专利名称：光学器件、光学扫描仪及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的几种方式涉及，例如利用MEMS (Micro ElectroMechanical System ； 微电子机械系统)技术制作的，并且活动板以轴部件为中心往复运动的光学器件、光学扫描仪及图像形成装置。
背景技术：
以往，作为这种光学器件，已知有如下器件，即具备磁场发生部和扫描镜，该扫描镜的两端以能够以驱动轴为中心角位移的方式被支承部件支承，并且，扫描镜在一面侧形成镜面部，且在另一面侧形成永久磁铁，在扫描镜的另一面侧隔着规定的距离配置有磁场发生部。该光学器件中，通过上述的构成，扫描镜独立，并且在只在另一面侧形成有薄膜状永久磁铁的重量轻的状态下被驱动，因此，即使是扫描镜为大型的情况下，也能够以较小的驱动力来容易驱动(例如参照专利文献1)。
专利文献1 JP特开平6-82711号公报 然而，一般来讲，入射到光学器件中的光的分布范围大于具有光反射面(镜子)的活动板的尺寸，因此有时光入射到光学器件中的活动板以外的部分上。此时，即使驱动(扫描)活动板，入射到活动板以外的部分的光也不移动，因此始终反射到相同位置上。其结果，存在入射到活动板以外的部分的光，在活动板的光的反射范围、包含该光的反射范围的其他光学器件、镜子、屏幕(也包括经由其他光学器件、镜子等照射的屏幕)等中，可能会表现为所谓的漫射光。
发明内容
本发明的几种方式是鉴于上述问题而做出的，其目的之一在于，提供一种能够减少入射到活动板以外的部分上的光所引起的漫射光的光学器件、光学扫描仪及图像形成装置。
本发明涉及的光学器件具备活动板，其配置在从外部入射的光的分布范围内，且具有将该光反射的光反射面；轴部件，其将上述活动板支承为能够绕着规定轴摆动，其中， 光的分布范围内的光反射面以外的部分，由具有将光向规定范围外反射的法线向量的面构成。
根据所述构成，光的分布范围内的活动板以外的部分，由具有将从外部入射的光向规定范围外反射的法线向量(特定法线向量)的面构成。一般来说，已知相对于反射面的法线向量(法线)，光的入射角和反射角是相等的，因此通过改变反射面的法线向量相对于入射光的方向，能够改变光的入射角和反射角。因此，通过将从外部入射的光和反射面的法线向量所成的角度、即该光的入射角设定在适当的值，而能够将反射光反射到规定范围以外。由此，能够减少入射到活动板以外的部分上的光所引起的漫射光。活动板以外的部分的反射光所避开的“规定范围”，例如包括由活动板引起的光的反射范围、包含该光的反射范围的其它光学器件、镜子、屏幕(也包括经由其他光学器件、镜子等照射的屏幕)等。
优选具有上述特定法线向量的面，包含相对于活动板具有规定角度的平面。
根据所述构成，具有上述特定法线向量的面，包含相对于活动板具有规定角度的平面。在此，例如与活动板平行的面，通过实施各向异性蚀刻或由机械等进行的切削加工， 而成为相对于活动板具有规定角度的平面。因此，通过将规定角度设定为适当的值，而能够使该平面成为具有上述特定法线向量的面。由此，光的分布范围内的活动板以外的部分能够容易地形成具有上述特定法线向量的面。
优选还具备以围绕活动板的方式被配置的框部，并且，光的分布范围内的活动板以外的部分包含框部。
根据这种构成，光的分布范围内的活动板以外的部分包含框部，因此能够将被配置于活动板的附近且所反射的光很有可能成为漫射光的框部之中的、包含在光的分布范围内的部分，由具有上述特定法线向量的面构成。由此，能够减少入射到框部的光所引起的漫射光。
优选还具备支承轴部件的支承部件，并且，光的分布范围内的活动板以外的部分包含支承部件。
根据这种构成，光的分布范围内的活动板以外的部分包含支承部件，因此能够将被配置于活动板的附近且所反射的光很有可能成为漫射光的支承部件之中的、包含在光的分布范围内的部分，由具有上述特定法线向量的面构成。由此，能够减少入射到支承部件的光所引起的漫射光。
优选还具备构成为使活动板绕着规定轴摆动的驱动机构，并且，光的分布范围内的活动板以外的部分包含驱动机构。
根据这种构成，光的分布范围内的活动板以外的部分包含驱动机构，因此能够将被配置于活动板的附近且所反射的光很有可能成为漫射光的驱动机构之中的、包含在光的分布范围内的部分，由具有上述特定法线向量的面构成。由此，能够减少入射到驱动机构的光所引起的漫射光。
优选上述规定范围包含被活动板反射的光的反射范围。
根据这种构成，上述规定范围包含被活动板反射的光的反射范围，因此从外部入射的光的、朝向分布范围内的活动板以外的部分中的入射光，向由活动板反射的光的反射范围外反射。换言之，由活动板反射的光的反射范围和由活动板以外的部分反射的光的反射范围不会重叠。由此，能够减少入射到活动板以外的部分上的光，在由活动板反射的光的反射范围内成为漫射光而表现出来的危险性。
本发明涉及的光学扫描仪，具备上述的本发明涉及的光学器件。
根据这种构成，具备上述的本发明涉及的光学器件，因此能够减少入射到活动板以外的部分上的光所引起的漫射光。由此，无需如以往的光学器件那样为了使漫射光不显眼而降低析像度，或者降低从外部入射的光的对比度，便能够实现与以往的光学器件相比具有能够提高析像度且能够提高从外部入射的光的对比度的、优良光学特性的光学扫描仪。
本发明涉及的图像形成装置，具备上述的本发明涉及的光学扫描仪。
根据这种构成，具备上述的本发明涉及的光学扫描仪，因此与以往的光学器件相比，能够提高析像度，并提高从外部入射的光的对比度。由此，能够实现具有能够以高析像度形成高对比度的图像的优良描绘特性的图像形成装置。
图1是说明本发明涉及的光学器件的构成的俯视图； 图2是沿图1所示的I-I线的剖视图； 图3是沿图1所示的II-II线的剖视图； 图4是说明本发明涉及的光学器件的反射光的一个例子的俯视图； 图5是表示具备本发明涉及的光学扫描仪的图像形成装置的一个例子的简要图。
其中附图标记说明如下 1...光学器件，10...活动板，20...轴部件，40...框部(框架)，41...倾斜面， 50...支承部件(支架)，51...底部，52...倾斜面，61...磁铁，62...线圈，62a...上表面，119...图像形成装置，195...电流计式反射镜，197...屏幕。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的一个实施方式。
<光学器件> 图1至图4表示本发明涉及的光学器件，图1是说明本发明涉及的光学器件的构成的俯视图。
如图1所示，光学器件1具备活动板10、轴部件20、固定部30、框部(框架)40、支承部件(支架)50。从未图示的外部光源，向光学器件1入射被展开成正规分布(高斯分布或正态分布)的光。该光分布在图1所示的分布范围B内。
在活动板10的上表面(一侧的面)形成有金属膜11，该金属膜11配置在光的分布范围B内，且反射该光。金属膜11相当于本发明的光反射面。例如可通过在活动板10 的上表面上实施真空镀膜、溅射、金属箔的接合等成膜方法来形成金属膜11。
一对轴部件20支承活动板10，以使该活动板10能够相对于固定部30绕着轴部件20的中心轴、即轴A摆动。并且，优选轴部件20具有弹性。由此，易于进行后述的扭转变形。固定部30分别连接于一对轴部件20，并将由活动板10及轴部件20构成的振动系统的两端固定。活动板10、轴部件20及固定部30例如通过对硅基板进行蚀刻加工而一体形成。
本实施方式中，将活动板10、轴部件20及固定部30—体形成，但不局限与此，也可以将它们分体地形成。此外，本实施方式中，作为活动板10的平面形状示出了圆形的例子， 但不局限于此，只要能够起到作为光学器件1的活动板10所要求的作用，则可以是椭圆、矩形、多边形等其他形状。
框部40具有用于嵌合固定部30的未图示的切口部。当固定部30嵌合到切口部中时，框部40被配置成围绕活动板10的周围。并且，优选按如下方式设定切口部的尺寸， 即当固定部30嵌合到切口部中时，活动板10、轴部件20及固定部30的上表面与框部40 的上表面处于同一平面或大致同一平面。
在框部40的上表面的一部分，具体地说在包含光的分布范围B的区域上，形成有倾斜面41。框部40的上表面中的倾斜面41以外的部分，形成有与活动板10平行的平面。倾斜面41具有使从外部入射的光向规定范围外反射的法线向量(以下，称为特定法线向量)。一般来讲，已知相对于反射面的法线向量(法线)而言，光的入射角和反射角是相等的，因此通过改变反射面的法线向量相对于入射光的方向，能够改变光的入射角和反射角。 因此，通过将从外部入射的光和反射面的法线向量所成的角度、即该光的入射角设定在适当的值，而能够将反射光反射到规定范围以外。
并且，倾斜面41的反射光所避开的规定范围，优选包括活动板10如后所述地绕着轴A摆动时所反射的光的反射范围。此外，更优选包括包含该光的反射范围D的其它光学器件、镜子、屏幕(也包括经由其他光学器件、镜子等照射的屏幕)等。
图2是沿图1所示的I-I线的剖视图。如图2所示，框部40的一侧(图1中的上侧)的倾斜面41是，相对于与活动板10平行的面具有规定角度Q1W平面。在此，例如与活动板10平行的框部40的上表面，通过实施各向异性蚀刻或由机械等进行的切削加工，而成为相对于与活动板10平行的面具有规定角度Q1W倾斜面41。因此，通过将规定角度 θ ！设定为适当的值，而能够使倾斜面41成为具有上述特定法线向量的面。
图2中，仅示出了框部40的一侧(图1中的上侧)的倾斜面41，但框部40的另一侧(图1中的下侧)的倾斜面41同样也是相对于与活动板10平行的面具有规定角度θ 2 的平面。并且，一侧的倾斜面41倾斜的方向和另一侧的倾斜面41倾斜的方向，可以相同也可以不同。此外，规定角度Q1和规定角度θ 2可以相同也可以不同。
图3是沿图1所示的II-II线的剖视图。如图3所示，支承部件50从下方支承框部40，并借助未图示的粘接剂与框部40接合。这样，支承部件50支承框部40，从而借助与框部40的切口部嵌合的固定部30来支承轴部件20。
此外，支承部件50具有与活动板10对置地配置的底部51。在底部51的上表面的一部分，具体地说在包含图1所示的光的分布范围B的区域上，形成有倾斜面52。底部51 的上表面中的倾斜面52以外的部分，形成有与活动板10平行的平面。倾斜面52具有上述特定法线向量。
底部51的倾斜面52是，相对于与活动板10平行的面具有规定角度θ 3的平面。 在此，例如与活动板10平行的底部51的上表面，通过实施各向异性蚀刻或由机械等进行的切削加工，而成为相对于活动板10具有规定角度θ 3的倾斜面52。因此，通过将规定角度 θ 3设定为适当的值，而能够使倾斜面52成为具有上述特定法线向量的面。
并且，倾斜面52倾斜的方向和图2所示的倾斜面41倾斜的方向可以相同也可以不同。此外，规定角度θ3和规定角度9工可以相同也可以不同。同样，规定角度θ3和规定角度θ 2可以相同也可以不同。
本实施方式中，以支承部件50为与框部40不同的部件来进行了说明，但不限于此，也可以与框部40成一体。此外，本实施方式中，在框部40的未图示的切口部中嵌合有固定部30，但不限于此，光学器件1也可以不具备框部40。此时，固定部30借助粘接剂等与支承部件50接合。
在活动板10的下表面(另一侧的面)，借助未图示的粘接剂接合有磁铁61。此外， 在俯视光学器件1时，磁铁61沿与轴A垂直的方向(图1中的Y轴方向)被磁化。即，磁铁61具有隔着轴A相对置的极性彼此相反的一对磁极。
本实施方式中，以磁铁61为与活动板10不同的部件来进行了说明，但不限于此，也可以与活动板10—体形成。此时，磁铁61是通过对活动板10的下表面(另一侧的面) 实施溅射等成膜方法来形成的。
在底部51的倾斜面52上，设置有用于使活动板10绕着轴A摆动的线圈62。由此，与底部51的倾斜面52相同，线圈62的上表面62a成为相对于与活动板10平行的面具有规定角度θ 3的平面，且成为具有上述的特定法线向量的面。
从未图示的电源向线圈62供给规定频率的交流电流。由此，线圈62交替地产生朝向上方(活动板10—侧)的磁场和朝向下方的磁场。由此，使得磁铁61的一对磁极中的一个磁极接近线圈62，而另一个磁极远离线圈62，并使得轴部件20产生扭转变形的同时， 活动板10及磁铁61绕着轴A摆动。
优选向线圈62供给的交流电流的规定频率设定为，与由活动板10及轴部件20构成的振动系统(扭转共振频率)的振动数大致一致。通过这样利用共振，在活动板10绕着轴A摆动时，能够以较少的耗电来增大偏转角。
本实施方式中，示出了利用了磁铁61与线圈62之间的电磁力的驱动方式，但不限于此，也可以构成为使活动板10绕着规定轴摆动。光学器件1可以采用利用静电引力的方式或利用压电元件的驱动方式。例如，在利用了静电引力的方式时，不需要磁铁61，在底部 51的倾斜面52中的与活动板10对置的位置上设置一个或多个电极，来代替线圈62。另外， 通过对活动板10与该电极之间施加规定频率的交流电压，而在活动板10与电极之间产生静电引力，使轴部件20产生扭转变形，同时使活动板10绕着轴A摆动。
图4是说明本发明涉及的光学器件的反射光的一个例子的平面图。如图4所示， 当光C从外部入射到光学器件1时，入射到活动板10的光C，通过活动板10绕着轴A摆动， 而向反射范围D反射。
相对于此，入射到具有上述特定法线向量的倾斜面41上的光C，如反射光Dl那样， 向与反射板10的光的反射范围D不同的方向反射。此外，入射到具有上述特定法线向量的倾斜面52上的光C，如反射光D2那样，向与活动板10的光的反射范围D不同的方向反射。 并且，虽然省略图示，但入射到具有上述特定法线向量的线圈62的上表面62a上的光C，也向与活动板10的光的反射范围D不同的方向反射。
本实施方式中，作为光的分布范围B内的活动板10以外的部分，示出了框部40的倾斜面41、底部51的倾斜面52以及线圈62的上表面62a，但不限于此。只要是光的分布范围B内的活动板10以外的部分，则也可以是光学器件1的其他部分、例如支承部件40的柱状部等。此外，本实施方式中，作为具有上述特定法线向量的面，示出了相对于活动板10 具有规定角度的平面，但不限于此。只要是具有上述特定法线向量的面，则例如也可以是曲面。
这样，根据本实施方式中的光学器件1，光的分布范围B内的活动板10以外的部分，由具有将从外部入射的光向规定范围外反射的法线向量(特定法线向量)的面构成。一般来说，已知光相对于反射面的法线向量(法线)的入射角和反射角是相等的，因此通过改变反射面的法线向量相对于入射光的方向，而能够改变光的入射角及反射角。因此，通过将从外部入射的光和反射面的法线向量所成的角度、即该光的入射角设定在适当的值，而能够将反射光反射到规定范围以外。由此，能够减少入射到活动板10以外的部分上的光所引起的漫射光。
此外，根据本实施方式中的光学器件1，具有上述特定法线向量的面包含相对于活动板10具有规定角度的平面。在此，例如与活动板10平行的面，通过实施各向异性蚀刻或由机械等进行的切削加工，而成为相对于活动板10具有规定角度的平面。因此，通过将规定角度设定在适当的值，而能够使该平面成为具有上述特定法线向量的面。由此，光的分布范围B内的活动板10以外的部分，能够容易形成为具有上述特定法线向量的面。
此外，根据本实施方式中的光学器件1，在光的分布范围B内的活动板10以外的部分包含框部40，因此能够将被配置于活动板10的附近且所反射的光很有可能成为漫射光的框部40之中的、包含在光的分布范围B内的倾斜面41，由具有上述特定法线向量的面构成。由此，能够减少入射到框部40的光所引起的漫射光。
此外，根据本实施方式中的光学器件1，在光的分布范围B内的活动板10以外的部分包含支承部件50，因此能够将被配置于活动板10的附近且所反射的光很有可能成为漫射光的支承部件50的底部51之中的、包含在光的分布范围B内的倾斜面52，由具有上述特定法线向量的面构成。由此，能够减少入射到支承部件50的光所引起的漫射光。
此外，根据本实施方式中的光学器件1，在光的分布范围B内的活动板10以外的部分包含线圈62，因此能够将被配置于活动板10的附近且所反射的光很有可能成为漫射光的线圈62之中的、包含在光的分布范围B内的上表面62a，由具有上述特定法线向量的面构成。由此，能够减少入射到线圈62的光所引起的漫射光。
此外，根据本实施方式中的光学器件1，在上述规定范围内，包含由活动板10反射的光的反射范围D，因此从外部入射的光的、朝向分布范围B内的活动板10以外的部分的入射光，向由活动板10反射的光的反射范围D外反射。换言之，由活动板10反射的光的反射范围D和由活动板10以外的部分反射的光的反射范围不会重叠。由此，能够减少入射到活动板10以外的部分的光，在活动板10的光的反射范围D内成为漫射光而表现出来的危险性。
(光学扫描仪) 如图1所示，上述的光学器件1具备具有金属膜11的活动板10，因此适合用于例如激光打印机、条形码阅读器、激光共聚焦扫描显微镜、图像显示器等图像形成装置中所具备的光学扫描仪中。并且，本发明涉及的光学扫描仪是与上述的光学器件1同样的构成，故省略其说明。
这样，根据本发明涉及的光学扫描仪，能够减少入射到活动板10以外的部分上的光所引起的漫射光。由此，无需如以往的光学器件那样，为了使漫射光不显眼而降低析像度，或者降低从外部入射的光的对比度，便能够实现与以往的光学器件相比具有能够提高析像度且能够提高从外部入射的光的对比度的、优良光学特性的光学扫描仪。
(图像形成装置) 其次，参照图5说明本发明涉及的图像形成装置。图5是说明具备本发明涉及的光学扫描仪的图像形成装置的一个例子的简要图。
图5所示的图像形成装置(图像显示器)119具备光学扫描仪即光学器件1 ； R(红)、G(绿)、B (蓝)的三色光源191、192、193 ；正交二向色棱镜(X棱镜)194 ；电流计式反射镜(galvano mirror) 195 ；固定镜 196 ；屏幕 197。
在这种图像形成装置119中，从光源191、192、193经由正交二向色棱镜194向光学器件1 (的活动板10)上照射各种颜色的光。此时，来自光源191的红色光和来自光源192 的绿色光以及来自光源193的蓝色光通过正交二向色棱镜194被合成。这样，由活动板10 反射的光(三种颜色的合成光)被电流计式反射镜195反射之后，被固定镜196反射，而照射到屏幕197之上。
此时，通过光学器件1的动作(活动板10绕着轴线X的摆动)，由活动板10反射的光，沿屏幕197的横向进行扫描(主扫描)。此外，入射到活动板10以外的部分上的光， 向规定范围外、即避开电流计式反射镜195及屏幕197反射。由此，能够减少入射到活动板 10以外的部分上的光，在电流计式反射镜195及屏幕197上成为漫射光而表现出来的危险性。
另一方面，通过电流计式反射镜195绕着轴线Y的转动，由活动板10反射的光，沿屏幕197的纵向进行扫描(副扫描)。此外，从各种颜色的光源191、192、193输出的光的强度根据从未图示的主机接收到的图像信息而改变。
这样，根据本发明涉及的图像形成装置119，由于具有上述的本发明涉及的光学扫描仪，所以与以往的光学器件相比，能够提高析像度，而且能够提高从外部入射的光的对比度。由此，能够实现具有能够以高析像度形成高对比度的图像的优良描绘特性的图像形成装置119。
并且，也可以将上述的各实施方式的构成进行组合或置换一部分构成。此外，本发明的构成不只限于上述的实施方式，也可以在不脱离本发明的主旨范围内进行各种变更。
权利要求
1.一种光学器件，其特征在于，具备，活动板，其配置在从外部入射的光的分布范围内，且具有将该光反射的光反射面；轴部件，其将上述活动板支承为能够绕着规定轴摆动；其中，上述光的分布范围内的上述活动板以外的部分，由具有将上述光向规定范围外反射的 法线向量的面构成。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，具有上述法线向量的面包含相对于 上述活动板具有规定角度的平面。
3.根据权利要求1或2所述的光学器件，其特征在于，还具备以围绕上述活动板的方式 被配置的框部，并且，上述光的分布范围内的上述活动板以外的部分包含上述框部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学器件，其特征在于，还具备支承上述轴部件 的支承部件，并且，上述光的分布范围内的上述活动板以外的部分包含上述支承部件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学器件，其特征在于，还具备构成为使上述活 动板绕着上述规定轴摆动的驱动机构，并且，上述光的分布范围内的上述活动板以外的部 分包含上述驱动机构。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学器件，其特征在于，上述规定范围包含被上 述活动板反射的光的反射范围。
7.一种光学扫描仪，其特征在于，具备权利要求1至6中任一项所述的光学器件。
8.一种图像形成装置，其特征在于，具备权利要求7所述的光学扫描仪。
全文摘要
本发明提供一种能够减少入射到活动板以外的部分上的光所引起的漫射光的光学器件、光学扫描仪及图像形成装置。光学器件(1)具备活动板(10)，其配置在从外部入射的光的分布范围(B)内，且具有将该光反射的金属膜(11)；轴部件(20)，其将上述活动板(10)支承为能够绕着规定轴(A)摆动，其中，光的分布范围(B)内的活动板(10)以外的部分，由具有将光向规定范围外反射的法线向量的面构成。
文档编号G02B26/10GK101846797SQ20101014182
公开日2010年9月29日 申请日期2010年3月25日 优先权日2009年3月26日
发明者沟口安志, 中村真希子 申请人:精工爱普生株式会社