効果がある。本実施例6では、発光素
子として垂直共振器型面発光レーザを用いた。垂直共振
器型面発光レーザは、射出ビームが狭く鋭いため、レン
ズなどの光学素子が不要である。一般的な半導体レーザ
は端面発光型であり端面を加工する際、プロセスの歩留
まりを下げていた。また、基板に接合して用いなければ
ならなかったため位置合わせが困難であり、そのためレ
ーザ光源を小さく作製してもハンドリングに必要なサイ
ズに切り出されるため振動子が大型化していた。しか
し、本実施例6で示した光偏向装置はガリウム砒素基板
上に直にエピタキシャル成長させて一体に形成したもの
であるため、光源のサイズが非常に小さく、光偏向装置
そのものを微小化することができる。これにより、この
光偏向装置は面発光レーザ116 と光偏向子と受光素子11
7 を合わせ持ちながら超小型で提供することができる。
Therefore, the optical deflector according to the sixth embodiment has the following effects. In Example 6, a vertical cavity surface emitting laser was used as the light emitting element. The vertical cavity surface emitting laser does not require an optical element such as a lens because the emitted beam is narrow and sharp. A general semiconductor laser is an edge emitting type, and when processing the edge, the process yield is lowered. In addition, since it has to be bonded to a substrate and used, it is difficult to perform the alignment. Therefore, even if the laser light source is made small, it is cut out to a size necessary for handling, and thus the vibrator is large. However, since the light deflector shown in the sixth embodiment is formed integrally by directly epitaxially growing it on the gallium arsenide substrate, the size of the light source is very small, and the light deflector itself can be miniaturized. it can. As a result, this optical deflecting device includes the surface emitting laser 116, the optical deflector and the light receiving element 11.
It can be offered in an ultra-compact size while holding 7 together.

【0063】なお、この実施例6の各構成は、当然、各
種の変形、変更が可能である。例えばダイヤフラムの代
わりに板バネを用いてもよい。 (実施例7)図12参照する。本実施例7では実施例1
で用いた光偏向装置を基本とし、これを集積化したとき
の構成と作用と効果について以下に示す。
Naturally, various modifications and changes can be made to the respective structures of the sixth embodiment. For example, a leaf spring may be used instead of the diaphragm. (Embodiment 7) Referring to FIG. In the seventh embodiment, the first embodiment
Based on the optical deflecting device used in 1., the configuration, action, and effect when the device is integrated are shown below.

【0064】基板としてガリウム砒素基板121 を用いて
いる。ねじりバネに支持されたねじり振動子 1221 , 1
222 , 1223 , 1224 が四つ形成されている。それぞれ
の振動子には、駆動用の電磁コイルとねじりバネを軸と
する線上に面発光レーザ 1231 , 1232 , 1233 , 123
4 が形成されている。本実施例7では面発光レーザとし
て垂直共振器型面発光レーザを用いた。本実施例7では
ねじり振動子を四つ集積化した場合について示す。それ
ぞれの振動子に形成された電磁コイルと面発光レーザは
グランド線123 を共通化し、電磁コイルには交流を、面
発光レーザには直流を印加する。グランド用の配線123
とコンタクトパッド124 それぞれの振動子で共有し、電
源供給側の配線とコンタクトパッドはそれぞれ独立に形
成する。面発光レーザの形成された面と同一面上にp−
nジャンクション(受光素子)125 が形成されている。
受光素子125 のp層とn層それぞれのコンタクトパッド
126 ,127 もガリウム砒素基板121 に形成されている。
A gallium arsenide substrate 121 is used as the substrate. Torsional oscillator 122 1 , 1 supported by a torsion spring
22 2, 122 3, 122 4 are four forms. Each of the oscillators has a surface emitting laser 123 1 , 123 2 , 123 3 , 123 on a line centered on a driving electromagnetic coil and a torsion spring.
4 are formed. In Example 7, a vertical cavity surface emitting laser was used as the surface emitting laser. The seventh embodiment shows a case where four torsional vibrators are integrated. The electromagnetic coil formed on each oscillator and the surface emitting laser share the ground line 123, and alternating current is applied to the electromagnetic coil and direct current is applied to the surface emitting laser. Ground wiring 123
And the contact pad 124 are shared by the respective oscillators, and the wiring on the power supply side and the contact pad are formed independently. P- on the same surface as the surface emitting laser
An n-junction (light receiving element) 125 is formed.
Contact pads for p-layer and n-layer of light-receiving element 125
126 and 127 are also formed on the gallium arsenide substrate 121.

【0065】次に、この実施例7に係る光偏向装置の作
用を説明する。コンタクトパッド128 から直流電流を流
すことにより、面発光レーザからレーザ光が射出され
る。また、光偏向装置が基板平面に平行でねじり軸に垂
直な方向の磁界中にある時、交流電流をコンタクトパッ
ド129 に流すことにより、ねじり振動子は交流電流の周
波数に伴って振動する。振動子の振動の振幅と振動数に
よって出射光の偏向角と走査速度が決定される。この光
偏向子は一番左のねじり振動子 1221 からレーザが射出
され、ねじり振動子が回動を始める。ねじり振動子は左
側から時計周りに回動する。一番左のねじり振動子 122
1 が偏向終了位置に到達する直前に左から二番目のねじ
り振動子 1222 が回動を始め、一番左のねじり振動子が
偏向終了位置にレーザを射出し、短時間一番左からの光
と重複しながら回動を開始する。この操作を繰り返し左
のねじり振動子に伝えることによって見かけ上大きな偏
向角を得ることができる。ここで四つの面発光レーザの
中で光を出射するのはレーザ同士が重複する領域を除
き、常に一つである。その他の面発光レーザは光を出射
しない。この光偏向子がバーコードリーダの読み取り部
に用いられる場合、出射光はバーコードに反射して散乱
光を発生させる。その散乱光を受光素子125 で受光す
る。そのデータは電流値としてコンタクトパッド126 ,
127 から検出される。
Next, the operation of the optical deflector according to the seventh embodiment will be described. By passing a direct current from the contact pad 128, laser light is emitted from the surface emitting laser. Further, when the optical deflector is in a magnetic field in a direction parallel to the substrate plane and perpendicular to the torsion axis, by applying an alternating current to the contact pad 129, the torsion oscillator vibrates with the frequency of the alternating current. The deflection angle of the emitted light and the scanning speed are determined by the vibration amplitude and frequency of the vibrator. Laser is emitted from the leftmost torsional oscillator 122 1 to this optical deflector, and the torsional oscillator starts to rotate. The torsional oscillator rotates clockwise from the left side. Leftmost torsional vibrator 122
Just before 1 reaches the deflection end position, the second torsional vibrator 122 2 from the left starts to rotate, and the leftmost torsional vibrator emits a laser at the deflection end position, and a short time from the leftmost end. The rotation starts while overlapping with the light. By repeating this operation and transmitting it to the left torsional vibrator, an apparently large deflection angle can be obtained. Here, of the four surface-emitting lasers, only one emits light at all times except for the regions where the lasers overlap. Other surface emitting lasers do not emit light. When this light deflector is used in the reading section of the bar code reader, the emitted light is reflected by the bar code to generate scattered light. The scattered light is received by the light receiving element 125. The data is the current value of the contact pad 126,
Detected from 127.

【0066】したがって、上記実施例7に係る光偏向装
置は次のような効果がある。本実施例7は一つの光偏向
子の持つ最大偏向角以上を必要とするアプリケーション
に対応することができる。また、面発光レーザが光の出
射と停止を繰り返すため、面発光レーザに発生した熱を
放出する時間ができるため高出力型の面発光レーザを形
成することができる。また、本実施例では、発光素子と
して垂直共振器型面発光レーザを用いた。垂直共振器型
面発光レーザは、射出ビームが狭く鋭いため、レンズな
どの光学素子が不要である。そしてねじりバネの軸線上
に光源を配置しているため光偏向時に光源の原点が変化
しないため光学設計が簡便になる。
Therefore, the optical deflecting device according to the seventh embodiment has the following effects. The seventh embodiment can be applied to an application requiring a maximum deflection angle of one light deflector or more. Further, since the surface emitting laser repeatedly emits and stops the light, it is possible to give time to release the heat generated in the surface emitting laser, so that a high power type surface emitting laser can be formed. In this example, a vertical cavity surface emitting laser was used as the light emitting element. The vertical cavity surface emitting laser does not require an optical element such as a lens because the emitted beam is narrow and sharp. Since the light source is arranged on the axis of the torsion spring, the origin of the light source does not change during light deflection, which simplifies the optical design.

【0067】また、一般的な半導体レーザは端面発光型
であり基板に接合して用いなければならなかった。その
ため、面発光レーザを小さく作製してもハンドリングに
必要なサイズに切り出されるため振動子が大型化してい
た。しかし、本実施例7で示した光偏向装置はガリウム
砒素基板上に直にエピタキシャル成長させて一体に形成
したものであるため、面発光レーザのサイズが非常に小
さく、ねじり振動子も小さく形成することができる。ま
た、ねじりバネと枠体部も同一基板で形成されるため、
この光偏向装置は光源と大偏向角を有する光偏向子と受
光素子を合わせ持ちながら超小型で提供することができ
る。
Further, a general semiconductor laser is of an edge emitting type and must be used by being bonded to a substrate. Therefore, even if the surface-emitting laser is made small, it is cut out to a size necessary for handling, and thus the oscillator is large. However, since the optical deflecting device shown in the seventh embodiment is formed integrally by directly epitaxially growing it on the gallium arsenide substrate, the size of the surface emitting laser is very small and the torsional oscillator is also small. You can Also, since the torsion spring and the frame body are also formed on the same substrate,
This optical deflector can be provided in a very small size while having a light source, an optical deflector having a large deflection angle, and a light receiving element.

【0068】なお、この実施例7の各構成は、当然、各
種の変形、変更が可能である。例えば電磁コイルの代わ
りに二つの永久磁石を配置させてもよい。この時、2つ
の永久磁石の極磁方向は反対になるように配置しなけれ
ばならない。また、ねじり振動子を形成するガリウム砒
素基板の面発光型光源を形成した面の裏面にエッチング
によって加工された放熱板を形成しても良い。面発光型
光源の熱問題は光源の連続発振を妨げてしまう。しかし
ながら、面発光型光源はねじり振動子に形成されている
ため、発光中はねじり振動によりかなりの冷却効果が見
込める。さらに放熱板を形成することにより、面発光型
光源に大電流を流すことができ、高出力の光を得ること
ができる。
The various structures of the seventh embodiment can of course be modified and changed in various ways. For example, two permanent magnets may be arranged instead of the electromagnetic coil. At this time, the two permanent magnets must be arranged so that their polar directions are opposite to each other. Further, a heat dissipation plate processed by etching may be formed on the back surface of the surface of the gallium arsenide substrate forming the torsional vibrator on which the surface emitting light source is formed. The heat problem of the surface emitting light source prevents continuous oscillation of the light source. However, since the surface-emitting light source is formed on the torsional oscillator, a considerable cooling effect can be expected due to torsional vibration during light emission. Further, by forming a heat dissipation plate, a large current can be passed through the surface emitting light source, and high output light can be obtained.

【0069】以上、実施例に基づいて説明してきたが、
本明細書には以下の発明が含まれる。 1.同一半導体単結晶基板から形成された、枠体部と該
枠体部内に配置されたねじり振動子と前記枠体部の両端
に配置されて前記ねじり振動子を支持するねじりバネを
有する光偏向装置において、前記ねじり振動子上に形成
された、ねじり振動子にねじり振動を発生させる駆動源
と、前記ねじりバネを軸とする線上に位置する前記ねじ
り振動子上に形成された面発光レーザと、この面発光レ
ーザからの光を検出するための受光素子とを具備し、前
記駆動源,面発光レーザ及び受光素子が前記半導体単結
晶基板にモノリシックに形成されていることを特徴とす
る光偏向装置。
The above description is based on the embodiment,
The present invention includes the following inventions. 1. An optical deflecting device having a frame body formed from the same semiconductor single crystal substrate, a torsion oscillator arranged in the frame body, and a torsion spring arranged at both ends of the frame body to support the torsion oscillator. In, a drive source formed on the torsional oscillator, for generating a torsional vibration in the torsional oscillator, and a surface emitting laser formed on the torsional oscillator located on a line about the torsion spring, An optical deflector comprising a light receiving element for detecting light from the surface emitting laser, wherein the drive source, the surface emitting laser and the light receiving element are monolithically formed on the semiconductor single crystal substrate. .

【0070】(構成) 実施例1に対応する。なお、枠
体部とは、半導体単結晶基板内に一つ以上の中空部を有
しているという意味である。枠体部内とは中空部を形成
する端部を示し、「両端に配置されて」とはねじりバネ
が二つ存在することを示し、それぞれが中空部の端部と
結合しているという意味である。例えば受光素子ととも
に増幅回路を形成しても良い。
(Structure) This corresponds to the first embodiment. The frame portion means that the semiconductor single crystal substrate has one or more hollow portions. The inside of the frame portion indicates the end portion forming the hollow portion, and "disposed at both ends" indicates that there are two torsion springs, and each of them is connected to the end portion of the hollow portion. is there. For example, an amplifier circuit may be formed together with the light receiving element.

【0071】(作用・効果) 半導体単結晶基板に受光
部と発光部と光偏向部が一体的に形成することができ、
同一基板上に制御回路を一体に形成することもでき、ま
た光軸調整などは製作時に自動的に決定され、さらに振
動子に面発光レーザが形成されているため、発光中に振
動子が振動し面発光レーザを冷却することもできる。二
つのねじりバネによって支えられた振動子は外力に強
く、モードの変化が起こらないため、安定動作が可能で
ある。これにより超小型で、容易な構成により高精度の
光偏向装置を提供することができる。
(Operation / Effect) The light receiving portion, the light emitting portion, and the light deflecting portion can be integrally formed on the semiconductor single crystal substrate,
The control circuit can be integrally formed on the same substrate, and the optical axis adjustment is automatically determined at the time of manufacturing, and since the surface emitting laser is formed on the oscillator, the oscillator vibrates during light emission. The surface emitting laser can also be cooled. The oscillator supported by the two torsion springs is strong against external force and does not change modes, so stable operation is possible. As a result, it is possible to provide a highly precise optical deflector with an ultra-compact and easy configuration.

【0072】2.前記1.の光偏向装置において、ねじ
り振動用の駆動源は基板平面に平行でねじり軸に垂直な
方向の磁界中で駆動する該振動子の外周近傍で周回、形
成された電磁コイルであることを特徴とした光偏向装
置。
2. 1. In the optical deflector, the driving source for torsional vibration is an electromagnetic coil formed around the outer periphery of the oscillator which is driven in a magnetic field in a direction parallel to the substrate plane and perpendicular to the torsion axis. Optical deflector.

【0073】(構成) 実施例1に対応する。 (作用・効果) ねじり振動子の外周近傍で電磁コイル
を形成し、そのコイルに交流電流を流すことによりねじ
り振動子に平行でねじり軸に垂直な方向の磁界が発生
し、半導体単結晶基板に平行でねじり軸に垂直な方向の
磁界中でねじり振動子は磁界同士の斥力と引力によって
回動することができる。また、電磁コイルは一体に形成
することができ超小型で、容易な構成により高精度の光
偏向装置を提供することができる。
(Structure) This corresponds to the first embodiment. (Operation / effect) By forming an electromagnetic coil near the outer circumference of the torsional oscillator and applying an alternating current to the coil, a magnetic field is generated in the direction parallel to the torsional oscillator and perpendicular to the torsion axis, and the semiconductor single crystal substrate In a magnetic field parallel to and perpendicular to the torsion axis, the torsion oscillator can rotate by the repulsive force and attractive force of the magnetic fields. In addition, the electromagnetic coil can be integrally formed, is extremely small, and can provide a highly accurate optical deflector with an easy configuration.

【0074】3.前記2.の光偏向装置において、永久
磁石が固設された基板と前記半導体単結晶基板とがハイ
ブリッドに形成されたことを特徴とする光偏向装置。 (構成) 実施例2に対応する。なお、「ハイブリッド
に形成された」とは、二つ以上の基板を接合、接着技術
によって結合させて形成するという意味である。
3. 2. 2. The optical deflector according to claim 1, wherein the substrate on which a permanent magnet is fixedly mounted and the semiconductor single crystal substrate are hybridly formed. (Structure) Corresponding to the second embodiment. The term “hybridized” means that two or more substrates are joined and bonded together by an adhesion technique.

【0075】(作用・効果) 電磁コイルに交流電流を
流すことによりねじり振動子に平行でねじり軸に垂直な
方向に発生した磁界との間に引力と斥力を発生させる様
な位置に永久磁石が配置されるように、半導体単結晶基
板と永久磁石が固設された基板を接合することで、超小
型で、容易な構成により高精度の光偏向装置を提供する
ことができる。
(Operation / Effect) The permanent magnet is placed at a position where an attractive force and a repulsive force are generated between the magnetic field generated in the direction parallel to the torsional vibrator and perpendicular to the torsional axis by passing an alternating current through the electromagnetic coil. By bonding the semiconductor single crystal substrate and the substrate on which the permanent magnets are fixed so as to be arranged, it is possible to provide a highly precise optical deflector with an ultra-compact and easy configuration.

【0076】4.前記1.の光偏向装置において、裏面
に該ねじりバネを軸として2分割された2つの電極が形
成された該振動子を有する前記半導体単結晶基板と、2
つの電極が形成された基板とが、該振動子の電極と該基
板の電極が相対する位置でハイブリッドに形成されたこ
とを特徴とした光偏向装置。
4. 1. In the optical deflector, the semiconductor single crystal substrate having the vibrator, on the back surface of which the two electrodes divided into two with the torsion spring as an axis are formed;
An optical deflecting device, characterized in that a substrate having two electrodes formed thereon is hybridized at a position where the electrode of the vibrator and the electrode of the substrate face each other.

【0077】(構成) 実施例3に対応する。 (作用・効果) 二つの相対する電極がコンデンサを形
成しており、一方に電圧を印加すると静電引力が発生し
ねじりバネは電圧が印加された電極に回動する。これを
交互に繰り返すことによって振動子に振動を与えること
ができる。この構成は形成が容易であるため電磁力を用
いた方法よりさらに小型の光偏向装置を提供することが
できる。
(Structure) This corresponds to the third embodiment. (Operation / Effect) Two opposing electrodes form a capacitor, and when a voltage is applied to one of them, an electrostatic attractive force is generated and the torsion spring rotates to the electrode to which the voltage is applied. By repeating this alternately, vibration can be given to the vibrator. Since this configuration is easy to form, it is possible to provide a light deflection device that is smaller than the method using electromagnetic force.

【0078】5.前記1.の光偏向装置において、半導
体単結晶基板が化合物半導体単結晶基板であることを特
徴とする光偏向装置。 (構成) 実施例1,2,3に対応する。
5. 1. 2. The optical deflector according to claim 1, wherein the semiconductor single crystal substrate is a compound semiconductor single crystal substrate. (Structure) This corresponds to the first, second, and third embodiments.

【0079】(作用・効果) 面発光レーザはガリウム
砒素基板上にエピタキシャル成長されたものを用いるの
が一般的である。また、ガリウム砒素基板上にp−nジ
ャンクションを用いた受光素子を形成することもでき、
基板の加工が行えることは言うまでもない。
(Function / Effect) As the surface emitting laser, it is general to use a surface emitting laser epitaxially grown on a gallium arsenide substrate. Further, it is also possible to form a light receiving element using a pn junction on a gallium arsenide substrate,
It goes without saying that the substrate can be processed.

【0080】6.前記5.の光偏向装置において、ねじ
りバネがメッキ金属により形成され、前記枠体部と前記
振動子との接続部で該メッキ金属がカギ形状を有するこ
とを特徴とする光偏向装置。
6. 5. 2. The optical deflector according to claim 2, wherein the torsion spring is formed of plated metal, and the plated metal has a key shape at a connecting portion between the frame body portion and the vibrator.

【0081】(構成) 実施例1,2,3,4に対応す
る。なお、メッキ金属は電気メッキあるいは無電解メッ
キによって形成された金属材料を意味する。 (作用・効果) ねじりバネはねじり剛性が低く、靱性
の高い材料が望まれる。しかし、半導体単結晶基板は剛
性が高く、脆性な材料であるためねじりバネには不向き
な材料である。金属でねじりバネを構成すれば、剛性が
低く、脆性破壊が生じにくい。そのため、小さな駆動力
で振動子が回動することができ、外力による破損が生じ
にくい。また、半導体基板との結合部をカギ状にするこ
とにより、ねじりバネを外れにくくすることができる。
(Structure) This corresponds to the first, second, third, and fourth embodiments. The plated metal means a metal material formed by electroplating or electroless plating. (Operation / Effect) For the torsion spring, a material having low torsional rigidity and high toughness is desired. However, since the semiconductor single crystal substrate has high rigidity and is a brittle material, it is not suitable for a torsion spring. If the torsion spring is made of metal, the rigidity is low and brittle fracture is unlikely to occur. Therefore, the vibrator can be rotated with a small driving force, and damage due to an external force is unlikely to occur. In addition, the torsion spring can be made hard to come off by forming the connecting portion with the semiconductor substrate into a hook shape.

【0082】7.光偏向子と受光素子と前記光偏向子下
部に光射出用窓を有する第1半導体単結晶基板と、面発
光レーザを有する第2半導体単結晶基板とが、前記面発
光レーザから射出された光の光路上に前記光偏向子を配
置するようにハイブリッドに形成された光偏向装置にお
いて、前記光偏向子と受光素子が第1半導体単結晶基板
に一体に形成され、前記光偏向子が、一端が第1半導体
単結晶基板に設けられたリニア型の駆動源と、この駆動
源と一体に形成され該駆動源の移動方向に対して格子間
隔が連続的に変化する回折格子によって構成されている
ことを特徴とする光偏向装置。
7. Light emitted from the surface emitting laser includes a light deflector, a light receiving element, a first semiconductor single crystal substrate having a light emitting window below the light deflector, and a second semiconductor single crystal substrate having a surface emitting laser. In a light deflecting device formed as a hybrid so that the light deflector is arranged on the optical path of the optical deflector, the light deflector and the light receiving element are integrally formed on a first semiconductor single crystal substrate, and the light deflector is Is composed of a linear drive source provided on the first semiconductor single crystal substrate, and a diffraction grating formed integrally with the drive source and having a grating spacing continuously changing in the moving direction of the drive source. An optical deflection device characterized by the above.

【0083】(構成) 実施例1,2,3に対応する。
なお、光射出用窓とは基板内の中空部、スリット部ある
いは射出光が透過できるような材料によって形成された
部分を意味する。「ハイブリッドに形成された」とは、
二つ以上の基板を接合、接着技術によって結合させて形
成するという意味である。リニア型の駆動源とは櫛形の
駆動源あるいは静電分布型の駆動源を意味する。
(Structure) This corresponds to the first, second, and third embodiments.
The light emission window means a hollow portion in the substrate, a slit portion, or a portion formed of a material capable of transmitting emitted light. "Formed into a hybrid" means
This means that two or more substrates are joined and bonded together by an adhesive technique. The linear drive source means a comb drive source or an electrostatic distribution drive source.

【0084】(作用・効果) リニア型の駆動源により
回折格子が直線運動するとき、回折格子は移動方向に対
して格子間隔が連続的に変化しているため、別基板に固
定された光源からの光は回折格子を透過するときに偏向
される角度もまた連続的に変化する。この時、回折格子
は与えられた直線運動によって射出光を連続的に偏向で
きるように格子間隔を決定している。
(Operation / Effect) When the diffraction grating moves linearly by the linear type driving source, the diffraction grating continuously changes the grating interval with respect to the moving direction. Therefore, from the light source fixed to another substrate, The angle of deflection of the light of when the light passes through the diffraction grating also changes continuously. At this time, the diffraction grating determines the grating interval so that the emitted light can be continuously deflected by the given linear movement.

【0085】2つの基板をハイブリッドに形成している
が、面発光レーザと光偏向子と受光素子が一体で構成さ
れているため超小型の光偏向装置が提供でき、光偏向装
置の構成要素を受光部と光偏向部を同一基板上に、そし
て発光部を別の基板上に形成することにより製作上のリ
スクが分散させることができ、光偏向装置を簡便かつ安
全に製作できる。
Although the two substrates are formed as a hybrid, since the surface emitting laser, the light deflector and the light receiving element are integrally formed, it is possible to provide an ultra-small light deflecting device. By forming the light receiving portion and the light deflecting portion on the same substrate and the light emitting portion on another substrate, the manufacturing risk can be dispersed, and the light deflecting device can be simply and safely manufactured.

【0086】8.光偏向子と該光偏向子下部に光射出用
窓を有する第1半導体単結晶基板と、面発光レーザと受
光素子と中空構造部を有する第2半導体単結晶基板と
が、前記面発光レーザから射出された光の光路上に前記
光偏向子を配置するようにハイブリッドに形成された光
偏向装置において、受光素子は第2半導体単結晶基板の
該光源を有する面の裏面に形成され、前記光偏向子は第
1半導体基板中の中空構造部上に形成され、前記面発光
レーザからの光を反射するための反射面を有する少なく
とも一層が導電性材料で形成されたダイヤフラムと、第
1半導体単結晶基板上に形成され前記ダイヤフラム上が
中空構造であるスペーサと、このスペーサの中空構造に
対応する位置に形成された電極とが、ハイブリッドに形
成されていることを特徴とする光偏向装置。
8. A first semiconductor single crystal substrate having a light deflector and a light emitting window below the light deflector, and a second semiconductor single crystal substrate having a surface emitting laser, a light receiving element, and a hollow structure portion are provided from the surface emitting laser. In a light deflecting device formed in a hybrid so as to arrange the light deflector on an optical path of emitted light, a light receiving element is formed on a back surface of a surface of the second semiconductor single crystal substrate having the light source, The deflector is formed on a hollow structure portion in the first semiconductor substrate, and has a diaphragm having at least one layer having a reflecting surface for reflecting light from the surface emitting laser and made of a conductive material, and a first semiconductor unit. Optical deflection characterized in that a spacer formed on a crystal substrate and having a hollow structure on the diaphragm and an electrode formed at a position corresponding to the hollow structure of the spacer are formed in a hybrid manner. Location.

【0087】(構成) 実施例1,2,3に対応する。
なお、光射出用窓とは、基板内の中空部、スリット部あ
るいは射出光が透過できるような材料によって形成され
た部分を意味する。「ハイブリッドに形成された」と
は、二つ以上の基板を接合、接着技術によって結合させ
て形成するという意味である。
(Structure) This corresponds to the first, second, and third embodiments.
The light emission window means a hollow portion in the substrate, a slit portion, or a portion formed of a material capable of transmitting emitted light. The term “hybridized” means that two or more substrates are joined and bonded together by an adhesive technique.

【0088】(作用・効果) 2つの相対する電極に電
圧を印加することにより静電引力が発生する。この力に
よって反射面を有するダイヤフラムが変形する。その変
形量は印加する電圧によって決定され、電圧を連続的に
変化することによって光を連続的に偏向することができ
る。この構成では光面発光レーザが表面に出ておらず、
外的損傷に強い構成である。
(Operation / Effect) An electrostatic attractive force is generated by applying a voltage to two opposing electrodes. This force deforms the diaphragm having the reflecting surface. The amount of deformation is determined by the applied voltage, and the light can be continuously deflected by continuously changing the voltage. In this configuration, the surface emitting laser does not appear on the surface,
The structure is strong against external damage.

【0089】2つの基板をハイブリッドに形成している
が、面発光レーザと光偏向子と受光素子が一体で構成さ
れているため超小型の光偏向装置が提供でき、光偏向装
置の構成要素を受光部と光偏向部を同一基板上に、そし
て発光部を別の基板上に形成することにより製作上のリ
スクが分散させることができ、光偏向装置を簡便かつ安
全に製作できる。
Although the two substrates are formed as a hybrid, since the surface emitting laser, the light deflector and the light receiving element are integrally formed, it is possible to provide a microminiature light deflecting device, and By forming the light receiving portion and the light deflecting portion on the same substrate and the light emitting portion on another substrate, the manufacturing risk can be dispersed, and the light deflecting device can be simply and safely manufactured.

【0090】9.前記7.の光偏向装置において、前記
ダイヤフラムがポリイミド膜と金属薄膜からなることを
特徴とする光偏向装置。 (構成) 実施例1,2,3に対応する。
9. 7. 2. The optical deflector according to claim 1, wherein the diaphragm comprises a polyimide film and a metal thin film. (Structure) This corresponds to the first, second, and third embodiments.

【0091】(作用・効果) ポリイミドのように剛性
の低い材料を用いたダイヤフラムは変形に要する静電引
力や電圧値を小さくすることができる。また、ポリイミ
ドは耐薬品性に優れているため製作上の利点も大きい。
しかし、ポリイミドは絶縁性であり、ポリイミドと金属
との密着性がよいことから、金属を表面に成膜し、これ
を電極として用いる。
(Operation / Effect) A diaphragm made of a material having low rigidity such as polyimide can reduce electrostatic attraction force and voltage value required for deformation. Further, since polyimide has excellent chemical resistance, it has great manufacturing advantages.
However, since polyimide is insulative and the adhesion between polyimide and metal is good, a metal is formed on the surface and this is used as an electrode.

【0092】ダイヤフラムにポリイミド膜と金属薄膜の
多層膜を用いることにより、小さな電圧で大きな偏向角
を得ることができ、省電力化された光偏向装置を提供す
ることができる。
By using a multilayer film of a polyimide film and a metal thin film for the diaphragm, a large deflection angle can be obtained with a small voltage, and a power-saving optical deflecting device can be provided.

【0093】10.前記1.、前記7.及び前記8.記
載の光偏向装置において、前記面発光型光源が形成され
た半導体単結晶基板の該光源下部の基板に放熱板を形成
したことを特徴とする光偏向装置。
10. 1. And 7. And the above 8. The optical deflector according to claim 1, wherein a heat dissipation plate is formed on a substrate below the light source of the semiconductor single crystal substrate on which the surface-emitting light source is formed.

【0094】(構成) 実施例1,2,3に対応する。 (作用・効果) 半導体単結晶基板の面発光レーザ下部
の基板に放熱板は面発光レーザが発生する熱を放出し、
面発光レーザを冷却するために用いる。面発光レーザは
自ら発生する熱により連続発振できなくなる場合があ
る。この問題は光源直下に放熱板を形成することによっ
て解決することができ、面発光レーザが常に安定した連
続発振を行える光偏向装置を提供する。
(Structure) This corresponds to the first, second, and third embodiments. (Operation / Effect) The heat dissipation plate radiates heat generated by the surface emitting laser on the substrate below the surface emitting laser of the semiconductor single crystal substrate,
Used for cooling the surface emitting laser. The surface emitting laser may not be able to continuously oscillate due to heat generated by itself. This problem can be solved by forming a heat dissipation plate directly below the light source, and an optical deflecting device that can constantly and continuously oscillate a surface emitting laser is provided.

【0095】11.前記1.、前記7.及び前記8.記
載の光偏向装置において、前記面発光型光源を一列に複
数形成し、それぞれの該光偏向子は偏向開始位置が異な
り、隣り合う光偏向子同士は偏向終了位置と偏向開始位
置が重複し、全体として大きな偏向角が得られることを
特徴とする光偏向装置。
11. 1. And 7. And the above 8. In the optical deflecting device according to the description, a plurality of the surface-emitting light sources are formed in a line, each of the optical deflectors has a different deflection start position, and adjacent light deflectors have the deflection end position and the deflection start position overlapping with each other. An optical deflector having a large deflection angle as a whole.

【0096】(構成) 実施例1,2,3に対応する。
これは光偏向装置をバーコードスキャナに用いることを
前提とする。 (作用・効果) 光源を有する光偏向子はバーコードに
比べて非常に小さい。そのため、バーコードの長手方向
に直角な方向に複数配置する。この時、隣り合う光偏向
子は偏向終了位置と偏向開始位置が少しだけ重複するよ
うに配置する。光偏向子によって偏向終了位置付近まで
光が偏向するのと同時に隣り合う光偏向子が偏向開始位
置に光を照射し、偏向を開始する。これを複数の光偏向
子が協調して連続的に行う。
(Structure) This corresponds to the first, second, and third embodiments.
This presupposes that the light deflection device is used in a bar code scanner. (Operation / Effect) A light deflector having a light source is much smaller than a bar code. Therefore, a plurality of barcodes are arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction. At this time, the adjacent light deflectors are arranged so that the deflection end position and the deflection start position slightly overlap each other. The light is deflected by the light deflector to the vicinity of the deflection end position, and at the same time, the adjacent light deflector irradiates the light to the deflection start position and starts the deflection. This is performed continuously by a plurality of light deflectors cooperating with each other.

【0097】この構成は偏向角を大きく設定できない光
偏向子を用いても見かけ上大きな偏向角を得ることがで
きる。また、一回の光偏向は複数の面発光レーザを用い
て行われるため、それぞれの面発光レーザはパルス的に
発光することになり、面発光レーザの冷却にも大きく寄
与する。したがって、大きな偏向角が得られ面発光レー
ザの安定した光偏向装置が提供できる。
With this configuration, it is possible to obtain a large deflection angle even if an optical deflector that cannot set a large deflection angle is used. Further, since the light is deflected once by using a plurality of surface emitting lasers, each surface emitting laser emits light in a pulsed manner, which greatly contributes to the cooling of the surface emitting lasers. Therefore, it is possible to provide a stable light deflecting device for a surface emitting laser that can obtain a large deflection angle.

【0098】[0098]

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、従来
と比べ光学上の設計が簡単であるとともに、発光素子及
び受光素子を同一基板に形成することにより、小さな発
光素子を光学的に高精度で位置合わせでき、作業性の向
上及び小型化を実現できる光偏向装置を提供できる。
As described in detail above, according to the present invention, the optical design is simpler than the conventional one, and the light emitting element and the light receiving element are formed on the same substrate, so that a small light emitting element can be optically used. It is possible to provide an optical deflecting device that can perform positioning with high accuracy, improve workability, and realize downsizing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は本発明の実施例1に係る光偏向装置の説
明図で、図1(A)は斜視図、図1(B)は図1(A)
を裏から見た斜視図。
1A and 1B are explanatory views of an optical deflecting device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1A is a perspective view, and FIG. 1B is FIG. 1A.
The perspective view seen from the back.

【図2】図2は本発明の実施例2に係る光偏向装置の説
明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical deflecting device according to a second embodiment of the invention.

【図3】図3(A)は本発明の実施例2に係る光偏向装
置の一構成である第1基板の斜視図、図3(B)は図3
(A)の第1基板を裏面から見た斜視図、図3(C)は
光偏向装置の一構成である第2基板を裏面から見た斜視
図、図3(D)は図3(C)の第2基板を表面側から見
た斜視図。
3A is a perspective view of a first substrate which is one configuration of an optical deflecting device according to a second embodiment of the invention, and FIG. 3B is FIG.
FIG. 3C is a perspective view of the first substrate of FIG. 3A seen from the back side, FIG. 3C is a perspective view of the second substrate which is one configuration of the optical deflector seen from the back side, and FIG. 3 is a perspective view of the second substrate viewed from the front side.

【図4】図4は実施例2に係る光偏向装置に係る第2基
板の変型例を示す斜視図。
FIG. 4 is a perspective view showing a modified example of the second substrate of the optical deflecting device according to the second embodiment.

【図5】図5は本発明の実施例3に係る光偏向装置の説
明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an optical deflecting device according to a third embodiment of the invention.

【図6】図6は本発明の実施例3に係る光偏向装置の説
明図で、図6(A)は同光偏向装置の一構成である第1
基板の斜視図、図6(B)は図6(A)の第1基板を裏
面から見た斜視図、図6(C)は光偏向装置の一構成で
ある第2基板を裏面から見た斜視図、図6(D)は図6
(C)の第2基板を表面側から見た斜視図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an optical deflecting device according to a third embodiment of the invention, and FIG. 6A shows one configuration of the optical deflecting device.
6B is a perspective view of the first substrate of FIG. 6A viewed from the back side, and FIG. 6C is a back view of the second substrate which is one configuration of the optical deflector. FIG. 6 is a perspective view and FIG.
The perspective view which looked at the 2nd board of (C) from the surface side.

【図7】図7は本発明の実施例4に係る光偏向装置の説
明図で、図7(A)は斜視図、図7(B)は図7(A)
の光偏向装置の一構成であるねじりバネ部の拡大図。
7A and 7B are explanatory views of an optical deflecting device according to a fourth embodiment of the invention, FIG. 7A is a perspective view, and FIG. 7B is FIG. 7A.
FIG. 3 is an enlarged view of a torsion spring portion which is a configuration of the optical deflector of FIG.

【図8】図8は図7(B)のねじりバネ部の分解図。FIG. 8 is an exploded view of the torsion spring portion of FIG. 7 (B).

【図9】図9は本発明の実施例5に係る光偏向装置の説
明図で、図9(A)は斜視図、図9(B)は図9(A)
のX−X線に沿う断面図。
9A and 9B are explanatory views of an optical deflecting device according to a fifth embodiment of the invention. FIG. 9A is a perspective view and FIG. 9B is FIG. 9A.
Sectional view taken along line XX of FIG.

【図10】図10は図9の光偏向装置の一構成であるアク
チュエータの説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram of an actuator which is one configuration of the optical deflector of FIG.

【図11】図11は本発明の実施例6に係る光偏向装置の
斜視図。
FIG. 11 is a perspective view of an optical deflecting device according to a sixth embodiment of the invention.

【図12】図12は本発明の実施例7に係る光偏向装置の
斜視図。
FIG. 12 is a perspective view of an optical deflecting device according to a seventh embodiment of the invention.

【図13】図13は従来の光偏向装置の斜視図。FIG. 13 is a perspective view of a conventional light deflector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,92,112 ,121 …ガリウム砒素基板、2…枠体部、
1 ,32 ,711 ,712 …ねじりバネ、4, 1221 〜 1
244 …ねじり振動子、5,98,116 , 1231 〜 1244
面発光レーザ、6…電磁コイル、71 ,72 ,741 ,74
2 …配線、81 ,82 、711 ,712 …コンタクトパッ
ド、9,101 ,118 …放熱板、 10,96…受光素子、2
1,51…第1基板、 22,52…加工面、23,24
…永久磁石、 25,57…第2基板、531 ,53
2 ,581 ,582 ,95…電極、541 ,542 ,561 ,562
571 ,572 ,971 ,972 ,123 ,124 ,128 ,129…コ
ンタクトパッド、551 ,552 ,591 ,592 ,901 ,902
…配線、72…カギ形状部、 73…接続部、9
1,111 ,115 …シリコン基板、93…静電分布型アクチ
ュエータ、94…回折格子、 99…グランド
電極、113 …ダイヤフラム、 114 …スペーサ。
1, 92, 112, 121 ... Gallium arsenide substrate, 2 ... Frame part,
3 1 , 3 2 , 71 1 , 71 2 ... Torsion spring, 4, 122 1 ~ 1
24 4 … Torsional vibrator, 5, 98, 116, 123 1 to 124 4
Surface emitting laser, 6 ... electromagnetic coil, 7 1 , 7 2 , 74 1 , 74
2 ... Wiring, 8 1 , 8 2 , 71 1 , 71 2 ... Contact pad, 9, 101, 118 ... Heat sink, 10, 96 ... Light receiving element, 2
1,51 ... First substrate, 22,52 ... Processed surface, 23,24
… Permanent magnets, 25, 57… Second substrate, 53 1 , 53
2 , 58 1 , 58 2 , 95 ... Electrode, 54 1 , 54 2 , 56 1 , 56 2 , 56 2 ,
57 1 , 57 2 , 97 1 , 97 2 , 123, 124, 128, 129 ... Contact pad, 55 1 , 55 2 , 59 1 , 59 2 , 90 1 , 90 2
… Wiring, 72… Key-shaped part, 73… Connection part, 9
1, 111, 115 ... Silicon substrate, 93 ... Electrostatic distribution type actuator, 94 ... Diffraction grating, 99 ... Ground electrode, 113 ... Diaphragm, 114 ... Spacer.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一半導体単結晶基板から形成された、
枠体部と該枠体部内に配置されたねじり振動子と前記枠
体部の両端に配置されて前記ねじり振動子を支持するね
じりバネを有する光偏向装置において、 前記ねじり振動子上に形成された、ねじり振動子にねじ
り振動を発生させる駆動源と、前記ねじりバネを軸とす
る線上に位置する前記ねじり振動子上に形成された面発
光レーザと、この面発光レーザからの光を検出するため
の受光素子とを具備し、前記駆動源,面発光レーザ及び
受光素子が前記半導体単結晶基板にモノリシックに形成
されていることを特徴とする光偏向装置。
1. Formed from the same semiconductor single crystal substrate,
An optical deflection device having a frame body portion, a torsional oscillator disposed in the frame body portion, and a torsion spring disposed at both ends of the frame body portion to support the torsional oscillator, wherein the optical deflection device is formed on the torsional oscillator. Further, a drive source for generating a torsional vibration in the torsional oscillator, a surface emitting laser formed on the torsional oscillator located on a line about the torsion spring, and light from the surface emitting laser are detected. And a light receiving element for the light source, wherein the drive source, the surface emitting laser, and the light receiving element are monolithically formed on the semiconductor single crystal substrate.
【請求項2】 光偏向子と受光素子と前記光偏向子下部
に光射出用窓を有する第1半導体単結晶基板と、面発光
レーザを有する第2半導体単結晶基板とが、前記面発光
レーザから射出された光の光路上に前記光偏向子を配置
するようにハイブリッドに形成された光偏向装置におい
て、 前記光偏向子と受光素子が第1半導体単結晶基板に一体
に形成され、前記光偏向子が、一端が第1半導体単結晶
基板に設けられたリニア型の駆動源と、この駆動源と一
体に形成され該駆動源の移動方向に対して格子間隔が連
続的に変化する回折格子によって構成されていることを
特徴とする光偏向装置。
2. A surface emitting laser comprising a first semiconductor single crystal substrate having a light deflector, a light receiving element, a light emitting window below the light deflector, and a second semiconductor single crystal substrate having a surface emitting laser. In a light deflecting device formed in a hybrid so as to arrange the light deflector on the optical path of the light emitted from the optical deflector and the light receiving element, the light deflector and the light receiving element are integrally formed on a first semiconductor single crystal substrate. The deflector has a linear drive source, one end of which is provided on the first semiconductor single crystal substrate, and a diffraction grating which is formed integrally with the drive source and in which the grating spacing continuously changes in the moving direction of the drive source. An optical deflecting device comprising:
【請求項3】 光偏向子と該光偏向子下部に光射出用窓
を有する第1半導体単結晶基板と、面発光レーザと受光
素子と中空構造部を有する第2半導体単結晶基板とが、
前記面発光レーザから射出された光の光路上に前記光偏
向子を配置するようにハイブリッドに形成された光偏向
装置において、 受光素子は第2半導体単結晶基板の該光源を有する面の
裏面に形成され、前記光偏向子は第1半導体基板中の中
空構造部上に形成され、前記面発光レーザからの光を反
射するための反射面を有する少なくとも一層が導電性材
料で形成されたダイヤフラムと、第1半導体単結晶基板
上に形成され前記ダイヤフラム上が中空構造であるスペ
ーサと、このスペーサの中空構造に対応する位置に形成
された電極とが、ハイブリッドに形成されていることを
特徴とする光偏向装置。
3. A light deflector, a first semiconductor single crystal substrate having a light emitting window below the light deflector, and a second semiconductor single crystal substrate having a surface emitting laser, a light receiving element, and a hollow structure portion,
In a light deflecting device formed in a hybrid so that the light deflector is arranged on an optical path of light emitted from the surface emitting laser, a light receiving element is provided on a back surface of a surface of the second semiconductor single crystal substrate having the light source. A diaphragm having at least one layer formed of a conductive material, the light deflector being formed on a hollow structure portion in the first semiconductor substrate, and having a reflecting surface for reflecting light from the surface emitting laser; And a spacer formed on the first semiconductor single crystal substrate and having a hollow structure on the diaphragm, and an electrode formed at a position corresponding to the hollow structure of the spacer are formed in a hybrid manner. Light deflection device.
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JP2009169401A (en) * 2007-12-21 2009-07-30 Canon Inc Optical scanner

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