JP2005055583A

JP2005055583A - 音響光学素子の調整方法及び調整装置

Info

Publication number: JP2005055583A
Application number: JP2003284858A
Authority: JP
Inventors: Yoji Nishimoto; 陽二西本
Original assignee: Noritsu Koki Co Ltd
Current assignee: Noritsu Koki Co Ltd
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】入射位置の変動が生じたとしても回折効率の低下を抑制することができる音響光学素子の調整方法を提供すること。
【解決手段】レーザー光源からのレーザー光が入射される入射部６２と、画像信号に基づいて入射されたレーザー光を光変調して出射させる出射部６３とを有する音響光学素１５子の調整方法であって、レーザー光が入射部６２に入射される位置を変えながら、出射部６３から出射されるレーザー光の１次回折光の強度を測定する工程と、測定された回折光の強度に基づいて各入射位置における回折効率を求める工程と、求められた回折効率の変化がほぼ一定になる領域の中央位置がレーザー光の入射位置となるように調整する工程とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザー光源からのレーザー光が入射される入射部と、画像信号に基づいて入射されたレーザー光を光変調して出射させる出射部とを有する音響光学素子の調整方法及び調整装置に関するものである。

かかる音響光学素子（音響光学変調素子：ＡＯＭや音響光学偏向素子：ＡＯＤ）は、レーザー光を用いて画像を形成する装置に用いられている。例えば、写真プリントを作成する写真処理装置では、現像済みネガフィルムのコマ画像を読み取り、取得した画像データを用いてペーパーの乳剤面の画像を焼付露光させる。すなわち、レーザー光を音響光学素子に入射し、画像データに基づいて光変調された出力レーザー光を得て、このレーザー光をペーパーの乳剤面に走査露光を行う。

音響光学素子には、レーザー光源からのレーザー光が入射される入射部（入射開口）と、光変調されたレーザー光が出射される出射部とを備えている。出射部からは、光変調されたレーザー光が回折光として取り出されるが、そのうちの最も強度のある１次回折光を画像形成用に用いている。この１次回折光の強度は、入射部におけるレーザー光の入射位置により変動することが知られている。レーザー光の入射強度と出射した１次回折光の強度の比率を回折効率と称しているが、レーザー光の入射位置により回折効率が変動する。これを図４に示す。また、音響光学素子の構成を図５の概念図に示す。

図５において、音響光学素子は、単結晶体１と単結晶体１の一端面に設けられたトランスジューサ２を備えている。単結晶体１の他端面は、斜め研磨面１ａとなっている。図５のようにｘｙｚ座標軸を取ると、入射光が進む方向はｚ軸の方向となる。トランスジューサ２からの超音波が進む方向（入射光偏向方向）がｘ軸の方向となる。ｙ軸は、ｘｙ軸に直交する方向である。

図４のグラフにおいて横軸は、垂直方向（ｙ方向）のレーザー光入射位置（μｍ）を示す。原点は、入射部のちょうど真中である。縦軸は、回折効率変化率（％）である。このグラフでは３本の曲線が示されており、それぞれｘ方向の入射位置を変えて測定したものである。すなわち、入射部の中央位置と、中央からトランスジューサ側に所定距離ずらした位置と、中央から斜め研磨面側に所定距離ずらした位置の３箇所において、ｙ軸方向にレーザー光の入射位置を変えながら回折効率の測定を行った。

この図４から分かるように、ｘ方向に入射位置を動かしても大きな変動はないが、ｙ方向へ移動させると回折効率が大きく変動する。回折効率が小さな領域で使用すると、大きなエネルギーロスとなるため、できるだけ回折効率の大きくなるような状態で音響光学素子を使用する必要がある。そのために、下記特許文献１では、回折光の回折効率が最大となるように調整している。具体的には、図４の領域Ａの範囲内に入るようにレーザー光の入射位置を調整している。
特開２０００−１５５２７８号公報（要約、図８）

しかしながら、かかる従来技術では次のような問題がある。領域Ａの範囲ならばどこでも良いとすると、領域の端の位置（図４ではＡ０，Ａ１であり、回折効率が最大となっている）に調整してしまうと、その位置からずれてしまうと（領域Ａの範囲から外側にずれてしまうと）回折効率が大きく低下する。レーザー光源からのレーザー光の出射位置は、温度変化の影響により変動するという特性があり、一旦調整しても温度変化により音響光学素子への入射位置はある程度変動してしまう。この入射位置の変動に伴い、回折効率が低下してしまうと、出射光の出力が低下することになり、画質にも悪影響を及ぼす。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、入射位置の変動が生じたとしても回折効率の低下を抑制することができる音響光学素子の調整方法及び調整装置を提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る音響光学素子の調整方法は、
レーザー光源からのレーザー光が入射される入射部と、画像信号に基づいて入射されたレーザー光を光変調して出射させる出射部とを有する音響光学素子の調整方法であって、
レーザー光が前記入射部に入射される位置を変えながら、前記出射部から出射されるレーザー光の１次回折光の強度を測定する工程と、
測定された回折光の強度に基づいて各入射位置における回折効率を求める工程と、
求められた回折効率の変化がほぼ一定になる領域の中央位置がレーザー光の入射位置となるように調整する工程とを有することを特徴とするものである。

この構成による音響光学素子の調整方法の作用・効果は、以下の通りである。レーザー光が音響光学素子の入射部に入射される位置を変えながら、出射部から出射される１次回折光の強度を測定する。測定された１次回折光の強度に基づいて回折効率を求める。このとき得られる回折効率のデータの一例は、図４に示した通りである。そして回折効率の変化がほぼ一定になる領域（図４ではＡで示される）の中央位置（図４ではＰで示される）がレーザー光の入射位置となるように調整を行う。図４から分かるように、中央位置Ｐを入射位置とすれば、温度変化により入射位置の変動が生じたとしても、回折効率の変動は少なく許容範囲である。その結果、入射位置の変動が生じたとしても回折効率の低下を抑制することができる音響光学素子の調整方法を提供することができる。

本発明の好適な実施形態として，回折効率の変化がほぼ一定になる領域の両端の回折効率が極大値を取る位置を求め、その両端の中央位置をレーザー光の入射位置として調整するものがあげられる。

図４で示したように、回折効率の変化がほぼ一定になる領域の両端では、回折効率が極大値を取ることがある。したがって、その極大値となる夫々の入射位置の中央位置を入射位置として求めることができる。これにより、確実に中央位置に調整することができる。

上記課題を解決するため本発明に係る音響光学素子の調整装置は、
レーザー光源からのレーザー光が入射される入射部と、画像信号に基づいて入射されたレーザー光を光変調して出射させる出射部とを有する音響光学素子の調整装置であって、
レーザー光が前記入射部に入射される位置を変えながら、前記出射部から出射されるレーザー光の１次回折光の強度を測定するセンサーと、
測定された回折光の強度に基づいて各入射位置における回折効率を求める回折効率演算手段と、
求められた回折効率の変化がほぼ一定になる領域の中央位置がレーザー光の入射位置となるように調整する調整機構とを有することを特徴とするものである。

かかる構成による作用・効果は、既に述べた通りである。

本発明に係る音響光学素子の調整装置の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、音響光学素子が用いられているレーザー露光装置の構成を示す模式図である。

＜レーザー露光装置の構成＞
図１において、レーザー露光装置１００は、大きく分けてレーザー光源部Ａ１と、レーザー走査部Ａ２とを備えている。レーザー光源部Ａ１は、赤レーザー光源１０と、緑レーザー光源１１と、青レーザー光源１２と、各レーザー光源１０，１１，１２から出力されるレーザー光を変調する音響光学素子 (以下、音響光学素子をＡＯＭと省略する。) １３，１４，１５と、各ＡＯＭ１３，１４，１５をそれぞれ駆動するＡＯＭドライバ１６，１７，１８とを備えている。

ＡＯＭ１５の構成を簡単に説明すると、音響光学効果を生じる音響光学媒質１５ａ（単結晶体）と、ＡＯＭドライバ１８から入力される高周波信号により超音波を出力する圧電素子１５ｂと、音響光学媒体１５ａを通過してきた超音波を吸収する超音波吸収体１５ｃとを備えている。ＡＯＭ１５に入射された青レーザー光は、ＡＯＭドライバ１８からの高周波信号の周波数や振幅の大きさに応じて回折され、ＡＯＭ１５からは複数本の回折された青レーザー光が出力される。ＡＯＭ１５の光路の下手側には遮蔽板２４が設けられており、回折光のうち最も強度のある１次回折光のみを通過させるようにしている。以上のように、ＡＯＭドライバ１８により画像データに対応した高周波信号を生成し、この高周波信号をＡＯＭ１５に供給することにより、青レーザー光を画像データに対応した光変調をさせることができる。以上の点は他のＡＯＭ１３, １４に関しても同じであり、青レーザー光における遮蔽板２４と同様に、赤レーザー光用の遮蔽板２２、緑レーザー光用の遮蔽板２３が設けられている。

さらに、各レーザー光源１０，１１，１２と各ＡＯＭ１３，１４，１５との間の光軸上にビーム整形レンズ４２，４３，４４が設けられている。このビーム整形レンズ４２，４３，４４は、各レーザー光源１０，１１，１２から出力されるレーザー光のビーム径を絞ることでビーム径を整形し、所定の大きさの入射径にて各ＡＯＭ１３，１４，１５に入射させる。各ビーム整形レンズ４２，４３，４４は、光軸方向に沿って矢印方向に移動することが可能である。さらに、レーザー光源部Ａ１には、各レーザー光を合成するための合成手段Ｃが設けられている。合成手段Ｃは、光路の上手側から順に配置された第１ミラー２５と、第２ミラー２６と、第３ミラー２７とを備えている。第３ミラー２７よりも下流側の光路においては各レーザー光が合成された状態になる。

＜レーザー走査部の構成＞
合成されたレーザー光は、レーザー走査部Ａ２にて走査される。レーザー走査部Ａ２は、ミラー３０と、ポリゴンミラー３１と、ｆθレンズ３２と、走査開始位置制御用のミラー３３と、ミラー３３から反射されてくるレーザー光を検出する光センサー３４とを備えている。

ポリゴンミラー３１は、ポリゴンドライバ３５により駆動制御され、図１の時計方向に回転することにより、各レーザー光をペーパーＰの上を走査 (主走査) して二次元画像を露光形成する。ｆθレンズ３２は、ポリゴンミラー３１により等角速度に偏向されたレーザービームを、ペーパーＰ上で等速になるように補正する。これにより歪曲収差が補正される。レーザー光が出力されるライン状の出力部には、保護ガラス４０が設けられており、装置内部にごみや埃が侵入するのを防止する。ペーパーＰは図１の紙面に垂直な方向（副走査方向) に駆動され、ペーパーＰを挟持して搬送する搬送ローラ対５ａ，５ｂと、これらを駆動するパルスモータ４１を備えている。ペーパーＰを副走査方向に搬送させながら、前述のレーザー走査部Ａ２におけるレーザー光の主走査により、デジタル画像をペーパーＰの乳剤面に順次露光形成することができる。

＜調整方法１＞
次に、ＡＯＭ１５の調整機構について説明する。図２は、第１実施形態に係る調整機構を示す概念図である。なお、他のＡＯＭ１３，１４についても同様である。調整を行うために、入射光の強度を測定する第１センサー５０と、出射光（１次回折光）の強度を測定する第２センサー５１を備えている。第１センサー５０と第２センサー５１の信号は入射部５２に入力され、Ａ／Ｄ変換等の電気的処理が施された後、回折効率演算手段５３に送られる。回折効率演算手段５３は、入射光の強度と出射光の強度の比率に基づいて回折効率を演算する機能を有する。回折効率演算手段５３は、適宜の演算回路（ハードウェア）により構成してもよいし、ソフトウェアによる演算処理を行うようにしてもよい。演算結果はモニター５４により確認することができる。

ＡＯＭ１５は公知の方法により基台６０に取り付けられる。基台６０とＡＯＭ１５の間には、調整用のフィルム状スペーサ６１が挿入される。スペーサ６１を挿入することにより、ＡＯＭ１５をｙ軸方向に移動させることができる。スペーサ６１の枚数により移動できる量も変わってくる。レーザー光が入射される入射部６２と、出射する出射部６３を概念的に図示している。

調整手順を簡単に説明する。基台６０とＡＯＭ１５の間にスペーサ６１を挿入し、レーザー光を照射して回折効率を求める。スペーサ６１の枚数を１枚づつ増やしていき、回折効率を求める。スペーサ６１の枚数を増やすことにより、入射部６２における入射光の入射位置が変化する。すなわち、ｙ方向に入射位置が移動する。このように、入射位置を移動させながら回折効率を求める。これにより、図４に示すような回折効率とレーザー入射位置との関係を示すデータが得られる。ただし、図４では回折効率そのものではなく、回折効率変化率（回折効率の最大値からどの程度変化するかを表わす指標）により表わしている。縦軸を回折効率としても同様のグラフとなる。

回折効率のデータが得られると、回折効率の変化がほぼ一定となる領域Ａが求まる。この領域の両端の中央位置Ｐを調整装置とする。すなわち、入射位置が中央位置Ｐとなるように必要な枚数のスペーサ６１を挿入し、調整完了とする。調整完了後のＡＯＭ１５の基台６０に対する結合は、公知の手法を用いることができる。スペーサ６１の挿入は、専用の挿入装置で行ってもよいし、手作業で行ってもよい。

＜調整方法２＞
次に、第２実施形態に係る調整機構を図３により説明する。図２と異なる点を中心に説明する。第１・第２センサー５０，５１、入射部５２、回折効率演算手段５３、モニター５４については先ほどと同じである。基台６０に対してＡＯＭ１５は予め結合されており、スペーサによる調整を行わない。その代わり、基台６０をｙ方向に移動させることができる。基台６０を移動させるために駆動機構６４が設けられており、駆動モータ制御部６６により駆動制御される。駆動機構６４には、位置センサー６５が備えられており、基台６０すなわちＡＯＭ１５のｙ方向の位置を検出することができる。

次に調整手順を簡単に説明する。駆動機構６４によりＡＯＭ１５を移動しながら、回折効率を求める。これにより、先ほどと同様に図４に示すようなデータが得られる。これに基づいて、入射位置が中央位置Ｐとなるように駆動モータ制御部６６を介して基台６０を移動させる。

以上のような方法で、適切な位置に入射位置を設定することができる。入射位置が多少変動したとしても、回折効率の変動は少ないため画質に与える悪影響も極力抑えることができる。

＜別実施形態＞
本実施形態では、図４のグラフの領域Ａを求めて、その中央位置が入射位置となるように調整している。これに替えて、次のように行うこともできる。図４に示すように、領域Ａの両端部で回折効率の曲線が極大値を取ることが分かっていれば、その極大値を取るｙ方向の座標ｙ₁，ｙ₂を求め、これらｙ₁，ｙ₂の中間座標位置に入射位置を設定するようにしても良い。また、図４に示すように、領域Ａの中央又はほぼ中央位置で極小となることが分かっていれば、その極小値を取る位置に入射位置を設定するようにしても良い。また、極大値が１ヶ所であって、回折効率がほぼ一定になる領域のほぼ中央にその位置があると分かっている場合は、極大値の位置を入力装置とすることができる。このように、ＡＯＭの特性に応じて適宜の方法を選ぶことができる。

音響光学素子が用いられているレーザー露光装置の構成を示す模式図第１実施形態に係る調整機構を示す概念図第２実施形態に係る調整機構を示す概念図回折効率（変化率）とレーザー光入射位置との関係を示すグラフ音響光学素子の構成を示す図

符号の説明

１３，１４，１５音響光学素子
１５ａ音響光学媒質
５０第１センサー
５１第２センサー
５２入力部
５３回折効率演算手段
６０基台
６１スペーサ
６２入射部
６３出射部
６４駆動機構
６５位置センサー
６６駆動モータ制御部

Claims

レーザー光源からのレーザー光が入射される入射部と、画像信号に基づいて入射されたレーザー光を光変調して出射させる出射部とを有する音響光学素子の調整方法であって、
レーザー光が前記入射部に入射される位置を変えながら、前記出射部から出射されるレーザー光の１次回折光の強度を測定する工程と、
測定された回折光の強度に基づいて各入射位置における回折効率を求める工程と、
求められた回折効率の変化がほぼ一定になる領域の中央位置がレーザー光の入射位置となるように調整する工程とを有することを特徴とする音響光学素子の調整方法。
回折効率の変化がほぼ一定になる領域の両端の回折効率が極大値を取る位置を求め、その両端の中央位置をレーザー光の入射位置として調整することを特徴とする請求項１に記載の音響光学素子の調整方法。
レーザー光源からのレーザー光が入射される入射部と、画像信号に基づいて入射されたレーザー光を光変調して出射させる出射部とを有する音響光学素子の調整装置であって、
レーザー光が前記入射部に入射される位置を変えながら、前記出射部から出射されるレーザー光の１次回折光の強度を測定するセンサーと、
測定された回折光の強度に基づいて各入射位置における回折効率を求める回折効率演算手段と、
求められた回折効率の変化がほぼ一定になる領域の中央位置がレーザー光の入射位置となるように調整する調整機構とを有することを特徴とする音響光学素子の調整装置。