JP4999733B2

JP4999733B2 - Optical device

Info

Publication number: JP4999733B2
Application number: JP2008057885A
Authority: JP
Inventors: 真河村; 博隆山田; 栄嗣川崎
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-03-07
Also published as: JP2009216789A

Description

本発明は、半導体製造技術を用いて製造する光走査用アクチュエータにより赤色、緑色及び青色のレーザ光を走査する光学装置に関し、特に、レーザ光を用いて映像を形成するレーザディスプレイ装置等の小型化に有効な光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device that scans red, green, and blue laser light using an optical scanning actuator that is manufactured using semiconductor manufacturing technology, and more particularly to miniaturization of a laser display device that forms an image using laser light. The present invention relates to an optical device effective for the above.

近年、半導体製造技術により製造したアクチュエータを利用した光走査用ミラー（以下、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーと称す）を用いてレーザ光を走査し、スクリーン上に映像を映し出すレーザディスプレイ装置が、例えば特許文献１等に記載されている。特許文献１に記載されたレーザディスプレイ装置は、３つのレーザ光源から出射した赤色、緑色、青色のレーザ光を、それぞれダイクロイックミラーで透過反射させて合成し、この合成したレーザ光を、２つのＭＥＭＳミラーで水平及び垂直走査することにより、スクリーン上に映像を描写する構成である。かかるレーザディスプレイ装置は、ＭＥＭＳミラーによりレーザ光を走査することで、小型化を可能にしている。
特開２００７−１４０５２２号公報 In recent years, a laser display device that scans a laser beam using an optical scanning mirror (hereinafter referred to as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror) using an actuator manufactured by semiconductor manufacturing technology and displays an image on a screen, For example, it is described in Patent Document 1 and the like. The laser display device described in Patent Document 1 combines red, green, and blue laser beams emitted from three laser light sources by transmitting and reflecting them with dichroic mirrors, and combining the combined laser beams with two MEMS. In this configuration, an image is drawn on a screen by performing horizontal and vertical scanning with a mirror. Such a laser display device can be miniaturized by scanning laser light with a MEMS mirror.
JP 2007-140522 A

しかしながら、特許文献１に記載したレーザディスプレイ装置は、ＭＥＭＳミラーにレーザ光を入射するまでの投光部が、３つのレーザ光源と３つのダイクロイックミラーをそれぞれ備えている。このため、この種のレーザディスプレイ装置をユニット化する場合、ユニットの大部分を投光部が占めるといった構成となり、ユニットの小型化には、レーザ光の投光部の小型化が課題となっているのが現状である。
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、レーザディスプレイ装置の小型化を可能にする光学装置を提供することを目的とする。 However, in the laser display device described in Patent Document 1, the light projecting units until the laser light is incident on the MEMS mirror each include three laser light sources and three dichroic mirrors. For this reason, when this type of laser display device is unitized, the light projecting unit occupies most of the unit, and miniaturization of the laser light projecting unit is an issue in miniaturizing the unit. The current situation is.
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical device that enables downsizing of a laser display device.

このため、本発明は、固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で一体形成し、駆動手段により前記可動部を前記トーションバーの軸回りに駆動するアクチュエータを備え、前記アクチュエータの可動部を揺動駆動して、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ発光する各レーザ光源からの各レーザ光を走査する光学装置であって、前記アクチュエータの可動部上に、端面発光型半導体レーザである前記各レーザ光源とダイクロイックプリズムと反射ミラーとを配置し、前記各端面発光型半導体レーザから出射したレーザ光を、前記ダイクロイックプリズムで合成し、この合成したレーザ光を前記反射ミラーで前記可動部の上方向に向けて反射する構成としたことを特徴とする。 For this reason, in the present invention, a fixed portion, a movable portion, and a torsion bar that pivotally supports the movable portion on the fixed portion so as to be swingable are integrally formed with a semiconductor substrate, and the movable portion is moved by the driving means. An optical device that includes an actuator that drives about the axis of the torsion bar, and that scans each laser beam from each laser light source that emits red, green, and blue laser beams by swinging and driving a movable portion of the actuator. The laser light source, the dichroic prism, and the reflection mirror, which are edge-emitting semiconductor lasers, are arranged on the movable portion of the actuator, and the laser light emitted from the edge-emitting semiconductor lasers is emitted from the dichroic prism. And the combined laser beam is reflected by the reflection mirror in the upward direction of the movable part .

かかる構成では、アクチュエータの可動部を揺動駆動することで、可動部上に配置した各端面発光型半導体レーザからなる各レーザ光源とダイクロイックプリズムと反射ミラーが可動部と一体に揺動し、ダイクロイックプリズムで合成され反射ミラーで反射された各端面発光型半導体レーザからのレーザ光が走査されるようになる。 In such a configuration, by driving the movable part of the actuator to swing, each laser light source composed of each edge-emitting semiconductor laser, the dichroic prism, and the reflecting mirror that are arranged on the movable part swings integrally with the movable part, and the dichroic Laser light from each edge-emitting semiconductor laser synthesized by the prism and reflected by the reflecting mirror is scanned.

請求項２のように、前記反射ミラーで前記可動部の上方向に向けて反射するレーザ光が、前記トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうように構成するとよい。
かかる構成では、各レーザ光源から出射したレーザ光が、トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうようにすることにより、可動部の揺動動作によって走査されるレーザ走査光の光路差をなくすことができ、光（もしくは色）の歪みの発生を抑制できるようになる。 According to a second aspect of the present invention, it is preferable that the laser beam reflected by the reflection mirror toward the upward direction of the movable part is directed upward from the movable part position near the axial center of the torsion bar. .
In such a configuration, the laser beam emitted from each laser light source is scanned by the swinging motion of the movable part by moving the laser beam upward from the movable part position near the axial center of the torsion bar. The optical path difference of light can be eliminated, and the occurrence of light (or color) distortion can be suppressed.

請求項３のように、前記可動部に、前記ダイクロイックプリズムと反射ミラーのそれぞれの取付け用ザグリをそれぞれ形成し、前記可動部と別に形成した前記ダイクロイックプリズムと反射ミラーとを、それぞれ対応する前記ザグリに固定する構成とするとよい。また、請求項４のように、前記反射ミラーを、前記可動部と一体形成してもよい。また、請求項５のように、前記各端面発光型半導体レーザから出射した各レーザ光を、コリメートレンズを介して前記ダイクロイックプリズムに入射する構成とするとよい。The counterbore for mounting the dichroic prism and the reflection mirror is formed on the movable part, and the dichroic prism and the reflection mirror formed separately from the movable part are respectively provided on the movable part. It is good to be the structure fixed to. According to a fourth aspect of the present invention, the reflecting mirror may be integrally formed with the movable part. According to a fifth aspect of the present invention, each laser beam emitted from each of the edge emitting semiconductor lasers is preferably incident on the dichroic prism via a collimator lens.

また、請求項６の発明は、固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で一体形成し、駆動手段により前記可動部を前記トーションバーの軸回りに駆動するアクチュエータを備え、前記アクチュエータの可動部を揺動駆動して、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ発光する各レーザ光源からの各レーザ光を走査する光学装置であって、前記アクチュエータの可動部上に、前記各レーザ光源として端面発光型半導体レーザを設けると共にマイクロピラミッドミラーを設け、前記各端面発光型半導体レーザから出射したレーザ光を、前記マイクロピラミッドミラーで前記可動部の上方向に向けて合成反射する構成としたことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, a fixed portion, a movable portion, and a torsion bar that pivotally supports the movable portion on the fixed portion so as to be swingable are integrally formed with a semiconductor substrate, and the movable portion is driven by a driving unit. An optical system that scans each laser beam from each laser light source that emits red, green, and blue laser beams by driving the movable portion of the actuator in a swinging manner. In the apparatus, an edge-emitting semiconductor laser is provided as each laser light source on the movable part of the actuator and a micro pyramid mirror is provided, and laser light emitted from each edge-emitting semiconductor laser is transmitted to the micro pyramid mirror. The composite reflection is performed in the upward direction of the movable part.

請求項６において、請求項７のように、前記マイクロピラミッドミラーで前記可動部の上方向に向けて合成反射するレーザ光が、前記トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうように構成するとよい。また、請求項８のように、前記可動部に、前記マイクロピラミッドミラーの取付け用のザグリを形成し、前記可動部と別に形成した前記マイクロピラミッドミラーを前記ザグリに固定する構成とするとよい。In claim 6, as in claim 7, the laser light that is synthetically reflected by the micropyramid mirror toward the upper direction of the movable part is moved upward from the position of the movable part near the axial center of the torsion bar. It is better to configure so that According to another aspect of the present invention, a counterbore for mounting the micropyramid mirror is formed on the movable part, and the micropyramid mirror formed separately from the movable part is fixed to the counterbore.

また、請求項９のように、前記マイクロピラミッドミラーを、前記可動部と一体形成してもよい。また、請求項１０のように、前記各端面発光型半導体レーザから出射した各レーザ光を、コリメートレンズを介して前記マイクロピラミッドミラーに入射する構成とするとよい。Moreover, you may form the said micro pyramid mirror integrally with the said movable part like Claim 9. According to a tenth aspect of the present invention, it is preferable that each laser beam emitted from each of the edge emitting semiconductor lasers is incident on the micro pyramid mirror through a collimator lens.

各レーザ光源を、請求項１１のように、前記可動部と一体形成してもよく、請求項１２のように、前記可動部と別に形成し、前記可動部に固定する構成としてもよい。Each laser light source may be formed integrally with the movable part as in claim 11, or may be formed separately from the movable part and fixed to the movable part as in claim 12.

請求項１２の場合、請求項１３のように、前記可動部に、各レーザ光源の取付け用ザグリを形成する構成とするとよい。In the case of claim 12, as in claim 13, it is preferable to form a counterbore for mounting each laser light source on the movable part.
かかる構成では、レーザ光源の取付け位置の精度を高めることができ、光軸合わせが容易である。In such a configuration, the accuracy of the mounting position of the laser light source can be increased, and the optical axis can be easily aligned.

請求項１４のように、前記アクチュエータを、前記可動部が、前記固定部に外側トーションバーを介して揺動可能に軸支される外側可動部と、該外側可動部に前記外側トーションバーと軸方向が直交する内側トーションバーを介して揺動可能に軸支される内側可動部とからなる２次元駆動型とし、前記内側可動部に、前記レーザ光源を配置する構成とするとよい。
かかる構成では、１つのアクチュエータで、レーザ光の水平及び垂直走査ができるようになる。 15. The actuator according to claim 14 , wherein the movable portion is pivotally supported by the fixed portion so as to be swingable via an outer torsion bar, and the outer torsion bar and the shaft are supported on the outer movable portion. A two-dimensional drive type including an inner movable part pivotally supported via inner torsion bars whose directions are orthogonal to each other may be used, and the laser light source may be arranged on the inner movable part.
With such a configuration, horizontal and vertical scanning of laser light can be performed with one actuator.

本発明の光学装置によれば、半導体製造技術を用いて製造したアクチュエータの可動部上に、各レーザ光源として端面発光型半導体レーザを設けると共にダイクロイックプリズムと反射ミラーとを設け、各端面発光型半導体レーザから出射したレーザ光を、ダイクロイックプリズムで合成し、この合成したレーザ光を反射ミラーで可動部の上方向に向けて反射する構成としたので、投光部とレーザ光走査部とを一体化でき、レーザディスプレイ装置に適用した場合、従来の投光部用のスペースが不要になり、レーザディスプレイ装置を格段に小型化できる。
また、半導体製造技術を用いて製造したアクチュエータの可動部上に、各レーザ光源として端面発光型半導体レーザを設けると共にマイクロピラミッドミラーを設け、各端面発光型半導体レーザから出射したレーザ光を、マイクロピラミッドミラーで可動部の上方向に向けて合成反射する構成としたので、同じく、投光部とレーザ光走査部とを一体化でき、レーザディスプレイ装置に適用した場合、従来の投光部用のスペースが不要になり、レーザディスプレイ装置を格段に小型化できる。 According to the optical device of the present invention, the edge-emitting semiconductor laser is provided as each laser light source on the movable part of the actuator manufactured using the semiconductor manufacturing technology, and the dichroic prism and the reflection mirror are provided. The laser beam emitted from the laser is synthesized by the dichroic prism, and the synthesized laser beam is reflected upward by the reflecting mirror, so the light projecting unit and the laser beam scanning unit are integrated. In addition, when applied to a laser display device, the conventional space for the light projecting unit is not required, and the laser display device can be remarkably reduced in size.
In addition, an edge-emitting semiconductor laser is provided as each laser light source and a micropyramid mirror is provided on each movable part of an actuator manufactured using semiconductor manufacturing technology, and laser light emitted from each edge-emitting semiconductor laser is converted into a micropyramid. Since the mirror is combined and reflected in the upward direction of the movable part, similarly, the light projecting part and the laser light scanning part can be integrated, and when applied to a laser display device, the space for the conventional light projecting part Is eliminated, and the laser display device can be remarkably reduced in size.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る光学装置の参考例を示す概略図で、レーザ光源に面発光型半導体レーザを用いた場合の例である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a reference example of an optical device according to the present invention, which is an example in which a surface emitting semiconductor laser is used as a laser light source.

図１において、本参考例の光学装置は、半導体製造技術を用いて製造した例えば２次元駆動型のアクチュエータ１０と、該アクチュエータ１０の可動部（後述する）上に配置するレーザ光源として、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ発光する面発光型のレーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃとを備えて構成される。 In FIG. 1, the optical device of the present reference example includes, for example, a two-dimensional drive type actuator 10 manufactured using a semiconductor manufacturing technique, and a red light source as a laser light source disposed on a movable part (described later) of the actuator 10. It comprises surface emitting laser chips 1A, 1B, and 1C that emit green and blue laser beams, respectively.

前記アクチュエータ１０は、例えば電磁力を利用して可動部を駆動する従来公知（例えば、特許公報第２７２２３１４号等参照）の電磁駆動型のものである。
このアクチュエータ１０は、固定部１１に外側トーションバー１２で枠状の外側可動部１３を揺動可能に軸支し、外側可動部１３に外側トーションバー１２と軸方向が直交する内側トーションバー１４で内側可動部１５を揺動可能に軸支する。これら固定部１１、外側及び内側トーションバー１２，１４及び外側及び内側可動部１３，１５は、半導体製造技術を利用してシリコン半導体基板で一体形成する。尚、図示しないが、外側可動部１３と内側可動部１５には、通電により磁界を発生する駆動コイルが形成されており、また、互いに対をなす静磁界発生手段（例えば永久磁石、電磁石等）を、外側及び内側トーションバー１２，１４の各軸方向とそれぞれ平行な各可動部１３，１５の対辺の駆動コイル部分に静磁界が作用するよう固定部１１の周囲に配置してある。 The actuator 10 is of a conventionally known electromagnetic drive type (for example, see Japanese Patent Publication No. 2722314) that drives a movable part using an electromagnetic force, for example.
The actuator 10 is supported by an outer torsion bar 12 on a fixed part 11 so that a frame-shaped outer movable part 13 can swing. The outer movable part 13 has an inner torsion bar 14 whose axial direction is perpendicular to the outer torsion bar 12. The inner movable portion 15 is pivotally supported so as to be swingable. The fixed portion 11, the outer and inner torsion bars 12 and 14, and the outer and inner movable portions 13 and 15 are integrally formed of a silicon semiconductor substrate using a semiconductor manufacturing technique. Although not shown, the outer movable portion 13 and the inner movable portion 15 are formed with drive coils that generate a magnetic field when energized, and static magnetic field generating means (for example, permanent magnets, electromagnets, etc.) that make a pair with each other. Are arranged around the fixed portion 11 so that a static magnetic field acts on the drive coil portions on the opposite sides of the movable portions 13 and 15 parallel to the axial directions of the outer and inner torsion bars 12 and 14, respectively.

本発明の光学装置では、可動部の揺動で走査されるレーザ走査光の可動部からの出射位置が、可動部の揺動軸中心から大きくずれていると、可動部の揺動に伴う上下動によるレーザ走査光の光路差によって位相のずれが生じ、光（もしくは色）の歪みが生じてしまう虞れがある。従って、本発明の光学装置においては、各レーザ光源から出射したレーザ光が、トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうように構成することが好ましい。 In the optical device of the present invention, when the emission position of the laser scanning light scanned by the swinging of the movable part is greatly deviated from the center of the swinging axis of the movable part, There is a possibility that a phase shift occurs due to the optical path difference of the laser scanning light due to movement, and distortion of light (or color) occurs. Therefore, in the optical device of the present invention, it is preferable that the laser light emitted from each laser light source is configured to be directed upward from the movable portion from the position of the movable portion in the vicinity of the axial center of the torsion bar.

このため、本参考例の前記レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、前記アクチュエータ１０の内側可動部１５の略中心位置（外側トーションバー１２と内側トーションバー１４の互いの軸中心の交点近傍）上に、発光面を上にして図１のように近接して配置する。この場合、図２に示すように、内側可動部１５に、チップ取付け用のザグリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃを形成し、各ザグリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃに、それぞれ対応するレーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを嵌め込んで固定する。前記ザグリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、アクチュエータ１０の製造工程の一工程として形成する。各レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの配線は、グランド端子を共通化することで、１本の共通グランド端子と３本の信号端子の計４本を、例えば内側及び外側トーションバー１４，１２を介して外部に引出せばよい。かかる配線は、半導体製造技術で形成する。尚、ワイヤボンディングで、直接外部に引出すようにしてもよく、この場合は、ワイヤボンディング位置を、外側及び内側可動部１３，１５の揺動動作を阻害しないよう、外側及び内側トーションバー１２，１４の軸上とすることが好ましい。 For this reason, the laser chips 1A, 1B, and 1C of the present reference example are on substantially the center position of the inner movable portion 15 of the actuator 10 (near the intersection of the axial centers of the outer torsion bar 12 and the inner torsion bar 14). The light emitting surfaces are placed close to each other as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 2, chip mounting counterbore 15 a, 15 b, 15 c is formed on the inner movable portion 15, and the corresponding laser chips 1 A, 1 B, 1 C are respectively mounted on the counterbore 15 a, 15 b, 15 c. Fit and fix. The counterbore 15a, 15b, 15c is formed as one step of the manufacturing process of the actuator 10. Each laser chip 1A, 1B, 1C has a common ground terminal so that a total of four lines, one common ground terminal and three signal terminals, can be connected via, for example, the inner and outer torsion bars 14, 12. And pull it out. Such wiring is formed by semiconductor manufacturing technology. It should be noted that it may be drawn directly to the outside by wire bonding. In this case, the outer and inner torsion bars 12 and 14 are arranged so that the wire bonding position does not hinder the swinging operation of the outer and inner movable parts 13 and 15. It is preferable to be on the axis.

かかる光学装置の動作を説明する。
アクチュエータ１０の駆動原理は従来と同様で、図示しない駆動回路から、駆動コイルに電流を供給すると磁界が発生する。この磁界と静磁界発生手段による静磁界との相互作用により、外側及び内側トーションバー１２，１４の軸方向とそれぞれ平行な外側及び内側可動部１３，１５の両端に互いに逆方向の電磁力（ローレンツ力）が発生し、外側及び内側トーションバー１２，１４を軸中心として外側及び内側可動部１３，１５が回動する。この回動動作に伴って外側及び内側トーションバー１２，１４が捩られ、外側及び内側トーションバー１２，１４にばね反力が発生し、このばね反力と電磁力とが釣合う位置まで外側及び内側可動部１３，１５は回動する。駆動コイルに正弦波等の交流電流を供給すれば外側及び内側可動部１３，１５を揺動動作でき、共振駆動することで可動部を高速に駆動できる。そして、外側駆動コイルと内側駆動コイルにそれぞれ供給する交流電流の周波数を異ならせれば、外側可動部１３と内側可動部１５の揺動周期を異ならせることができ、ラスタスキャン等のスキャニング動作が可能となる。 The operation of such an optical device will be described.
The driving principle of the actuator 10 is the same as in the prior art. When a current is supplied from a driving circuit (not shown) to the driving coil, a magnetic field is generated. Due to the interaction between the magnetic field and the static magnetic field generated by the static magnetic field generating means, electromagnetic forces in opposite directions (Lorentz) are applied to both ends of the outer and inner movable parts 13 and 15 parallel to the axial directions of the outer and inner torsion bars 12 and 14, respectively. Force) is generated, and the outer and inner movable parts 13 and 15 are rotated about the outer and inner torsion bars 12 and 14 as axial centers. With this turning operation, the outer and inner torsion bars 12 and 14 are twisted to generate spring reaction forces on the outer and inner torsion bars 12 and 14, and the outer and inner torsion bars 12 and 14 are moved to the positions where the spring reaction force and the electromagnetic force are balanced. The inner movable parts 13 and 15 rotate. If an alternating current such as a sine wave is supplied to the drive coil, the outer and inner movable parts 13 and 15 can be swung, and the movable part can be driven at high speed by resonance driving. If the frequency of the alternating current supplied to each of the outer drive coil and the inner drive coil is made different, the oscillation cycle of the outer movable part 13 and the inner movable part 15 can be made different, and scanning operation such as raster scanning is possible. It becomes.

例えば、内側可動部１５を高速駆動（共振駆動）してレーザ光を水平走査し、外側可動部１３を低速駆動（低周波駆動）してレーザ光を垂直走査する。このアクチュエータ１０の駆動に各レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを同期させつつ高速変調させることで、映像を映し出すことができる。 For example, the inner movable portion 15 is driven at high speed (resonance drive) to horizontally scan the laser beam, and the outer movable portion 13 is driven at low speed (low frequency drive) to vertically scan the laser beam. An image can be displayed by performing high-speed modulation while synchronizing the laser chips 1A, 1B, and 1C with the drive of the actuator 10.

かかる参考例の構成によれば、投光部とレーザ光走査部とを一体化でき、従来のレーザディスプレイ装置における投光部用のスペースが不要になり、レーザディスプレイ装置を格段に小型化できる。 According to the configuration of the reference example, the light projecting unit and the laser light scanning unit can be integrated, the space for the light projecting unit in the conventional laser display device is unnecessary, and the laser display device can be remarkably reduced in size.

また、従来のような可動部にミラーを設けたＭＥＭＳミラーでレーザ光を反射走査する構成では、ミラー面に入射するレーザ光の径に依存して可動部のサイズが大きくなり、共振周波数特性やウエハからの取り数の点で不利であったが、本参考例の構成によれば、レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃが極めて小さいため、可動部のサイズを従来に比べて小さくでき、共振周波数の高周波化によって可動部の駆動を高速化できると共に、ウエハからの取り数の増大によりコストの低減が可能となる。また、レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのサイズは、例えば約１００μｍ²程度と極めて小さいので、各レーザ光は略同一位置からの出射と見なせるので、レーザ光を合成する機構を省略できる利点がある。 Also, in the conventional configuration in which the laser beam is reflected and scanned by a MEMS mirror having a mirror on the movable part, the size of the movable part increases depending on the diameter of the laser light incident on the mirror surface, and the resonance frequency characteristics and Although it was disadvantageous in terms of the number of wafers to be taken, according to the configuration of this reference example , since the laser chips 1A, 1B, and 1C are extremely small, the size of the movable portion can be made smaller than the conventional one, and the resonance frequency can be reduced. The driving of the movable part can be speeded up by increasing the frequency, and the cost can be reduced by increasing the number of wafers taken. In addition, since the sizes of the laser chips 1A, 1B, and 1C are extremely small, for example, about 100 μm ² , each laser beam can be regarded as emitted from substantially the same position, and thus there is an advantage that a mechanism for synthesizing the laser beams can be omitted.

半導体レーザで問題となる発熱に関しても、レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ自体を回動させることで、冷却効果もあり、ヒートシンク等の冷却機構を設ける必要がない。 With regard to heat generation that is a problem with semiconductor lasers, the laser chips 1A, 1B, and 1C themselves can be rotated to provide a cooling effect and there is no need to provide a cooling mechanism such as a heat sink.

また、半導体製造技術により極めて高い位置精度でザグリ１５ａ，１５ｂ，１５ｃを形成できるので、レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを非常に高い位置精度で内側可動部１５に固定でき、レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃの光軸合わせが容易になる利点がある。
尚、ザグリを設けずに、レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを可動部上に固定してもよいことは言うまでもない。また、各レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを、アクチュエータ１０の製造工程において内側可動部１５と一体形成してもよい。 Moreover, since the counterbore 15a, 15b, 15c can be formed with extremely high positional accuracy by the semiconductor manufacturing technique, the laser chips 1A, 1B, 1C can be fixed to the inner movable portion 15 with very high positional accuracy, and the laser chips 1A, 1B, There is an advantage that 1C optical axis alignment becomes easy.
Needless to say, the laser chips 1A, 1B, and 1C may be fixed on the movable portion without providing counterbore. Further, the laser chips 1A, 1B, and 1C may be integrally formed with the inner movable portion 15 in the manufacturing process of the actuator 10.

レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃのパワーが不足する場合は、各レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを、それぞれ複数個アレイ状に配列して設けるとよい。この場合、同色のレーザチップの信号端子を共通化することで、外部に引出す配線数を少なくできる。 When the power of the laser chips 1A, 1B, and 1C is insufficient, a plurality of laser chips 1A, 1B, and 1C may be arranged in an array. In this case, by sharing the signal terminals of the laser chips of the same color, the number of wires drawn out can be reduced.

また、レーザチップ１Ａ，１Ｂ，１Ｃを、内側可動部１５の略中心位置に配置したので、レーザ走査光の光路差をなくし、光（もしくは色）の歪みの発生を抑制できる。 Further, since the laser chips 1A, 1B, and 1C are arranged at substantially the center position of the inner movable portion 15, the optical path difference of the laser scanning light can be eliminated, and the generation of light (or color) distortion can be suppressed.

図３は、本発明に係る光学装置の第１実施形態を示す要部概略図で、レーザ光源に端面発光型半導体レーザを用いた場合の例である。尚、参考例と同一要素には同一符号付して説明を省略する。また、アクチュエータ１０は、内側トーションバー１４と内側可動部１５のみ示し、その他は図示を省略してある。 FIG. 3 is a main part schematic diagram showing the first embodiment of the optical apparatus according to the present invention, which is an example in the case where an edge-emitting semiconductor laser is used as a laser light source. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as a reference example, and description is abbreviate | omitted. Further, the actuator 10 shows only the inner torsion bar 14 and the inner movable part 15, and the other parts are not shown.

図３において、本実施形態では、内側可動部１５の内側トーションバー１４の軸を中心として手前側に、端面発光型のレーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを図示のように配置する。これらレーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃで囲まれた中心部に、ダイクロイックプリズム３を配置する。更に、内側可動部１５の内側トーションバー１４の略軸中心上に、反射ミラー４を配置する。 In FIG. 3, in the present embodiment, the edge-emitting laser chips 2A, 2B, and 2C are arranged as illustrated on the front side with the axis of the inner torsion bar 14 of the inner movable portion 15 as the center. A dichroic prism 3 is disposed at the center surrounded by the laser chips 2A, 2B, and 2C. Further, the reflection mirror 4 is disposed on the substantial axial center of the inner torsion bar 14 of the inner movable portion 15.

これらレーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ、ダイクロイックプリズム３及び反射ミラー４は、アクチュエータ１０とは別に形成し、参考例と同様に、図５に示すように内側可動部１５上に形成したザグリ１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈに嵌め込んで固定してある。尚、ダイクロイックプリズム３を除いてレーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ及び反射ミラー４を、アクチュエータ１０の製造工程において内側可動部１５と一体形成してもよい。この場合、半導体基板としては、単結晶シリコン基板を用いる。 These laser chips 2A, 2B, 2C, the dichroic prism 3 and the reflecting mirror 4 are formed separately from the actuator 10 and, similar to the reference example , counterbore 15d, 15e formed on the inner movable portion 15 as shown in FIG. , 15f, 15g, and 15h. The laser chips 2A, 2B, 2C and the reflection mirror 4 may be formed integrally with the inner movable portion 15 in the manufacturing process of the actuator 10 except for the dichroic prism 3. In this case, a single crystal silicon substrate is used as the semiconductor substrate.

かかる第１実施形態の光学装置は、レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃからそれぞれ出射した赤色、緑色、青色の各レーザ光は、図中の点線矢印で示すようにダイクロイックプリズム３により反射ミラー４方向に導かれて合成される。この合成レーザ光を、図中の実線矢印で示すように反射ミラー４により内側可動部１５の上方向に向けて反射し、アクチュエータ１０の外側可動部１３と内側可動部１５の揺動動作により、水平及び垂直走査する。そして、本実施形態においても、各レーザ光源から出射したレーザ光が、トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうよう、反射ミラー４における合成レーザ光の反射位置が、外側及び内側トーションバー１２，１４の互いの軸中心の交点近傍位置となるよう反射ミラー４を配置することで、レーザ走査光の光路差をなくし、光（もしくは色）の歪みの発生を抑制できる。 In the optical device according to the first embodiment, red, green, and blue laser beams respectively emitted from the laser chips 2A, 2B, and 2C are directed toward the reflection mirror 4 by the dichroic prism 3 as indicated by dotted arrows in the drawing. Guided and synthesized. This synthetic laser light is reflected upward by the reflecting mirror 4 as shown by the solid line arrow in the figure, and the outer movable portion 13 and the inner movable portion 15 of the actuator 10 are swung. Scan horizontally and vertically. And also in this embodiment, the reflection position of the synthetic laser light on the reflection mirror 4 is such that the laser light emitted from each laser light source is directed upward from the movable part position near the axial center of the torsion bar, By disposing the reflection mirror 4 so as to be in the vicinity of the intersection of the axis centers of the outer and inner torsion bars 12, 14, the optical path difference of the laser scanning light can be eliminated and the occurrence of light (or color) distortion can be suppressed. .

かかる構成によれば、端面発光型半導体レーザを用いても投光部とレーザ光走査部とを一体化でき、レーザディスプレイ装置を格段に小型化できる。 According to such a configuration, even to integrate the light projecting unit and a laser beam scanning unit with the edge-emitting semiconductor laser, can be significantly downsized Les chromatography THE display device.

第１実施形態の構成では、内側可動部１５の半面に偏って素子等が配置され、内側トーションバー１４の軸を中心に左右が重量的にアンバランスになる。従って、例えば、素子が配置されていない側に重りを設けて調整すればよい。また、重りに代えて、可動部の回動位置検知用のレーザや受光素子（例えば測距や物体検出用）等の機能素子を設けて調整してもよい。また、図４に示すように、図３の配置構成を９０度回転させたような配置構成とし、反射ミラー４の中心が内側トーションバー１４の略軸中心上に位置するように配置すれば、内側トーションバー１４の軸を中心に左右の重量的なバランスをとることはできる。この場合、内側トーションバー１４の軸と直角な外側トーションバー１２の軸を中心とした左右のバランスが崩れるが、素子の配置位置の調整や素子の重量調整等によってバランスさせることは可能である。 In the configuration of the first embodiment, elements and the like are arranged on the half surface of the inner movable portion 15, and the left and right are unbalanced with respect to the axis of the inner torsion bar 14. Therefore, for example, adjustment may be made by providing a weight on the side where no element is arranged. Further, instead of the weight, a functional element such as a laser for detecting the rotational position of the movable part or a light receiving element (for example, for distance measurement or object detection) may be provided and adjusted. Also, as shown in FIG. 4, if the arrangement configuration of FIG. 3 is rotated 90 degrees and the center of the reflection mirror 4 is positioned on the substantially axial center of the inner torsion bar 14, The left and right weight balance can be achieved around the axis of the inner torsion bar 14. In this case, the left / right balance about the axis of the outer torsion bar 12 perpendicular to the axis of the inner torsion bar 14 is lost, but the balance can be achieved by adjusting the arrangement position of the elements or adjusting the weight of the elements.

また、各レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃからの出射光が拡散されることを考慮して、図６に示すように、各レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃからの出射光を、コリメートレンズ５を介して平行光にしてダイクロイックプリズム３に入射させるようにするとよい。これにより、レーザ光のパワー効率を高めることができる。 Further, considering that the emitted light from each of the laser chips 2A, 2B, 2C is diffused, the emitted light from each of the laser chips 2A, 2B, 2C is passed through the collimating lens 5 as shown in FIG. Therefore, it is preferable that the light is incident on the dichroic prism 3 as parallel light. Thereby, the power efficiency of a laser beam can be improved.

図７は、本発明に係る光学装置の第２実施形態を示す要部概略図で、端面発光型半導体レーザを用いる場合の別の例である。尚、参考例と同一要素には同一符号付して説明を省略する。アクチュエータ１０は、内側トーションバー１４と内側可動部１５のみ示し、その他は図示を省略してある。 FIG. 7 is a main part schematic diagram showing a second embodiment of the optical device according to the present invention, which is another example in the case of using an edge-emitting semiconductor laser. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element as a reference example, and description is abbreviate | omitted. The actuator 10 shows only the inner torsion bar 14 and the inner movable part 15, and the other parts are not shown.

図７において、本実施形態は、ダイクロイックプリズム３と反射ミラー４に代えて、マイクロピラミッドミラー６を用いている。マイクロピラミッドミラー６は、その中心（頂部）が外側及び内側トーションバー１２，１４の互いの軸中心の交点近傍位置上に位置するように、半導体製造技術を利用して単結晶シリコン基板で内側可動部１５と一体形成し、表面を銀或いはアルミニウムでコーティングしてある。そして、各レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを、図７のようにマイクロピラミッドミラー６の周囲に配置する。各レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、第２実施形態と同様に、図８に示すように内側可動部１５上に形成したザグリ１５ｄ，１５ｅ，１５ｆに嵌め込んで固定する。 In FIG. 7, this embodiment uses a micro pyramid mirror 6 in place of the dichroic prism 3 and the reflection mirror 4. The micropyramid mirror 6 is movable inside by a single crystal silicon substrate using a semiconductor manufacturing technique so that the center (top) of the micropyramid mirror 6 is located near the intersection of the axial centers of the outer and inner torsion bars 12 and 14. It is integrally formed with the part 15 and the surface is coated with silver or aluminum. Then, the laser chips 2A, 2B, 2C are arranged around the micro pyramid mirror 6 as shown in FIG. As in the second embodiment, the laser chips 2A, 2B, and 2C are fitted and fixed to counterbore 15d, 15e, and 15f formed on the inner movable portion 15 as shown in FIG.

かかる第２実施形態の光学装置は、レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃからそれぞれ出射した赤色、緑色、青色の各レーザ光は、図中の点線矢印で示すようにマイクロピラミッドミラー６の各面に入射し、図中の実線矢印で示すようにマイクロピラミッドミラー６により内側可動部１５の上方向に向けて反射し合成される。この合成光を、アクチュエータ１０の外側可動部１３と内側可動部１５の揺動動作により、水平及び垂直走査する。そして、本実施形態においても、各レーザ光源から出射したレーザ光が、トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうよう、マイクロピラミッドミラー６の中心を、外側及び内側トーションバー１２，１４の互いの軸中心の交点近傍位置に配置する構成としたので、レーザ走査光の光路差をなくし、光（もしくは色）の歪みの発生を抑制できる。 In the optical device according to the second embodiment, red, green, and blue laser beams emitted from the laser chips 2A, 2B, and 2C are incident on each surface of the micropyramid mirror 6 as indicated by dotted arrows in the figure. Then, as indicated by the solid line arrow in the figure, the micro pyramid mirror 6 reflects and synthesizes upward in the inner movable portion 15. The combined light is scanned horizontally and vertically by the swinging motion of the outer movable portion 13 and the inner movable portion 15 of the actuator 10. Also in the present embodiment, the center of the micro pyramid mirror 6 is placed outside and inside the torsion so that the laser light emitted from each laser light source is directed upward from the movable part position near the axial center of the torsion bar. Since the bars 12 and 14 are arranged in the vicinity of the intersection of the axis centers of each other, the optical path difference of the laser scanning light can be eliminated and the occurrence of light (or color) distortion can be suppressed.

第２実施形態の構成も、第１実施形態と同様で、内側トーションバー１４の軸を中心に左右が重量的にアンバランスになる。そのため、第１実施形態の変形例と同様に、図７の配置構成を９０度回転させたような配置構成とし、マイクロピラミッドミラー６の中心が内側トーションバー１４の略軸中心上に位置するように配置して、内側トーションバー１４の軸を中心に左右の重量的なバランスをとるようにしてもよい。また、図７において、レーザチップが配置されていないマイクロピラミッドミラー６の残りの一面側に、例えば、レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの中でレーザパワーの弱いもの、階調制御の難しいもの、或いは、パルス制御の難しいもの等と同色のレーザチップを追加することにより、重量的なバランスを調整するようにするとよい。レーザパワーを補う場合は、同色の２つのレーザチップの発光タイミングを同じにしてレベルの不足分を補うよう制御すればよい。また、階調制御に関しては、同色の２つのレーザチップの発光のタイミング周期を変えて出力制御することで、色の濃淡の変化の数を増大することができるようになり、色の表現／再現性を高めることができる。パルス制御に関しては、同色の２つのレーザチップの発光タイミングをずらすことで、発光周期を実質的に短くできるようになる。 The configuration of the second embodiment is also the same as that of the first embodiment, and the left and right are unbalanced in weight about the axis of the inner torsion bar 14. Therefore, similarly to the modification of the first embodiment, the arrangement shown in FIG. 7 is arranged so as to be rotated 90 degrees so that the center of the micropyramid mirror 6 is positioned on the substantially axial center of the inner torsion bar 14. May be arranged so that the left and right weight balance is maintained around the axis of the inner torsion bar 14. In FIG. 7, on the other surface side of the micro pyramid mirror 6 on which the laser chip is not disposed, for example, among the laser chips 2A, 2B, 2C, one having a weak laser power, one having difficult gradation control, or It is advisable to adjust the weight balance by adding a laser chip of the same color as that which is difficult to control pulses. In order to compensate for the laser power, the light emission timings of the two laser chips of the same color may be set to be the same so as to compensate for the insufficient level. As for gradation control, by changing the light emission timing period of two laser chips of the same color and controlling the output, the number of changes in color shading can be increased, and color expression / reproduction can be achieved. Can increase the sex. Regarding the pulse control, the light emission period can be substantially shortened by shifting the light emission timings of the two laser chips of the same color.

尚、マイクロピラミッドミラー６は、内側可動部１５と別に製作して内側可動部１５に固定して取付けてもよい。また、本実施形態の場合も、各レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃからの出射光を、コリメートレンズ５を介して平行光にしてマイクロピラミッドミラー６に入射させるようにしてもよい。 The micro pyramid mirror 6 may be manufactured separately from the inner movable portion 15 and fixed to the inner movable portion 15. Also in the present embodiment, the emitted light from each of the laser chips 2A, 2B, 2C may be collimated through the collimator lens 5 and incident on the micropyramid mirror 6.

上記第２実施形態は、マイクロピラミッドミラー６のみ、内側可動部１５と一体形成する例を示したが、マイクロピラミッドミラー６に加えてレーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃも、内側可動部１５と一体形成するようにしてもよい。 In the second embodiment, only the micro pyramid mirror 6 is integrally formed with the inner movable portion 15. However, in addition to the micro pyramid mirror 6, the laser chips 2A, 2B, and 2C are also integrally formed with the inner movable portion 15. You may make it do.

図９に、マイクロピラミッドミラー６とレーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを、内側可動部１５と一体形成した第３実施形態の製造工程の一例を示し、簡単に説明する。尚、図７を、マイクロピラミッドミラー６とレーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃを内側可動部１５と一体形成したものとした場合、図９は、図７のＡ−Ａ矢視断面を示している。 FIG. 9 shows an example of the manufacturing process of the third embodiment in which the micro pyramid mirror 6 and the laser chips 2A, 2B, and 2C are integrally formed with the inner movable portion 15, and will be briefly described. In addition, when FIG. 7 assumes that the micro pyramid mirror 6 and the laser chips 2A, 2B, and 2C are integrally formed with the inner movable portion 15, FIG. 9 shows a cross section taken along the line AA in FIG.

図９において、単結晶シリコン基板１００上におけるマイクロピラミッドミラー６の形成位置の中心をマスクする（図（ａ））。 In FIG. 9, the center of the formation position of the micro pyramid mirror 6 on the single crystal silicon substrate 100 is masked (FIG. 9A).

次に、エッチング液を用いて単結晶シリコン基板１００上面をエッチングしてマイクロピラミッド１０１を形成する（図（ｂ））。 Next, the micropyramid 101 is formed by etching the upper surface of the single crystal silicon substrate 100 using an etchant (FIG. (B)).

次に、基板１００上に、各レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各Ｎクラッド層用配線（図示せず）を形成した後、赤色のレーザチップ２ＡのＮクラッド層、活性層（図の斜線部分）、Ｐクラッド層を順次形成する（図（ｃ））。各Ｎクラッド層用配線は、金属等のパターニングにより形成してもよく、ケイ素拡散抵抗で形成してもよい。ケイ素拡散抵抗で形成した場合は、ケイ素自体をヒートシンクとして放熱させることが可能であり、可動部の揺動による空冷効果と合わせては発熱対策として有効である。また、Ｎクラッド層、活性層及びＰクラッド層の形成は、材料を堆積させてフォトリソを行う方法でもよく、常温接合等で積み上げる方法でもよい。 Next, after forming wirings (not shown) for the N clad layers of the laser chips 2A, 2B, and 2C on the substrate 100, the N clad layers and active layers of the red laser chip 2A (hatched portions in the figure) ) And a P-cladding layer are sequentially formed (FIG. (C)). Each N clad layer wiring may be formed by patterning of metal or the like, or may be formed by silicon diffusion resistance. When formed by silicon diffusion resistance, it is possible to dissipate heat as silicon itself as a heat sink, and it is effective as a countermeasure against heat generation in combination with the air cooling effect due to the swinging of the movable part. Further, the N clad layer, the active layer, and the P clad layer may be formed by a method of depositing materials and performing photolithography, or a method of stacking by room temperature bonding or the like.

次に、基板１００上に、赤色のレーザチップ２Ａの場合と同様にして、緑色のレーザチップ２ＢのＮクラッド層、活性層（図の斜線部分）、Ｐクラッド層を順次形成する（図（ｄ））。図示しないが、同様にして、青色のレーザチップ２ＣのＮクラッド層、活性層（図の斜線部分）、Ｐクラッド層を順次形成する。 Next, in the same manner as in the case of the red laser chip 2A, an N cladding layer, an active layer (shaded portion in the figure), and a P cladding layer of the green laser chip 2B are sequentially formed on the substrate 100 (FIG. )). Although not shown, in the same manner, an N clad layer, an active layer (shaded portion in the figure), and a P clad layer of the blue laser chip 2C are sequentially formed.

次に、各レーザチップ２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各Ｐクラッド層用配線１０２を、例えばアルミニウム等でパターニング形成する（図（ｅ））。尚、この際に、例えば電磁駆動型のものであれば、駆動コイル等、アクチュエータ１０の配線部分も同時に形成する。 Next, the P-cladding layer wirings 102 of the laser chips 2A, 2B, and 2C are formed by patterning with aluminum or the like (FIG. (E)). At this time, for example, in the case of an electromagnetic drive type, a wiring portion of the actuator 10 such as a drive coil is formed at the same time.

次に、アクチュエータ１０の可動部、トーションバーを形成してアクチュエータ１０部分を形成する（図（ｆ））。 Next, the movable part of the actuator 10 and the torsion bar are formed to form the actuator 10 portion (FIG. (F)).

次に、マイクロピラミッド１０１の表面に、銀或いはアルミニウムを蒸着してマイクロピラミッドミラー６とする（図（ｇ））。 Next, silver or aluminum is vapor-deposited on the surface of the micropyramid 101 to form the micropyramid mirror 6 (FIG. (G)).

上記各実施形態では、レーザチップを載置するアクチュエータ１０として電磁駆動型の例を示したが、これに限らず、静電駆動型、圧電駆動型等、従来公知の半導体製造技術を用いて製造するあらゆるＭＥＭＳアクチュエータに適用することができる。 In each of the above-described embodiments, an example of an electromagnetic drive type is shown as the actuator 10 on which the laser chip is mounted. However, the actuator 10 is not limited to this and is manufactured using a conventionally known semiconductor manufacturing technique such as an electrostatic drive type or a piezoelectric drive type. It can be applied to any MEMS actuator.

また、２次元駆動型のアクチュエータの例を示したが、固定部にトーションバーを介して可動部を揺動可能に軸支するだけの１次元駆動型のアクチュエータでもよく、この場合は、従来と同様に、レーザチップを搭載する１次元駆動型アクチュエータとは別に、もう１つの１次元駆動型アクチュエータを設けて、一方のアクチュエータで水平走査を行い、他方のアクチュエータで垂直走査を行う構成とすればよい。 Although an example of a two-dimensional drive type actuator has been shown, it may be a one-dimensional drive type actuator in which a movable part is pivotally supported by a fixed part via a torsion bar. In this case, Similarly, in addition to the one-dimensional drive type actuator on which the laser chip is mounted, another one-dimensional drive type actuator is provided so that one actuator performs horizontal scanning and the other actuator performs vertical scanning. Good.

本発明の参考例を示す面発光型半導体レーザを用いた場合の概略図Schematic diagram when using a surface emitting semiconductor laser showing a reference example of the present invention 参考例の内側可動部に形成したザグリを示す図 The figure which shows the counterbore formed in the inner side movable part of a reference example 本発明の第１実施形態を示す端面発光型半導体レーザを用いた場合の要部概略図Schematic diagram of essential parts when an edge-emitting semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention is used. 同上第１実施形態の変形例を示す要部概略図The principal part schematic which shows the modification of 1st Embodiment same as the above. 第１実施形態の内側可動部に形成したザグリを示す図The figure which shows the counterbore formed in the inner side movable part of 1st Embodiment. 第１実施形態のコリメートレンズを設けた場合の図Diagram when the collimating lens of the first embodiment is provided 本発明の第２実施形態を示す端面発光型半導体レーザを用いた場合の別の例を示す要部概略図Schematic view of relevant parts showing another example of the case where an edge-emitting semiconductor laser showing the second embodiment of the present invention is used. 第２実施形態の内側可動部に形成したザグリを示す図The figure which shows the counterbore formed in the inner side movable part of 2nd Embodiment. 本発明の第３実施形態の製造工程の説明図Explanatory drawing of the manufacturing process of 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

２Ａ，２Ｂ，２Ｃ端面発光型レーザチップ
３ダイクロイックプリズム
４反射ミラー
５コリメートレンズ
６マイクロピラミッドミラー
１０アクチュエータ
１１固定部
１２外側トーションバー
１３外側可動部
１４内側トーションバー
１５内側可動部
１５ａ〜１５ｈザグリ
１００単結晶シリコン基板
１０１マイクロピラミッド
１０２Ｐクラッド層用配線 2A , 2B, 2C End-emitting laser chip 3 Dichroic prism 4 Reflecting mirror 5 Collimating lens 6 Micropyramid mirror 10 Actuator 11 Fixed part 12 Outer torsion bar 13 Outer movable part 14 Inner torsion bar 15 Inner movable parts 15a to 15h Counterbore 100 Single Crystalline silicon substrate 101 Micro pyramid 102 P clad layer wiring

Claims

固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で一体形成し、駆動手段により前記可動部を前記トーションバーの軸回りに駆動するアクチュエータを備え、前記アクチュエータの可動部を揺動駆動して、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ発光する各レーザ光源からの各レーザ光を走査する光学装置であって、
前記アクチュエータの可動部上に、前記各レーザ光源として端面発光型半導体レーザを設けると共にダイクロイックプリズムと反射ミラーとを設け、前記各端面発光型半導体レーザから出射したレーザ光を、前記ダイクロイックプリズムで合成し、この合成したレーザ光を前記反射ミラーで前記可動部の上方向に向けて反射する構成としたことを特徴とする光学装置。 A fixed portion, a movable portion, and a torsion bar that pivotally supports the movable portion on the fixed portion so as to be swingable are integrally formed on a semiconductor substrate, and the movable portion is driven around the axis of the torsion bar by a driving means. An optical device that scans each laser beam from each laser light source that emits red, green, and blue laser beams by swinging and driving a movable portion of the actuator,
An edge-emitting semiconductor laser is provided as each laser light source on the movable part of the actuator, and a dichroic prism and a reflection mirror are provided, and laser light emitted from each edge-emitting semiconductor laser is synthesized by the dichroic prism. An optical apparatus characterized in that the combined laser beam is reflected by the reflection mirror toward the upper side of the movable part .

前記反射ミラーで前記可動部の上方向に向けて反射するレーザ光が、前記トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうように構成した請求項１に記載の光学装置。 The optical apparatus according to claim 1 , wherein the laser beam reflected by the reflection mirror toward the upward direction of the movable portion is directed upward from the movable portion position near the axial center of the torsion bar. .

前記可動部に、前記ダイクロイックプリズムと反射ミラーのそれぞれの取付け用ザグリをそれぞれ形成し、前記可動部と別に形成した前記ダイクロイックプリズムと反射ミラーとを、それぞれ対応する前記ザグリに固定する構成とした請求項１又は２に記載の光学装置。 A mounting counterbore for each of the dichroic prism and the reflecting mirror is formed on the movable part, and the dichroic prism and the reflecting mirror formed separately from the movable part are fixed to the corresponding counterbore. Item 3. The optical device according to Item 1 or 2 .

前記反射ミラーを、前記可動部と一体形成した請求項１又は２に記載の光学装置。 The optical device according to the reflection mirror, to claim 1 or 2 is integrally formed with the movable portion.

前記各端面発光型半導体レーザから出射した各レーザ光を、コリメートレンズを介して前記ダイクロイックプリズムに入射する構成とした請求項１〜４のいずれか１つに記載の光学装置。 5. The optical device according to claim 1 , wherein each laser beam emitted from each of the edge-emitting semiconductor lasers is incident on the dichroic prism via a collimator lens.

固定部と、可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で一体形成し、駆動手段により前記可動部を前記トーションバーの軸回りに駆動するアクチュエータを備え、前記アクチュエータの可動部を揺動駆動して、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ発光する各レーザ光源からの各レーザ光を走査する光学装置であって、
前記アクチュエータの可動部上に、前記各レーザ光源として端面発光型半導体レーザを設けると共にマイクロピラミッドミラーを設け、前記各端面発光型半導体レーザから出射したレーザ光を、前記マイクロピラミッドミラーで前記可動部の上方向に向けて合成反射する構成としたことを特徴とする光学装置。 A fixed portion, a movable portion, and a torsion bar that pivotally supports the movable portion on the fixed portion so as to be swingable are integrally formed on a semiconductor substrate, and the movable portion is driven around the axis of the torsion bar by a driving means. An optical device that scans each laser beam from each laser light source that emits red, green, and blue laser beams by swinging and driving a movable portion of the actuator,
On the movable part of the actuator, an edge-emitting semiconductor laser is provided as each laser light source and a micro pyramid mirror is provided, and laser light emitted from each edge-emitting semiconductor laser is transmitted to the movable part by the micro pyramid mirror. An optical apparatus characterized in that the reflection is combined and reflected upward .

前記マイクロピラミッドミラーで前記可動部の上方向に向けて合成反射するレーザ光が、前記トーションバーの軸中心近傍の可動部位置から可動部の上方向に向かうように構成した請求項６に記載の光学装置。 The laser beam combined and reflected upward of the movable part by the micropyramid mirror is configured to be directed upward of the movable part from a movable part position in the vicinity of the axial center of the torsion bar . Optical device.

前記可動部に、前記マイクロピラミッドミラーの取付け用のザグリを形成し、前記可動部と別に形成した前記マイクロピラミッドミラーを前記ザグリに固定する構成とした請求項６又は７に記載の光学装置。 The optical device according to claim 6 or 7 , wherein a counterbore for mounting the micropyramid mirror is formed on the movable part, and the micropyramid mirror formed separately from the movable part is fixed to the counterbore.

前記マイクロピラミッドミラーを、前記可動部と一体形成した請求項６又は７に記載の光学装置。 The optical device according to claim 6 or 7 , wherein the micro pyramid mirror is integrally formed with the movable portion.

前記各端面発光型半導体レーザから出射した各レーザ光を、コリメートレンズを介して前記マイクロピラミッドミラーに入射する構成とした請求項６〜９のいずれか１つに記載の光学装置。 The optical apparatus according to claim 6, wherein each laser beam emitted from each of the edge emitting semiconductor lasers is incident on the micropyramid mirror via a collimator lens .

各レーザ光源を、前記可動部と一体形成した請求項１〜１０のいずれか１つに記載の光学装置。 Each laser light source, an optical device according to any one of claims 1 to 10 which is integrally formed with the movable portion.

前記各レーザ光源を、前記可動部と別に形成し、前記可動部に固定する構成とした請求項１〜１０のいずれか１つに記載の光学装置。 Wherein each laser light source, separately formed with the movable portion, an optical device according to any one of claims 1 to 10 which is configured to be fixed to the movable portion.

前記可動部に、各レーザ光源の取付け用ザグリを形成する構成とした請求項１２に記載の光学装置。 The optical apparatus according to claim 12 , wherein a counterbore for mounting each laser light source is formed on the movable portion.

前記アクチュエータを、前記可動部が、前記固定部に外側トーションバーを介して揺動可能に軸支される外側可動部と、該外側可動部に前記外側トーションバーと軸方向が直交する内側トーションバーを介して揺動可能に軸支される内側可動部とからなる２次元駆動型とし、前記内側可動部に、前記レーザ光源を配置する構成とした請求項１〜１３のいずれか１つに記載の光学装置。 The actuator includes an outer movable portion in which the movable portion is pivotally supported by the fixed portion via an outer torsion bar, and an inner torsion bar whose axial direction is orthogonal to the outer torsion bar. a two-dimensional drive type consisting of an inner movable portion swingably supported through said inwardly movable part, according to any one of configurations and claims 1-13 to place the laser light source Optical device.