JP2006058833A - 色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の色を一つのスリットを用いて濾波し得るよう、該当色の透過領域に、該当色のみを透過させることが可能な物質を被覆した、色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置を提供する。
【解決手段】多数の光源から出力された多数光のそれぞれを集束させて平行光に変更させて出力する第１レンズ部と、前記第１レンズ部から出射される平行光に変更された多数光の各光を変調させ、各光に対する多数の回折次数を有する回折光を形成する多数の光変調器と、前記多数の光変調器からそれぞれ形成された、多数の回折次数を有する多数の回折光を集束させて多重回折光を形成する集束部と、前記集束部によって集束した多重回折光を回折次数別に分離する第２レンズ部と、前記第２レンズ部から分離された回折次数別の多重回折光のうち、所定の回折次数の多重回折光を選択的に濾波する色選別スリットと、前記色選別スリットによって選択的に濾波された所定の回折次数の多重回折光を対象物体に照射する第３レンズ部とを含んでなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光変調器の多重ビーム走査装置に関し、特に、複数の色を一つのスリットを用いて濾波（filtering）し得るよう、該当色の透過領域に、該当色のみを透過させることが可能な物質を被覆した、色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置に関する。

光ビーム走査装置は、画像形成装置、例えばレーザプリンタ、ディスプレイ装置、ＬＥＤプリンタ、電子写真複写機およびワードプロセッサなどにおいて、光ビームを走査して光ビームを感光媒体にスポットさせることにより画像イメージを結像させる装置である。

このような光ビーム走査装置は、画像形成装置の小型化、高速化および高解像化への発展に伴い、これに対応して小型化、高速化および高解像化の特性を持つように引き続き研究・開発されている。

画像形成装置の光ビーム走査装置は、光ビーム走査方式および光ビーム走査装置の構成によって、ｆ・θレンズを用いるレーザ走査方式とイメージヘッドプリント方式に大別することができる。

図１はｆ・θレンズを用いる従来のレーザ走査装置を示している。

図１に示すように、従来のレーザ走査装置は、ビデオ信号に応じて光ビームを出射するレーザダイオードＬＤ１０と、ＬＤ１０から出力される光ビームを平行光に変換させるコリメータレンズ１１と、コリメータレンズ１１を通過した平行光を走査方向に対し水平方向の線形光に作るシリンダレンズ１２と、シリンダレンズ１２を通過した水平方向の線形光を等線速度で移動させて走査するポリゴンミラー１３と、ポリゴンミラー１３を等速度で回転させるポリゴンミラー駆動用モータ１４と、光軸に対して一定の屈折率を有し、ポリゴンミラー１３で反射された等角速度の光を主照射方向に偏向させ、収差を補正して照射面上に焦点を合わせるｆ・θレンズ１５と、ｆ・θレンズ１５を介した光ビームを所定の方向に反射させて結像面の感光ドラム１７の表面に点状に結像させる結像用反射ミラー１６と、ｆ・θレンズ１５を介したレーザビームを水平方向に反射させる水平同期ミラー１８と、水平同期ミラー１８で反射されたレーザビームを受光して同期を合わせる光センサ１９とを含んでなる。

前記レーザ走査方式は、レーザダイオード１０の低いスイッチング速度およびポリゴンミラー１３の走査速度の問題により高速のプリンティングを得ることが難しい。

すなわち、前記レーザ走査方式は、光ビームの走査速度を高めるためにはさらに高速のモータを用いてポリゴンミラー１３を回転させなければならないが、高速のモータは高価であり、且つ高速で回転するモータは熱、振動および雑音を誘発して動作の信頼度を低下させるという問題点があるので、走査速度の大きい向上を期待することができない。

光走査装置の速度を向上させる別の方法には、マルチビーム型のビーム形成装置を用いるイメージヘッドプリント方式がある。

このようなマルチビーム光学走査装置は、光源手段として複数の光放出部（レーザ尖頭）を有し、複数の光放出部によって放出される複数の光線ビームを光反射器を介してイメージングレンズ（imaging lens）によってイメージング化することにより、記録媒体の表面上に形成される複数の光線スポット（spot）で記録媒体の表面を同時に光学的に走査する。

只一つの光線スポットを用いて高速のプリンティングを達成するために、単位時間当たり記録媒体の表面を光学的に走査する回数は非常に大きくなければならず、その結果、光反射器の回転速度やイメージクロックなどはこのような大きい回数の光学的走査に付いて行くことができない。したがって、記録媒体の表面を同時に走査するビームスポットの数が増加すると、光反射器の回転速度やイメージクロックなどはビームスポットの個数に反比例して減少する。

複数のビームスポットを形成する最も効果的な方法は、光源としての役割をするレーザ素子が、独立に駆動できる複数の光放出点（光放出部）を有することである。

このように複数の光放出点を有するレーザ素子は、一般に「モノリシックマルチビームレーザ素子（monolithic multi-beam laser element）」と呼ばれる。モノリシックマルチビームレーザ素子が使用されるとき、光源の背後に配置される様々な光学素子は、たいてい複数の光線ビームによって使用できるため、費用、作業、調節などにおいて大きい利点を提供する。

図２はイメージヘッドに構成されたＬＥＤ配列によって形成されたマルチビームを用いてレーザ走査を行う従来のイメージヘッドプリント方式を示す図である。

図２を参照すると、イメージヘッド２０に印刷用紙を充填することができる程度に多量のＬＥＤ配列２１を構成してマルチビームを形成することにより、レーザ走査方式とは異なり、ポリゴンミラーおよびｆ−θレンズを使用することなく１回に同時に一行目ずつをプリントすることができるため、プリント速度を著しく向上させることができた。

このようなモノリシックマルチビームレーザ素子は、例えば、いわゆる表面放出レーザ（表面放出型半導体レーザ）を含む。

表面放出レーザは、シリコン層の厚さ方向に対して平行な放出ビームを放出するが、これに対し、従来の半導体レーザは、シリコン層の厚さ方向に対して垂直方向に光線ビームを放出する。

その上、表面放出レーザは次の特徴を有する。すなわち、従来の半導体レーザは、楕円形断面を有し、発散角が相当様々な発散光線を放出するが、表面放出レーザは、安定した発散角を有する円形ビームを放出することができる。

ところが、表面放出レーザは、出力光線ビームが不安定な偏光方向を有するという問題点をもっている。たとえ、偏光方向がある程度製造方法によって調節できるが、偏光方向は光放出点、周囲温度および出力によって変動する。

光反射器のような多角形ミラー、イメージング光学システムとしての走査レンズ（ｆ−θ）、光学的経路を変えるための反響ミラーなどの光学走査装置を構成する光学素子の反射率（reflectance）、透過率（transmittance）および角度（angle）特性は、入力光線ビームの偏光方向によって変わる。

このような理由から、表面放出レーザを含むモノリシックマルチビームレーザ素子が光学走査装置の光源として用いられるとき、記録媒体（storage medium）の表面を光学的に走査する複数のビームスポットは、個々の光放出点の互いに異なる偏光方向によって、それぞれ異なる強さを有する。そして、このような強さにおける差は、画像上でピッチ（pitch）の不均一の形で現れてイメージ品質を相当減少させる。

かかる問題点を解決するために、特許文献１には、外部から印加される駆動電圧によってオン／オフ駆動されるアクチュエーティングセル（actuating cell）から構成された圧電／電歪回折型光変調器によって形成される多数の回折ビームを用いた高速の走査を行う、圧電／電歪回折型光変調器を用いた走査装置が開示されている。

開示された従来の改善技術に係る圧電／電歪回折型光変調器を用いた走査装置は、所定の光源から出力された単一ビームを光路方向に対して水平に走査させる第１レンズ手段と、外部から印加される駆動電源によってオン／オフ駆動する多数のアクチュエーティングセルから構成され、前記アクチュエーティングセル相互間のオン／オフ駆動による反射および回折現象によって前記単一ビームから多数の回折ビームを生成する圧電／電歪回折型光変調器と、前記圧電／電歪回折型光変調器から入射する多数の回折ビームのうち、所定の回折係数を有する回折ビームに対する濾波を行うスリットと、前記スリットによって選択的に濾波された所定の回折係数の回折ビームを感光部材の感光面に照射する第２レンズ手段とを含んでなることを特徴とする。

一方、このような従来の改善技術に係る圧電／電歪回折型光変調器を用いた走査装置をカラーディスプレイまたは印刷に利用しようとする場合、λ_1、λ₂、λ₃．．．それぞれの色の波長に対して互いに異なるスリット間隔を有するので、それに応じる簡単かつ適合なスリットの開発が要請された。

韓国特許出願第２００３−７７３９１号明細書

本発明は、かかる要請に応えるために、複数の色を一つのスリットを用いて濾波し得るよう、該当色の透過領域に、該当色のみを透過させることが可能な物質を被覆した、色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、多数の光源から出力された多数光のそれぞれを集束させて平行光に変更させて出力する第１レンズ部と、前記第１レンズ部から出射される平行光に変更された多数光の各光を変調させ、各光に対する多数の回折次数を有する回折光を形成する多数の光変調器と、前記多数の光変調器からそれぞれ形成された、多数の回折次数を有する多数の回折光を集束させて多重回折光を形成する集束部と、前記集束部によって集束した多重回折光を回折次数別に分離する第２レンズ部と、前記第２レンズ部から分離された回折次数別の多重回折光のうち、所定の回折次数の多重回折光を選択的に濾波する色選別スリットと、前記色選別スリットによって選択的に濾波された所定の回折次数の多重回折光を対象物体に照射する第３レンズ部とを含んでなることを特徴とする。

また、本発明は、多数の光源から出力された多数光を集束させて多重光を形成し、形成された多重光を平行光に変更させて出力する第１レンズ部と、前記第１レンズ部から出射される平行光に変更された多重光に対する光別に時分割を行い、該当時間には該当光に対する所望の変調を行って、該当時間に該当光のみ所望の変調が行われた多数の回折次数の多重回折光を形成する光変調器と、前記光変調器から形成された多数の回折次数の多重回折光を次数別に分離する第２レンズ部と、少なくとも一つの領域以上に区分され、区分されたそれぞれの領域では前記第２レンズ部から入射する、回折次数別に分離された多重回折光のうち一つの波長のビームに対して所定の次数の光を透過させる色選別スリットと、前記色選別スリットから出射された各波長の所定の次数の回折光を対象物体の所定の分割された領域にそれぞれ投射させる第３レンズ部とを含んでなることを特徴とする。

また、本発明は、多数の光源から出力された多数の光を集束させて多重光を形成し、多重光を平行光に変更させて出力する第１レンズ手段と、前記第１レンズ手段から出射される多重光に対して時分割を行い、該当時間には該当光に対する変調を行って多数の回折光を形成して出射する光変調器と、前記光変調器から形成された多数の回折光を次数別に分離する第２レンズ手段と、前記第２レンズ手段から入射する多重光の分離された次数の多数の回折光のうち所定の次数の多重回折光を選択的に濾波する色選別スリットと、前記色選別スリットから出射された多重回折光のうち一つの回折光を該当対象物体に投射させ、残りは透過させる多数の色選別ミラーからなる色選別ミラーアレイとを含んでなることを特徴とする。

本発明に係る色選別スリットを使用すると、簡単な光学系を構成してカラーイメージを実現することができるという効果を奏する。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置の構成を詳細に説明する。

図３は本発明の一実施例に係る色選別スリットを用いたディスプレイ装置の構成図である。

図３を参照すると、本発明の一実施例に係る色選別スリットを用いたディスプレイ装置は、多数の光源１３００、照明レンズ１３１０、合成システム１３２０、フーリエ（Fourier）フィルタ１３３０、投射システム１３４０、スクリーン１３５０から構成されている。

多数の光線１３００は、赤色光源１３０１ａ、青色光源１３０１ｂ、緑色光源１３０１ｃから構成されている。照明レンズ１３１０は、拡散する入射光を平行光に変化させるもので、多数のシリンダレンズ１３１１ａ〜１３１１ｃ、多数のコリメータレンズ１３１２ａ〜１３１２ｃから構成されている。

すなわち、照明レンズ１３１０は、前記多数の光源１３００から出力された多数のビームのそれぞれのビームを光路方向に対して水平方向の線形光に変換させ、後述の回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃに集束させるものである。

ここで、多数のコリメータレンズ１３１２ａ〜１３１２ｃは、それぞれ前記多数の光源１３００からシリンダレンズ１３１１ａ〜１３１１ｃを介して入射する球面光を平行光に変換した後、これを該当回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃに入射させる。

そして、シリンダレンズ１３１１ａ〜１３１１ｃは、前記多数の光源１３１０ａ〜１３１０ｃから入射するそれぞれの平行光を、光路方向に対して水平に位置する対応の回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃに水平に入射させるために、球面光を線形光に変換させて該当コリメータレンズ１３１２ａ〜１３１２ｃを介して該当回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃに入射させる。

合成システム１３２０は多数の回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃ、ビームスプリッタ１３２２を備えており、回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃは入射光を回折させて回折光を出射し、ビームスプリッタ１３２２は多数の回折光を合成して出射する。

回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃは、照明レンズ１３１０から入射した多数ビームのそれぞれのビームの線形光を回折させて回折光を形成した後、前記回折ビームをビームスプリッタ１３２２を介して合成させてフーリエフィルタ１３３０へ出射する。

一方、回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃは、所定形状の薄膜および厚膜構造を有する多数のアクチュエーティングセル３２０を含んでなる。ここで、回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃの他に、透過型光変調器または反射型光変調器も使用可能である。

前記回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃは、図６に示すように、所定の基板３１０上に形成される下部電極３２１、前記下部電極３２１上に形成された圧電／電歪層３２２および前記圧電／電歪層３２２上に形成された上部電極３２３からなり且つ外部から印加される駆動電源によって上下駆動される厚膜状のアクチュエーティングセル３２０を含んでなる。

また、前記回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃは、図７に示すように、中央部分にエアスペースを提供するための凹み部が設けられているシリコン基板３１０上に、下部電極３２１、圧電／電歪層３２２および上部電極３２３からなり、かつ外部から印加される駆動電源によって左右駆動される薄膜状のアクチュエーティングセル３２０を含んでなる。

ここで、前記回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃは、前記アクチュエーティングセル３２０が所定の個数にグループ化されたピクセル３３０単位で駆動され、前記ピクセル３３０は、スクリーン１３５０の画面を構成する一つのドット（dot）に対応する。

この際、前記ピクセル３３０を構成するアクチュエーティングセル３２０が４つから構成された形状のみが示されているが、前記ピクセル３３０を構成するアクチュエーティングセル３２０が４つに限定されるのではなく、それ以外の個数から構成できるという点に留意すべきである。

次に、図８および図９を参照して回折型光変調器の動作過程を説明する。

回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃの各ピクセル３３０を構成するアクチュエーティングセル３２０は、外部から印加される駆動電源の有無に基づいて入射光を反射させる反射体として用いられるか、あるいは所定の回折係数を有する回折ビームを生成する可変回折格子として動作する。

すなわち、前記回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃは、所定個数のアクチュエーティングセル３２０から構成された各ピクセル３３０の回折現象によって発生する回折ビーム、より具体的には０次、＋１次、−１次および高次の回折係数を有する回折ビームを生成させることが可能であり、ここでは、説明の便宜上、１次回折ビームに連動して動作するアクチュエーティングセル３２０の駆動について説明する。

まず、回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃを構成する各ピクセル３３０は、外部から駆動電源が印加されない状態で水平方向の単一ビームが入射する場合、図８ａおよび図８ｂに示すように、前記ピクセル３３０を構成するアクチュエーティングセル３２０の相互間に段差が形成されないため回折現象が発生せず、これにより前記単一ビームを入射方向に対して同一の方向に反射させる０次回折ビームを形成する。

ここで、図８ａは回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃの各ピクセル３３０を構成する厚膜状のアクチュエーティングセル３２０による０次回折ビームの形成を説明するための図、図８ｂは薄膜状のアクチュエーティングセル３２０による０次回折ビームの形成を説明するための図である。

ところが、外部から駆動電源が印加される場合、回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃを構成する各ピクセル３３０は、図９ａおよび図９ｂに示すように、駆動電源に連動して上、下方向に変化し或いは変化しないアクチュエーティングセル３２０の構成変化に基づいて可変回折格子を形成し、これにより外部からの単一ビームに対する回折を行って、所定の回折係数を有するマルチビームを形成する。

ここで、図９ａは回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃのピクセル３３０を構成する厚膜状のアクチュエーティングセル３２０による±１次回折ビームの形成を説明するための図、図９ｂは薄膜状のアクチュエーティングセル３２０による±１次回折ビームの形成を説明するための図である。

この際、前記各ピクセル３３０を構成する隣接したアクチュエーティングセル３２０が入射光の波長に対して１／４波長深さの段差を形成するように駆動電源を印加する場合、前記ピクセル３３０は０次回折が最小化され、＋１次または−１次回折が極大化される。

すなわち、隣接したアクチュエーティングセル３２０相互間の段差、より具体的には反射面の深さ差が入射光の波長の１／４波長深さの段差を形成する回折モードでは±１次および高次の回折ビームが形成される。

一方、フーリエフィルタ１３３０は、投射レンズ１３３１と色選別スリット１３３２から構成されており、入射する回折光のうち所望の次数の回折光のみを透過させる。すなわち、投射レンズ１３３１は入射する光を次数別に分離して出射し、色選別スリット１３３３は入射する回折光のうち所望の次数の回折光のみを透過させる。この際、使用される色選別スリット１３３２は、図１０ａ〜図１０ｅでよく説明されている。すなわち、投射レンズ１３３１はフーリエレンズであって、光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃから入射する回折光を次数別に分離する役割を行うが、０次と±１次を分離する。

色選別スリット１３３２は、前記回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃによって回折されて形成されたいろいろの光源からの多重回折ビームの入射を投射レンズ１３３１を介して受けた後、前記入射した多重の回折ビームのうち所定の回折係数、より具体的には０次、＋１次および次回折係数を有する多重の回折ビームのみを選択的に透過させ、これを後述のプロジェクションシステム１３４０に出射させる。

この際、用いられる色選別スリット１３３２の平面図および正面図が図１０ａに示されているが、図１０ａに示すように、０次回折スリットの場合、Ｂ領域にはＢｌｕｅ、Ｇｒｅｅｎ、Ｒｅｄの３色の０次回折ビームを通過させる物質が被覆されており、Ｇ領域の中でもＢ領域と重ならない部分にはＧｒｅｅｎ、Ｒｅｄの２色の０次回折ビームを通過させる物質が被覆されており、Ｒ領域の中でもＢ領域およびＧ領域と重ならない部分にはＲｅｄのみを通過させる物質が被覆されている。そして、その他の領域には青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、赤（Ｒｅｄ）の３色を全て通過させない物質が被覆されている。

そして、図１０ｂに示されている±１次スリットの場合、Ｒ領域の中でもＧ領域と重ならない領域にはＲｅｄを透過させる物質で被覆されており、Ｒ領域とＧ領域が重なる領域にはＲｅｄとＧｒｅｅｎを透過させる物質で被覆されており、Ｇ領域の中でもＲ領域またはＢ領域と重ならない領域にはＧｒｅｅｎを透過させる物質で被覆されており、Ｇ領域の中でもＢ領域と重なる領域にはＧｒｅｅｎとＢｌｕｅを透過させる物質で被覆されており、Ｂ領域の中でもＧ領域と重ならない領域にはＢｌｕｅのみを透過させる物質で被覆されている。

一方、図１０ｃに示されている他の±１次スリットの場合、Ｒ領域でもＧ領域と重ならない領域にはＲｅｄ色を透過させる物質で被覆されており、Ｒ領域とＧ領域が重なる領域にはＲｅｄとＧｒｅｅｎを透過させる物質で被覆されており、Ｒ領域とＧ領域とＢ領域が重なる領域にはＲｅｄとＧｒｅｅｎとＢｌｕｅを透過させる物質で被覆されている。ここで、Ｇ領域は、Ｒ領域と重なる領域、Ｒ領域およびＢ領域と重なる領域、Ｂ領域と重なる領域から構成されている。

Ｂ領域は、Ｇ領域およびＲ領域と重なる領域、Ｇ領域と重なる領域、そしてＢｌｕｅのみを透過させる領域から構成されている。

このように、色選別スリット１３３２を使用すると、一つのスリットを用いて複数の波長に対する濾波が可能であって次数別の分離ができるようにする。スリット間隔の決定は次の数式１によって可能である。

ここで、Ｄはスリット間隔、λは光源の波長、Λは回折格子の周期、ｆ（λ）は波長によって変わる投射レンズ１３３１のレンズ焦点距離をそれぞれ示す。したがって、０次スリットと±１次スリットの場合、透過と反射パターンが正反対になる。

一方、色選別スリット１３３２は、高反射率ミラー方式を使用し、或いは高透過率の透過方式を使用することができる。高透過率方式では、図１０ｄに示すように、高屈折率の媒質と低屈折率の媒質の２種類を、λ／４の光学的厚さを有するように交互に多重被覆すると、高い透過率を有することになる。高反射率方式では、図１０ｅに示ように、高屈折率の媒質と低屈折率の媒質の２種類を、λ／４の光学的厚さを有するように交互に多重被覆するが、中央部には高屈折率の媒質の光学厚さをλ／２にし、両端は低屈折率の媒質を用いて左右対称となるようにすると、高い透過率を有することになる。高屈折率に使用される媒質はＴｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｔａ₂Ｏ₅、ＳｒＴｉＯ₃、ＨｆＯ₂、ＣｅＯ₂、ＺｎＳなどがあるが、主にＺｎＳが用いられており、屈折率は２．３〜２．４程度である。

低い屈折率の媒質として用いられる物質には、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＣａＦ₂、ＡｌＦ₃、氷晶石｛ＡｌＦ₃（ＮａＦ）₃｝などがあるが、主にＭｇＦ₂が用いられている。

プロジェクションシステム１３４０は、入射した回折光をスクリーン１３５０に投射する。すなわち、プロジェクションシステム１３４０は、前記色選別スリット１３３２を介して入射する所定の回折係数の回折ビームをスクリーン１３５０に集束させてスポットを形成させる役割を行うものであって、より具体的にはプロジェクションレンズである。

以下、図３を参照して本発明に係る色選別スリットを用いたディスプレイ装置の動作過程を詳細に説明する。

まず、所定の多数の光源１３００、より具体的には多数のレーザダイオードＬＤから発生した球面光の多数のビームは、光軸上に形成された多数のシリンダレンズ１３１１ａ〜１３１１ｃおよび多数のコリメータレンズ１３１２ａ〜１３１２ｃからなる照明レンズ１３１０に入射する。

ここで、前記照明レンズ１３１０を構成する多数のシリンダレンズ１３１１ａ〜１３１１ｃは、光路上に水平方向に位置する回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃに水平に光を入射させるために、前記多数の光源１３００ａ〜１３００ｃからの当該ビームを水平方向の線形光に変換させる。

コリメータレンズ１３１２ａ〜１３１２ｃは、該当する水平方向の線形光を平行光に変換させた後、回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃに投射する。

上述したように、前記照明レンズ１３１０を介してそれぞれのビームが水平方向の線形光に変換されると、前記回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃは、それぞれのビームに対して印加される駆動電源の有無に基づいて所定個数のアクチュエーティングセル３２０からなる各ピクセル３３０を反射体として用いるか、あるいは前記アクチュエーティングセル３２０の相互間に形成される段差に基づいて０次、＋１次および１次の回折係数を有する回折ビームを形成する可変回折格子として用いる。

上述したように、前記多数の回折型光変調器１３２１ａ〜１３２１ｃによって形成された、所定の回折係数を有する多数の回折ビームは、ビームスプリッタ１３２２で合成されて多重化された後、フーリエフィルタ１３３０に入射する。

すると、フーリエフィルタ１３３０の投射レンズ１３３１は、回折光を次数別に分離して色選別スリット１３３２へ投射させる。このように投射レンズ１３３１を介して色選別スリット１３３２に入射する場合、前記色選別スリット１３３２は、既に設定された回折係数を有する多重の回折ビームのみを通過させ、残りの回折係数を有する多重の回折ビームに対しては濾波を行う。

この際、０次回折係数を有する回折光を用いる場合には、前記色選別スリット１３３２は、０次回折係数を有する回折ビームに対しては濾波を行わず、＋１次、−１次の回折係数を有する回折ビームに対しては濾波を行う。

したがって、前記色選別スリット１３３２は、０次回折係数を有する回折ビームに対しては濾波を行わずに通過させることにより、所定のスクリーン１３５０上に、０次回折光を用いたスポットを形成させる。

図４は本発明の第２実施例に係る色選別スリットを用いた回折多重ビーム走査装置の構成を示す断面図である。

図４を参照すると、本発明の第２実施例に係る色選別スリットを用いた回折多重ビーム走査装置は、多数の光源１４００ａ、１４００ｂ、色選別ミラー１４１０、照明レンズ１４２０、光変調器１４３０、投射レンズ１４４０、色選別スリット１４５０、色選別ミラー１４６１、１４７１、反射ミラー１４６２、１４７２、対象物体１４８０ａ、１４８０ｂから構成されている。

多数の光源１４００ａ、１４００ｂは、図面には２つの光源から構成されており、互いに波長の異なる光を出射する。色選別ミラー１４１０は、ある波長に対しては反射し、ある波長に対しては透過させる性質をもっており、２つの光源を集める機能を行う。したがって、色選別ミラー１４１０を使用すると、多数の光源１４００ａ、１４００ｂから入射するそれぞれ異なる波長の光を集めることができる。この際、本発明では、多数の光源１４００ａ、１４００ｂを順次駆動し、時分割された光を形成するようにする。すなわち、まず第１光源１４００ａが一定の時間光を生成して出射し、その後一定の時間第２光源１４００ｂが光を生成して出射し、さらに第１光源１４００ａが、それから第２光源１４００ａが光を生成して出射することにより、時分割されて互いに異なる波長の光が出射されるようにする。

照明レンズ１４２０は、拡散する光を平行光に変換させて光変調器１４３０に投射するもので、シリンダレンズ１４２１とコリメータレンズ１４２２から構成されている。光変調器１４３０は入射光を回折させて回折光を生成して出射する。

そして、投射レンズ１４４０は、回折光を０次回折光と±１次回折光を互いに分離して出射し、色選別スリット１４５０は、所望の波長の入射光を透過或いは反射させる。

図４において、色選別スリット１４５０の上部では多数ビームの中の第１ビームによって生成された±１次光のみを通過させ（この際、第１ビームの光源１４００ａが光を生成して出射する時間の間）、下部では多数ビームの中の第２ビームによって生成された−１次光のみを通過させる（すなわち、第２ビームの光源１４００ｂが光を生成して出射する時間の間）。

この際、色選別スリット１４５０は、図１０ａ〜図１０ｅで説明した通りである。色選別ミラー１４６１、１４７１と反射ミラー１４６２、１４７２は回折光を所望の対象物体１４８０ａ、１４８０ｂに入射させる機能を行う。

図４において、上部にある色選別ミラー１４６１と反射ミラー１４６２は、対象物体１４８０ａ、１４８０ｂの上部面１４８０ａに回折光を入射させる。そして、下部にある色選別ミラー１４７１と反射ミラー１４６２は、対象物体１４８０ａ、１４８０ｂの下部面１４８０ｂに回折光を入射させる。

図５は本発明の第３実施例に係る色選別スリットを用いた回折多重ビームプリンタ装置の立体構成図である。

図５を参照すると、本発明の第３実施例に係る色選別スリットを用いた回折多重ビームプリンタ装置は、多数の光源１５００ａ〜１５００ｄ、前置色選別ミラー１５１０、照明レンズ１５２０、光変調器１５３０、投射レンズ１５４０、色選別スリット１５５０、後置色選別ミラー１５６０ａ〜１５６０ｄ、多数のドラム１５７０ａ〜１５７０ｄを備えている。

多数の光源１５００ａ〜１５００ｄは互いに異なる波長の光を生成して出射し、前置色選別ミラー１５１０は互いに異なる波長の入射光を集めて出射する。この際、多数の光源１５００ａ〜１５００ｄは、時分割されて駆動され、その結果前置色選別ミラー１５０１を通過する光は、時間別に分割された光が通過する。すなわち、一定の時間は第１光源１５００ａから生成された光が通過し、次の一定の時間は第２光源１５００ｂから生成された光が通過し、次の一定の時間は第３光源１５００ｃから生成された光が通過し、次の一定時間は第４光源１５００ｄから生成された光が通過する。このような方式で時分割されて光が通過する。

照明レンズ１５２０は、入射した光を平行光に変換させて出射するもので、シリンダレンズ１５２１、コリメータレンズ１５２２から構成されている。光変調器１５３０は入射した光を回折光に変換させて出射し、投射レンズ１５４０は回折光の次数を分離する。

色選別スリット１５５０は、入射する光のうち０次回折光または±１次光を選択的に通過させる。後置色選別ミラー１５６０ａ〜１５６０ｄは選択的に光を通過或いは反射させる。

すなわち、後置色選別ミラー１５６０ａ〜１５６０ｄの第１色選別ミラー１５６０ａは、入射する入射光のうち一つの光のみを反射させて第１ドラム１５７０ａに投射させ、残り波長の光は投射させる。

後置色選別ミラー１５６０ａ〜１５６０ｄの第２色選別ミラー１５６０ｂは、入射する入射光のうち一つの光のみを反射させて第２ドラム１５７０ｂに投射させ、残り波長の光は透過させる。

後置色選別ミラー１５６０ａ〜１５６０ｄの第３色選別ミラー１５６０ｃは、入射する入射光のうち一つの光のみを反射させて第３ドラム１５７０ｃに投射させ、残り波長の光は透過させる。

後置色選別ミラー１５６０ａ〜１５６０ｄの第４色選別ミラー１５６０ｄは、入射する入射光のうち一つの光のみを反射させて第４ドラム１５７０ｄに投射させる。

一方、図面では本発明に係る走査装置がプリンタのドラムやディスプレイ装置に適用されるものと示したが、本発明は、これに限定されて適用されるものではなく、電子写真複写機やワードプロセッサなどの様々な光電機器に適用できる。

ここで、上述した本発明では、好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想および領域から逸脱することなく本発明を様々に修正および変更することができることを理解すべきである。

単一抗原とｆ−θレンズを用いる従来のレーザ走査方式を示す図である。 イメージヘッドに構成されたＬＥＤ配列によって形成されたマルチビームを用いてレーザ走査を行う従来のイメージヘッドプリント方式を示す図である。 本発明の第１実施例に係る色選別スリットを用いたディスプレイ装置の構成図である。 本発明の第２実施例に係る色選別スリットを用いた回折多重ビーム走査装置の構成を示す断面図である。 本発明の第３実施例に係る色選別スリットを用いた回折多重ビームプリンタ装置の立体構成図である。 本発明の光変調器を構成する厚膜状のアクチュエーティングセルの配列を示す図である。 本発明の光変調器を構成する薄膜状のアクチュエーティングセルの配列を示す図である。 本発明に係る駆動電源に対応して動作する光変調器を構成するアクチュエーティングセルの動作を説明するための図である。 本発明に係る駆動電源に対応して動作する光変調器を構成するアクチュエーティングセルの動作を説明するための図である。 本発明に係る駆動電源に対応して動作する光変調器を構成するアクチュエーティングセルの動作を説明するための図である。 本発明に係る駆動電源に対応して動作する光変調器を構成するアクチュエーティングセルの動作を説明するための図である。 本発明に用いられる０次回折光の色選別スリットの側面図および正面図である。 本発明に用いられる±１次回折光の色選別スリットの側面図および正面図である。 本発明に用いられる±１次回折光の色選別スリットの側面図および正面図である。 本発明に用いられる高透過率特性を有する色選別スリットの正面図である。 本発明に用いられる高反射率特性を有する色選別スリットの正面図である。

符号の説明

３１０ 基板
３２０ アクチュエーティングセル
３２１ 下部電極
３２２ 圧電／電歪層
３２３ 上部電極
３３０ ピクセル
１３００、１４００ａ、１４００ｂ、
１５００ａ〜１５００ｄ 光源
１３１０、１４２０、１５２０ 照明レンズ
１３０１ａ 赤色光源
１３０１ｂ 青色光源
１３０１ｃ 緑色光源
１３１１ａ〜１３１１ｃ シリンダレンズ
１３１２ａ〜１３１２ｃ コリメータレンズ
１３２０ 合成システム
１３２１ａ〜１３２１ｃ 回折型光変調器
１３２２ ビームスプリッタ
１３３０ フーリエフィルタ
１３３２、１５５０ 色選別スリット
１３４０ プロジェクションシステム
１３５０ スクリーン
１４１０、１４５０、１４６１、１４７１ 色選別ミラー
１４３０、１５３０ 光変調器
１４４０、１５４０ 投射レンズ
１４６２、１４７２ 反射ミラー
１５１０ 前置色選別ミラー
１５６０ａ〜１５６０ｄ 後置色選別ミラー
１５７０ａ〜１５７０ｄ ドラム

Claims (13)

1. 多数の光源から出力された多数光のそれぞれを集束させて平行光に変更させて出力する第１レンズ部と、
   前記第１レンズ部から出射される平行光に変更された多数光の各光を変調させ、各光に対する多数の回折次数を有する回折光を形成する多数の光変調器と、
   前記多数の光変調器からそれぞれ形成された、多数の回折次数を有する多数の回折光を集束させて多重回折光を形成する集束部と、
   前記集束部によって集束した多重回折光を回折次数別に分離する第２レンズ部と、
   前記第２レンズ部から分離された回折次数別の多重回折光のうち、所定の回折次数の多重回折光を選択的に濾波する色選別スリットと、
   前記色選別スリットによって選択的に濾波された所定の回折次数の多重回折光を対象物体に照射する第３レンズ部とを含んでなることを特徴とする色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
2. 前記集束部がビームスプリッタであることを特徴とする請求項１記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
3. 前記色選別スリットは、多重光の各光の該当次数の回折光に対応する部分が透過性物質で被覆されていることを特徴とする請求項１記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
4. 前記色選別スリットは、多重光の各光の該当次数の回折光に対応する部分以外の部分が反射性物質で被覆されていることを特徴とする請求項１記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
5. 前記光変調器が回折型光変調器であることを特徴とする請求項１記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
6. 多数の光源から出力された多数光を集束させて多重光を形成し、形成された多重光を平行光に変更させて出力する第１レンズ部と、
   前記第１レンズ部から出射される平行光に変更された多重光に対する光別に時分割を行い、該当時間には該当光に対する所望の変調を行って、該当時間に該当光のみ所望の変調が行われた多数の回折次数の多重回折光を形成する光変調器と、
   前記光変調器から形成された多数の回折次数の多重回折光を次数別に分離する第２レンズ部と、
   少なくとも一つの領域以上に区分され、区分されたそれぞれの領域では前記第２レンズ部から入射する、回折次数別に分離された多重回折光のうち一つの波長のビームに対して所定の次数の光を透過させる色選別スリットと、
   前記色選別スリットから出射された各波長の所定の次数の回折光を対象物体の所定の分割された領域にそれぞれ投射させる第３レンズ部とを含んでなることを特徴とする色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
7. 前記色選別スリットは、多重光の各回折光の所定次数の回折光に対応する部分が透過性物質で被覆されていることを特徴とする請求項６記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
8. 前記色選別スリットは、多重光の各回折光の所定次数の回折光に対応する部分以外の部分が反射性物質で被覆されていることを特徴とする請求項６記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
9. 前記光変調器が回折型光変調器であることを特徴とする請求項６記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
10. 多数の光源から出力された多数の光を集束させて多重光を形成し、多重光を平行光に変更させて出力する第１レンズ手段と、
    前記第１レンズ手段から出射される多重光に対して時分割を行い、該当時間には該当光に対する変調を行って多数の回折光を形成して出射する光変調器と、
    前記光変調器から形成された多数の回折光を次数別に分離する第２レンズ手段と、
    前記第２レンズ手段から入射する多重光の分離された次数の多数の回折光のうち所定の次数の多重回折光を選択的に濾波する色選別スリットと、
    前記色選別スリットから出射された多重回折光のうち一つの回折光を該当対象物体に投射させ、残りは透過させる多数の色選別ミラーからなる色選別ミラーアレイとを含んでなることを特徴とする色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
11. 前記色選別スリットは、多重光の各光の該当次数の回折光に対応する部分が透過性物質で被覆されていることを特徴とする請求項１０記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
12. 前記色選別スリットは、多重光の各光の該当次数の回折光に対応する部分以外の部分が反射性物質で被覆されていることを特徴とする請求項１０記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。
13. 前記光変調器が回折型光変調器であることを特徴とする請求項１０記載の色選別スリットを用いた光変調器の多重ビーム走査装置。

Images