(57)【要約】  【課題】  静電駆動型のマイクロミラーは、静電力を得るために揺動軸方向に櫛型電極を多く配置する必要があるため、揺動軸方向に長くなる。しかしこれは、光走査装置自体の厚みを厚くするという課題を生じさせることになった。  【解決手段】  マイクロミラーへの入射光に対して第１の反射面と、マイクロミラーからの反射光を反射する第２の反射面の２つの反射面との２つの反射面を設けることで、マイクロミラーを走査光面に対して傾け、若しくは寝かせた状態の配置で揺動させることができるようにする。【選択図】  図１
2007003591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の進行方向を変更する光学装置であって、
前記入射光を反射する第１の反射面と
前記第１の反射面からの反射光を反射する揺動可能なマイクロミラーと
前記揺動可能なマイクロミラーの反射光を反射する第２の反射面とを
有することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記揺動可能なマイクロミラーは前記第２の反射面からの反射光が形成する走査光面に対して、傾いていることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記第２の反射面はハーフミラーであることを特徴とする請求項１または２のいずれか記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１の反射面と前記第２の反射面は一体として形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか記載の光学装置。
【請求項５】
前記第１の反射面と前記第２の反射面は同一の反射面であることを特徴とする請求項１または２のいずれか記載の光学装置。
【請求項６】
光源と前記光源からの光を平行光線にするコリメーターレンズと
前記請求項１ないし５のいずれか記載の光学装置と
主レンズとを含む光走査装置。
【請求項７】
前記主レンズと照射対象物の間に第１の反射鏡と第２の反射鏡とを含むことを特徴とする請求項６記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロミラーを用いた光学装置および光学装置を用いた光走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンなどの半導体基板に、エッチングや成膜などのマイクロマシニング技術を用い、様々な機械要素の小型化を実現するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）が提案されている。静電力によって揺動するマイクロミラーは、ＭＥＭＳ技術を用いた光学デバイスとして開発が進められている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
図７は静電駆動型マイクロミラーの原理図を示す。
【０００４】
静電駆動型マイクロミラー１００は、同一平面に形成したミラー部１０１、サスペンションビーム部１０１ａ、絶縁部１０１ｃ、第１電極１０１ｄおよび第２電極１０２から成る。ミラー部１０１とサスペンションビーム部１０１ａと第１電極１０１ｄは一体である。これらと第２電極１０２は絶縁部１０１ｃにより電気的に絶縁されている。
【０００５】
第２電極１０２を接地１０６しておき、第１電極１０１ｄに駆動電圧１０７ａを印加することで、矢印１０４のようにミラー部１０１が揺動する。駆動電圧１０７aは周波数制御器１０７ｂで周波数制御することができ、ミラー部１０１の揺動周期を制御することができる。第1電極の櫛型部１０１ｂと第２電極の櫛型部１０２ａは非接触の状態で交差しており、揺動のための静電力を得るために設置されている。ここで、１０３はサスペンションビーム部１０１ａの軸方向を示している。すなわち、１０３は揺動軸の方向を示している。
【０００６】
また、このような構造のマイクロミラーに対して、実用的に用いることのできる静電力は、大変小さいため、マイクロミラーの揺動には空気抵抗さえも障害となる。そこで、マイクロミラー自体を０．１気圧程度に減圧されたパックに封入する場合もある。
【０００７】
このマイクロミラーは、入射させた光の反射経路を変更することができるため、レーザー光のスイッチングやスキャニング装置の小型化に役立つと期待されている。
【０００８】
例えばレーザープリンタやコピー機などに用いられている画像描写装置は、主としてレーザー光をポリゴンミラーやガルバノミラーで反射させて高速スキャニングを行っている。
【０００９】
従って、ミラーを高速回転させるモーターが必要になるため、画像描画装置自体が大きくなる。
【００１０】
マイクロミラーをポリゴンミラーやガルバノミラーの代わりに用いることは、画像描写装置自体の小型化ばかりでなく、プリンタやコピー機自体の小型化にも寄与する。
【特許文献１】特開平１１−３０５１５９号公報
【特許文献２】特開２００２−３１１３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図８には静電駆動型マイクロミラーを用いたレーザー光走査装置の構成を示す。ここで、光走査装置は、レーザー光源１１０、コリメーターレンズ１１２、マイクロミラー１００、主レンズ１１４を含み、レーザー光源を入力信号によって制御する制御器が追加されることで、画像描画装置となる。また光路中において、コリメーターレンズと主レンズの間を光学装置と呼ぶ。図８ではマイクロミラー１００が光学装置である。
【００１２】
レーザー光源１１０からのレーザー光１２０は、平行光線１２２にするコリメーターレンズ１１２を通り、静電駆動型マイクロミラー１００に当たる。揺動するマイクロミラーによって反射されたレーザー光線（１２４および１２６）は、一定角度の間で角度を変えながら走査光面１１８を作り、主レンズ１１４を通った後、感光体１１６上に照射される。以後、感光体１１６を照射対象物とも呼ぶ。
【００１３】
ここで、図８のように細長い感光体１１６上をスキャンするようにレーザー光１２２を変位させるためには、マクロミラーは図８の矢印方向１１４に揺動する必要がある。そしてそのためにはサスペンションビームは、感光体１１６に対して直角方向に配置しなければならない。図８では揺動軸の方向１０３と走査光面１１８の関係を意味する。
【００１４】
感光体１１６の幅をスキャンし、かつマクロミラー１００と感光体１１６の間の距離を縮めるためには、マイクロミラー１００の揺動角度を大きくする必要がある。マイクロミラー１００の揺動角度を大きくするには、サスペンションビームに一体化された第１電極と第２電極の対抗面積を大きくする必要がある。結果、マイクロミラーの揺動角度を大きくするためには、図８のサスペンションビーム方向１０３にマイクロミラーが長くなる。すなわち、光走査装置の、走査光面１１８に対して直角方向の厚みが厚くなる。ここで、サスペンションビームの方向は揺動軸の方向と同義である。
【００１５】
本発明は上記のようにマイクロミラーを用いた光走査装置では揺動角度を大きくするためには厚みが厚くなるという課題を解決するために発想されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明はかかる課題を解決するために、マイクロミラーを光走査装置が対象に照射する走査光面に略平行に配置することで光走査装置を薄くすることを特徴とする。
【００１７】
すなわち、本発明は、入射光を反射する第１の反射面と、光走査装置が出力する光操作面に対して略平行に配置されたマイクロミラーと、マイクロミラーからの光を反射する第２の反射面を有する光学装置と、この光学装置を用いた光走査装置である。
【発明の効果】
【００１８】
マイクロミラーに対して２つの反射面を持たせることで、マイクロミラーを照射対象に対して寝かせて配置することができ、光走査装置自体を薄くすることができる。
【００１９】
特に、従来はマイクロミラーに対して光源が照射対象側に配置する必要があったが、本発明のように２つの反射面とマイクロミラーを組み合わせることで、光源とマイクロミラーと照射対象物を直線状に配置することができ、装置自体の小型化、薄型化に大変有効なものとなる。
【００２０】
例えば、カラープリンターでは、感光体、露光ユニット、トナーカートリッジが一体となったカセットがイエロー、マゼンタ、シアン、黒の色毎に並んで配置されたタンデム方式が効率的とされている。タンデム方式では、これらのカセットをいかに薄くできるかが装置全体の小型化に繋がる。従来のレーザー光を使う方式では、モーターでポリゴンミラーを回転させていたため、露光ユニットを小さくできなかった。そこで、従来はこのタンデム方式に対しては、露光ユニットを小さくするためにＬＥＤヘッドの利用が提案されていた。
【００２１】
しかし、本発明の光走査装置は非常に薄くできるため、レーザー光をこのタンデム方式にも利用できるようになる。
【００２２】
また、マイクロミラーに縦横の２方向の揺動軸を与えることで、２次元の光走査も可能となり、表示デバイスの小型光学エンジンへの応用も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
図１ｂおよびaに本発明の光学装置および光学装置を用いた光走査装置を示す。
【００２４】
図１ａを参照して、本発明の光走査装置は、レーザー光線源１１０とコリメーターレンズ１１２と第1の反射面１０とマイクロミラー１００と第２の反射面１２と主レンズ１１４を含む。
【００２５】
レーザー光線源１１０から発せられたレーザー光線１２０は、コリメーターレンズ１１２によって平行光線１２２にされる。平行光線１１２は、第１の反射面で、マイクロレンズ１００方向へ反射される。マイクロレンズは矢印１０４の方向へ揺動している。マイクロレンズで反射された光は第２の反射面で照射対象の方向へ反射される。マイクロレンズが揺動しているため第２の反射面で反射した光は一定の幅（１２４と１２６）を有し、走査光面を形成する。この反射光は、主レンズ１１４を通り、照射対象物である感光体１１６に照射される。
【００２６】
より詳細には図１（ｂ）を参照して、本発明の光学装置は入射光１１２を反射する第1の反射面１０と、マイクロミラー１００とマイクロミラーで反射した光１３２を照射対象方向へ反射する第２の反射面１２を含む。第１の反射面１０で反射した光１３０は揺動するマイクロミラー１００で反射され、その反射光１３２はマイクロミラーの揺動に従って、振られており、第２の反射面１２で反射した後、照射対象方向へ向かう（１２４と１２６）。これらの光は走査光面を形成する。
【００２７】
図１ｂではマイクロミラーは走査光面（１２４と１２６によって形成される面）に対して平行になるように示してあるが、第１の反射面とマイクロミラーと第２の反射面の設定の方法によってマイクロミラーと走査光面の角度が変化してもよい。
【００２８】
（実施の形態２）
図２ａは第２の実施の形態における光学装置の構成を示す。本実施の形態では、第１の反射面２０と第２の反射面２２とマイクロミラー１００を含む。コリメーターレンズを通った光源からの入射光１１２は、第１の反射面で反射される。その反射光１４０は、第２の反射面２２を通った後、マイクロミラー１００に当たる。マイクロミラーでの反射光１４２はさらに第２の反射面２２で反射され照射対象方向へ反射される。すなわち、本実施の形態では第２の反射面はハーフミラーになっている場合を示す。
【００２９】
図２ｂは、第２の反射面がハーフミラーになっている他の実施の形態を示す。ここでは、第１の反射面と第２の反射面は１つの三角プリズムの２つの面として形成される。図２ａと比較して第１の反射面と第２の反射面の角度設定が容易となり製造しやすいという効果を有する。
【００３０】
なお、ここでは三角プリズムを用いた場合を示したが、三角プリズムに限定するものではない。すなわち、第１の反射面からマイクロミラーまでの間で何度反射面があってもよい。また、三角プリズムの材質は、ガラス、樹脂など光学的に透明であれば利用することができる。また第１の反射面と第２の反射面の角度は適宜決めることができる。
【００３１】
図５には図２ｂで示した光学装置を一体化した状態２００を示す。マイクロミラー１００は、減圧されたパッケージの中に封入されており、前面には光を通過させる透明な面２１０が施されている。三角プリズム２４はマイクロミラーに反射光があたる位置で固定されている。入射光１１２はプリズム後方から入射され、揺動するマイクロミラーで反射された光は走査光面を形成する。このように走査光面に対してマイクロミラーを寝かせて配置することができるため、非常に薄く光走査装置を構成することができる。
【００３２】
（実施の形態３）
図３には第３の実施の形態にかかわる光学装置の構成を示す。本実施の形態では、マイクロミラー１００は走査光面に対して斜めの角度に設定されている。レーザー光源からの入射光１１２は第１の反射面３０で反射し、反射光１５０としてマイクロミラー１００に向かう。揺動するマイクロミラーで反射された光１５２は第２の反射面３２で反射し照射対象方向へ向かう。
【００３３】
なお、ここでコリメーターレンズや第２の反射面からの反射光１２４や１２６が走査光面を形成することは記載上省略した。
【００３４】
本実施の形態ではマイクロミラーを走査光面に垂直に立たせるよりも薄い厚みで光走査装置を構成することができる。また、レーザー光源を走査光面に対して横方向から入射することができるという効果を有する。
【００３５】
（実施の形態４）
図４には他の光学装置の実施の形態を示す。本実施の形態では、反射面４０とマイクロミラー１００によって光学装置が構成される。レーザー光源からの入射光１１２は第１の反射面４０でマイクロミラーの方向に反射する。第１の反射面４０で反射した光１６０は、マイクロミラー１００で反射し、第２の反射面４０でさらに照射対象方向に反射される。
【００３６】
すなわち、本実施の形態では第１の反射面と第２の反射面は同一の反射面で構成されている。このように第１の反射面と第２の反射面は同一であってっもかまわない。この２つの反射面のおかげで、マイクロミラーは走査光面に対して寝かして配置することができ、光走査装置自体の厚みを薄くすることができる。
なお、ここでコリメーターレンズや第２の反射面からの反射光１２４や１２６が走査光面を形成することは記載の上で省略した。
【００３７】
（実施の形態５）
図６にはさらに図５の光学装置を用いた光走査装置の実施の形態を示す。光学装置は三角プリズム２４とマイクロミラー１００からなる。レーザー光源とコリメーターレンズは記載を省略した。光学装置の後方には主レンズ１１４が配置される。主レンズの後方には反射鏡６０と６２を距離Ｌだけ離して配してある。感光体１１６は照射対象物である。反射鏡６０と６２を設置することで、光走査装置の光路長は反射面間の距離をＬとして２Ｌだけ長くすることができる。すなわち、マイクロミラーの揺動角度が小さくても照射対象物１１６上では、広い走査を行うことができるという効果がある。
【００３８】
また、光学装置の前段にはレーザー光源があるが（図面上の記載は省略）、レーザー光源と、光学装置と照射対象を直線状に配置することができるため、光走査装置を小型化できるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明にかかる光学装置および光学装置を用いた光走査装置は、揺動角度を大きくするためにサスペンションビーム方向に長くなったマイクロミラーを用いても光走査装置の厚みを薄くすることができ、レーザープリンタやスキャナをはじめ、２方向に揺動軸を有するマイクロミラーを使うことで表示デバイスの光学エンジンなどにも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の光学装置および光学装置を用いた光走査装置の構成図
【図２】本発明の光学装置の他の実施の形態を示す構成図
【図３】本発明の光学装置の他の実施の形態を示す構成図
【図４】本発明の光学装置の他の実施の形態を示す構成図
【図５】図２に示した実施の形態の光学装置の概観図
【図６】図５を用いた光走査装置の実施の形態を示す概念図
【図７】静電駆動型マイクロミラーの構成図
【図８】従来のマイクロミラーを用いた光走査装置の構成図
【符号の説明】
【００４１】
１０  第１の反射面
１２  第２の反射面
２４  プリズム
１００  マイクロミラー
１１０  レーザー光源
１２０  コリメーターレンズ
１１４  主レンズ
１１６  感光体
【図１】
2007003591.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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