JP2854672B2 - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザプリンターやバーコードリーダ等に
用いるレーザ光の光走査装置に関する。
用いるレーザ光の光走査装置に関する。
従来の技術 光走査装置は、レーザプリンターやバーコードリーダ
等に重要な構成部品である。特に、レーザ光を用いたプ
リンタは、高品位の印字が可能で、騒音のない印字装置
として注目されている。従来のレーザプリンタの光走査
装置として、第４図に示すものがあった（稲垣 他“ホ
ログラムを用いたパターン入出力技術",FUJITSU,vol.3
8,No,2,pp.137−142（1987）．）。同図において光源で
ある半導体レーザ１から出射された光は、コリメータレ
ンズ16とプリズム12で、円形ビーム（入射光６）となる
ように補正され、モータ14によって回転している回転多
面鏡13に入射する。回転多面鏡13で反射された光（偏向
光７）は、集光レンズ４に入射し、感光ドラム15の走査
面８上に集光される。回転多面鏡13の回転にともなっ
て、レーザ光は走査面８上を走査する。
等に重要な構成部品である。特に、レーザ光を用いたプ
リンタは、高品位の印字が可能で、騒音のない印字装置
として注目されている。従来のレーザプリンタの光走査
装置として、第４図に示すものがあった（稲垣 他“ホ
ログラムを用いたパターン入出力技術",FUJITSU,vol.3
8,No,2,pp.137−142（1987）．）。同図において光源で
ある半導体レーザ１から出射された光は、コリメータレ
ンズ16とプリズム12で、円形ビーム（入射光６）となる
ように補正され、モータ14によって回転している回転多
面鏡13に入射する。回転多面鏡13で反射された光（偏向
光７）は、集光レンズ４に入射し、感光ドラム15の走査
面８上に集光される。回転多面鏡13の回転にともなっ
て、レーザ光は走査面８上を走査する。
発明が解決しようとする課題 第４図に示した従来の光走査装置では、光を偏向する
ために、回転多面鏡13を用いている。この回転多面鏡13
は、駆動モータ14と、軸ずれや、ぶれのない非常に高精
度な回転機構が必要であった。このため、小形軽量化、
低価格化が困難であるという課題があった。
ために、回転多面鏡13を用いている。この回転多面鏡13
は、駆動モータ14と、軸ずれや、ぶれのない非常に高精
度な回転機構が必要であった。このため、小形軽量化、
低価格化が困難であるという課題があった。
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、
回転機構のない小形で低価格化が可能な光走査装置を提
供するものである。
回転機構のない小形で低価格化が可能な光走査装置を提
供するものである。
課題を解決するための手段 本発明は、光を発射する光源と、その光を斜めに入射
し、出射する電気光学基板手段を有する光走査装置であ
って、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電
気光学基板手段中に屈折率グレーテイングを形成するこ
とによって、前記光を離散的に偏向される回折制御手段
と、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電気
光学基板手段中に屈折率プリズムを形成することによっ
て、前記光を連続的に偏向させる屈折制御手段とを備え
たものである。
し、出射する電気光学基板手段を有する光走査装置であ
って、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電
気光学基板手段中に屈折率グレーテイングを形成するこ
とによって、前記光を離散的に偏向される回折制御手段
と、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電気
光学基板手段中に屈折率プリズムを形成することによっ
て、前記光を連続的に偏向させる屈折制御手段とを備え
たものである。
作用 本発明は、光源から光を発射し、電気光学基板手段が
その光を斜めに入射し、出射する場合、回折制御手段
が、前記電気光学基板手段に、電界を印加することによ
って電気光学基板手段中に屈折率グレーテイングを形成
し、屈折制御手段で、電界を印加することによって電気
光学基板手段に屈折率プリズムを形成し、この組み合わ
せで、光を偏向させる。大きな偏向角が可能であるが離
散的な偏向しかできない電気光学的光回折と、小さな偏
向角しかとれないが連続的な偏向が可能である電気光学
的光屈折を組み合わせることによって、大きな偏向角で
しかも連続的な偏向を可能にする。
その光を斜めに入射し、出射する場合、回折制御手段
が、前記電気光学基板手段に、電界を印加することによ
って電気光学基板手段中に屈折率グレーテイングを形成
し、屈折制御手段で、電界を印加することによって電気
光学基板手段に屈折率プリズムを形成し、この組み合わ
せで、光を偏向させる。大きな偏向角が可能であるが離
散的な偏向しかできない電気光学的光回折と、小さな偏
向角しかとれないが連続的な偏向が可能である電気光学
的光屈折を組み合わせることによって、大きな偏向角で
しかも連続的な偏向を可能にする。
実施例 第１図は、本発明の一実施例の光走査装置の基本構成
と偏向光が走査面に集光する様子を示す平面図である。
第２図は、第１図の断面図である。第３図（ａ）は、本
発明の一実施例の光走査装置の回折制御手段としての回
折制御電極の平面構造図であり、第３図（ｂ）は、同実
施例の回折制御手段としての回折制御電極に印加する電
位分布図であり、第３図（ｃ）は、同実施例の第３図
（ｂ）に示した電位分布により電気光学基板手段として
の電気光学基板中に生じる電界分布図である。
と偏向光が走査面に集光する様子を示す平面図である。
第２図は、第１図の断面図である。第３図（ａ）は、本
発明の一実施例の光走査装置の回折制御手段としての回
折制御電極の平面構造図であり、第３図（ｂ）は、同実
施例の回折制御手段としての回折制御電極に印加する電
位分布図であり、第３図（ｃ）は、同実施例の第３図
（ｂ）に示した電位分布により電気光学基板手段として
の電気光学基板中に生じる電界分布図である。
以下に本発明の一実施例の光走査装置について、第１
図、第２図、第３図を用いて詳細に説明する。
図、第２図、第３図を用いて詳細に説明する。
本発明は、光を発射する光源と、その光を斜めに入射
し、出射する電気光学基板手段を有する光走査装置であ
って、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電
気光学基板手段中に屈折率グレーテイングを形成するこ
とによって、前記光を離散的に偏向される回折制御手段
と、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電気
光学基板手段中に屈折率プリズムを形成することによっ
て、前記光を連続的に偏向させる屈折制御手段とを備え
たものである。
し、出射する電気光学基板手段を有する光走査装置であ
って、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電
気光学基板手段中に屈折率グレーテイングを形成するこ
とによって、前記光を離散的に偏向される回折制御手段
と、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電気
光学基板手段中に屈折率プリズムを形成することによっ
て、前記光を連続的に偏向させる屈折制御手段とを備え
たものである。
第１図、第２図において、光を発射する光源である、
例えば波長λ＝0.78μｍの半導体レーザ１から出射され
たYZ平面で直線偏光している光は、コリメータ集光レン
ズ５によって、電気光学基板手段としての例えばＺ板
（結晶軸方向の面を示す）のLiNbO3の電気光学基板９
（例えば、厚さ1mm、幅10mm、長さ25mm）の端面から、
電気光学基板９の上面に形成した回折制御手段としての
回折制御電極２の下面に集光する（例えば、集光スポッ
ト径は光軸の垂直面で90μｍ程度）ように、YZ面でＹ軸
方向に対し斜めに、例えば角度10゜で入射する。この電
気光学基板手段としての電気光学基板９は、その一部に
電界が印加されることによって、その一部の屈折率が変
化するものである。即ち、電気光学基板９は、透明な固
体や液体に電場を加えたとき、屈折率が変化する現象で
ある電気光学効果を有するものである。電気光学基板９
と回折制御電極２の間には、バッファ層10として、例え
ばSiO2やMgF2の薄膜を1000A程度設けた。このバッファ
層10を設けることにより、回折制御電極２そのものによ
る回折を防ぐことができる。回折制御電極２は、例えば
ITOの透明電極（例えば、450本）で、Ｙ軸方向の長さ
は、例えば、0.6mm、電極幅はｄ＝0.1μｍ、電極間隔は
ｓ＝0.1μｍ（電極周期0.2μｍ）である。この回折制御
電極２に、第３図（ｃ）に示すような周期的な放物線状
の電位分布V1〜VNを与えると電気光学効果により電気光
学基板９中に鋸歯形状の電界分布に比例した屈折率グレ
ーティングが形成され、印加電圧V1〜VNの与え方に応じ
て入射光を回折偏向することができる。屈折率グレーテ
ィングの周期をΛ、入射光の波長をλとすると、空気中
に換算した１次回折の回折角θは、 θ＝sin-1（λ−Λ） （１） となる。鋸歯形状の屈折率グレーティングを形成するこ
とにより、適当な印加電圧で、通常は多数発生する回折
光を１次のみに限定することが可能である。このときの
条件は、電気光学基板９中で受ける屈折率変化による位
相変化量の最大値がちょうど２πに等しくなるときであ
る。位相変化量は、屈折率の変化量と波数（ｋ＝２π／
λ）と屈折率が変化している光路長（相互作用長）の積
で表わされる。屈折率の変化量は、電気光学基板９の深
さ方向（−Ｚ軸方向）に依存しており、深いほど小さく
なる。従って、屈折率グレーティングに斜め入射するこ
とによって、相互作用長を増加させることができ、しか
も反射形であるからさらに２倍の相互作用長をかせぐこ
とができる。例えば、入射角が10゜のとき、通常の垂直
入射透過形の構造の場合に比べて、ほぼ12倍程度の位相
変化量が得られる。５゜では、23倍である。逆にいえ
ば、斜め入射の反射構造とすることにより最大駆動電圧
VMAXを小さくすることができる。しかしながら、あまり
入射角を小さくすると、回折制御電極２のＹ軸方向のサ
イズを大きくする必要がある。この屈折率グレーティン
グによる回折では、電位分布の与え方で種々の周期の屈
折率グレーティングが形成可能である。尚、式（１）か
ら分かるように、回折角は回折制御電極２の幅があるた
め連続的に変化させるのが難しく、通常離散的な変化と
なる。本実施例では、例えば屈折率グレーティングの周
期Λを30μｍから1.6μｍまでの10段階の変化を与え
た。つまり、λ＝0.78μｍのとき、Λ＝30μｍではθ＝
1.5゜、Λ＝9.9μｍではθ＝4.5゜、Λ＝6.0μｍではθ
＝7.5゜、Λ＝4.3μｍではθ＝10.5゜、Λ＝3.3μｍで
はθ＝13.5゜、Λ＝2.7μｍではθ＝16.5゜、Λ＝2.3μ
ｍではθ＝19.5゜、Λ＝2.0μｍではθ＝22.5゜、Λ＝
1.8μｍではθ＝25.5゜、Λ＝1.6μｍではθ＝28.5゜と
なる。このように、複数の回折制御電極２のそれぞれ
に、第３図（ｂ）に示す鋸歯形状の電界分布を得るよう
な印加電圧を与えることにより、電気光学基板９中に鋸
歯形状の電界分布に比例した屈折率グレーティングが形
成され、回折制御電極２の下面に集光した入射光を回折
偏向することができる。
例えば波長λ＝0.78μｍの半導体レーザ１から出射され
たYZ平面で直線偏光している光は、コリメータ集光レン
ズ５によって、電気光学基板手段としての例えばＺ板
（結晶軸方向の面を示す）のLiNbO3の電気光学基板９
（例えば、厚さ1mm、幅10mm、長さ25mm）の端面から、
電気光学基板９の上面に形成した回折制御手段としての
回折制御電極２の下面に集光する（例えば、集光スポッ
ト径は光軸の垂直面で90μｍ程度）ように、YZ面でＹ軸
方向に対し斜めに、例えば角度10゜で入射する。この電
気光学基板手段としての電気光学基板９は、その一部に
電界が印加されることによって、その一部の屈折率が変
化するものである。即ち、電気光学基板９は、透明な固
体や液体に電場を加えたとき、屈折率が変化する現象で
ある電気光学効果を有するものである。電気光学基板９
と回折制御電極２の間には、バッファ層10として、例え
ばSiO2やMgF2の薄膜を1000A程度設けた。このバッファ
層10を設けることにより、回折制御電極２そのものによ
る回折を防ぐことができる。回折制御電極２は、例えば
ITOの透明電極（例えば、450本）で、Ｙ軸方向の長さ
は、例えば、0.6mm、電極幅はｄ＝0.1μｍ、電極間隔は
ｓ＝0.1μｍ（電極周期0.2μｍ）である。この回折制御
電極２に、第３図（ｃ）に示すような周期的な放物線状
の電位分布V1〜VNを与えると電気光学効果により電気光
学基板９中に鋸歯形状の電界分布に比例した屈折率グレ
ーティングが形成され、印加電圧V1〜VNの与え方に応じ
て入射光を回折偏向することができる。屈折率グレーテ
ィングの周期をΛ、入射光の波長をλとすると、空気中
に換算した１次回折の回折角θは、 θ＝sin-1（λ−Λ） （１） となる。鋸歯形状の屈折率グレーティングを形成するこ
とにより、適当な印加電圧で、通常は多数発生する回折
光を１次のみに限定することが可能である。このときの
条件は、電気光学基板９中で受ける屈折率変化による位
相変化量の最大値がちょうど２πに等しくなるときであ
る。位相変化量は、屈折率の変化量と波数（ｋ＝２π／
λ）と屈折率が変化している光路長（相互作用長）の積
で表わされる。屈折率の変化量は、電気光学基板９の深
さ方向（−Ｚ軸方向）に依存しており、深いほど小さく
なる。従って、屈折率グレーティングに斜め入射するこ
とによって、相互作用長を増加させることができ、しか
も反射形であるからさらに２倍の相互作用長をかせぐこ
とができる。例えば、入射角が10゜のとき、通常の垂直
入射透過形の構造の場合に比べて、ほぼ12倍程度の位相
変化量が得られる。５゜では、23倍である。逆にいえ
ば、斜め入射の反射構造とすることにより最大駆動電圧
VMAXを小さくすることができる。しかしながら、あまり
入射角を小さくすると、回折制御電極２のＹ軸方向のサ
イズを大きくする必要がある。この屈折率グレーティン
グによる回折では、電位分布の与え方で種々の周期の屈
折率グレーティングが形成可能である。尚、式（１）か
ら分かるように、回折角は回折制御電極２の幅があるた
め連続的に変化させるのが難しく、通常離散的な変化と
なる。本実施例では、例えば屈折率グレーティングの周
期Λを30μｍから1.6μｍまでの10段階の変化を与え
た。つまり、λ＝0.78μｍのとき、Λ＝30μｍではθ＝
1.5゜、Λ＝9.9μｍではθ＝4.5゜、Λ＝6.0μｍではθ
＝7.5゜、Λ＝4.3μｍではθ＝10.5゜、Λ＝3.3μｍで
はθ＝13.5゜、Λ＝2.7μｍではθ＝16.5゜、Λ＝2.3μ
ｍではθ＝19.5゜、Λ＝2.0μｍではθ＝22.5゜、Λ＝
1.8μｍではθ＝25.5゜、Λ＝1.6μｍではθ＝28.5゜と
なる。このように、複数の回折制御電極２のそれぞれ
に、第３図（ｂ）に示す鋸歯形状の電界分布を得るよう
な印加電圧を与えることにより、電気光学基板９中に鋸
歯形状の電界分布に比例した屈折率グレーティングが形
成され、回折制御電極２の下面に集光した入射光を回折
偏向することができる。
次に、このように反射回折された光７は、電気光学基
板９の屈折制御手段としての屈折制御電極３を形成した
ところに入射する。この電気光学基板９の相対する２面
（例えば、Ｚ面と−Ｚ面）上それぞれに、電極間隙間で
あるギャップ形状が入射光７に対してＸ字となる４分割
構造の制御電極3a〜3d（Ｚ面）と、分割なしの屈折制御
電極3e（−Ｚ面）を、例えば、Al、Au等の金属薄膜で形
成した。ギャプサイズは、例えば1.01mmである。
板９の屈折制御手段としての屈折制御電極３を形成した
ところに入射する。この電気光学基板９の相対する２面
（例えば、Ｚ面と−Ｚ面）上それぞれに、電極間隙間で
あるギャップ形状が入射光７に対してＸ字となる４分割
構造の制御電極3a〜3d（Ｚ面）と、分割なしの屈折制御
電極3e（−Ｚ面）を、例えば、Al、Au等の金属薄膜で形
成した。ギャプサイズは、例えば1.01mmである。
LiNbO3の電気光学基板９に、Ｚ軸方向に電界Ｅがかか
るように電圧Ｖを印加すると、偏光方向がＺ軸に平行な
異常光に対しての屈折率は、 nZ＝ne−Δｎ （２） ただし、Δｎ＝0.5ne 3r33E、 Ｅ＝V/h （３） となり、印加電圧と印加方向に依存する。ここで、ｈは
電気光学基板９の厚さ、neは、異常光の屈折率で、例え
ばne＝2.2であり、r33は電気光学係数で、例えば、r33
＝30.8×10-12m/Vである。例えば、屈折制御電極3c、3d
に電位Ｖ、屈折制御電極3a、3bに電位−Ｖ、屈折制御電
極3eに電位０となるように電圧を印加すると、屈折制御
電極3cと3dの下部の電気光学基板９中では、電界が−Ｚ
軸方向に生じるため、屈折率は、nz＝ne＋Δｎと増加
し、逆に、屈折制御電極3aと3bの下部では、屈折率は、
nz＝ne−Δｎと減少する屈折率プリズムが形成される。
従って、LiNbO3の電気光学基板９中を進行する光は、屈
折制御電極3c、3dと屈折制御電極3a、3bの境界部で、ス
ネルの法則にしたがって屈折が起こり、−Ｘ軸方向に第
１図のように偏向する。偏向角は、印加電圧に依存して
おり、例えばＶ＝10000Vで、約２゜である。Ｘ軸方向に
偏向したいときは、例えば、屈折制御電極3b、3cに電位
Ｖ、屈折制御電極3a、3dに電位−Ｖ、屈折制御電極3eに
電位０となるように電圧を印加する。このような電気光
学屈折率プリズムの場合は、偏向角は小さいが効率100
％で連続的に偏向可能である。本実施例の光走査装置で
は、この電気光学屈折率プリズムにおける偏向角を±1.
5゜程度とし、回折制御電極２による電気光学屈折率グ
レーティングとの組合せにより、偏向角±30゜の連続走
査を可能にした。具体的に、感光ドラム上の走査面に連
続走査する例を示すと、例えば、電気光学基板９中に入
射した光を、まず、回折制御電極２によって、反射回折
する。この場合、複数の回折制御電極２に印加する電圧
をそれぞれの電極の電圧はちがうが、それぞれの電圧を
そのままにすることにより、鋸歯形状の電界分布はその
ままであるので、鋸歯形状の屈折率グレーテイングもそ
のままであり、よって次々と入射した光を同一方向に反
射回折する。そして、次に屈折制御電極３の電圧を変化
されることのよって屈折率プリズムでの偏向角を変化さ
せ、その反射回折されてきた光を順次そこで連続的に偏
向していく。次に、屈折制御電極３での偏向角が最大に
なると、次に回折制御電極２のそれぞれの電圧を変化さ
せて、反射回折を離散的に反射回折し、そして反射回折
された光を屈折制御電極３での偏向角をまた、最小から
連続的に変化させて、先ほどの続きの感光ドラムの走査
面に集光させる。このように、回折制御電極２は、屈折
制御電極３による偏向角の変化が最大になる度に離散的
に大きく偏向角を変化させて、結果的に感光ドラムの走
査面に連続して集光するようにしている。屈折制御電極
３の設け方としては、電気光学基板９中の電界方向が以
上説明したのとほぼ同じになれば良い（基板の材料によ
っては回折制御電極及び屈折制御電極を基板中に設けて
も良い）。
るように電圧Ｖを印加すると、偏光方向がＺ軸に平行な
異常光に対しての屈折率は、 nZ＝ne−Δｎ （２） ただし、Δｎ＝0.5ne 3r33E、 Ｅ＝V/h （３） となり、印加電圧と印加方向に依存する。ここで、ｈは
電気光学基板９の厚さ、neは、異常光の屈折率で、例え
ばne＝2.2であり、r33は電気光学係数で、例えば、r33
＝30.8×10-12m/Vである。例えば、屈折制御電極3c、3d
に電位Ｖ、屈折制御電極3a、3bに電位−Ｖ、屈折制御電
極3eに電位０となるように電圧を印加すると、屈折制御
電極3cと3dの下部の電気光学基板９中では、電界が−Ｚ
軸方向に生じるため、屈折率は、nz＝ne＋Δｎと増加
し、逆に、屈折制御電極3aと3bの下部では、屈折率は、
nz＝ne−Δｎと減少する屈折率プリズムが形成される。
従って、LiNbO3の電気光学基板９中を進行する光は、屈
折制御電極3c、3dと屈折制御電極3a、3bの境界部で、ス
ネルの法則にしたがって屈折が起こり、−Ｘ軸方向に第
１図のように偏向する。偏向角は、印加電圧に依存して
おり、例えばＶ＝10000Vで、約２゜である。Ｘ軸方向に
偏向したいときは、例えば、屈折制御電極3b、3cに電位
Ｖ、屈折制御電極3a、3dに電位−Ｖ、屈折制御電極3eに
電位０となるように電圧を印加する。このような電気光
学屈折率プリズムの場合は、偏向角は小さいが効率100
％で連続的に偏向可能である。本実施例の光走査装置で
は、この電気光学屈折率プリズムにおける偏向角を±1.
5゜程度とし、回折制御電極２による電気光学屈折率グ
レーティングとの組合せにより、偏向角±30゜の連続走
査を可能にした。具体的に、感光ドラム上の走査面に連
続走査する例を示すと、例えば、電気光学基板９中に入
射した光を、まず、回折制御電極２によって、反射回折
する。この場合、複数の回折制御電極２に印加する電圧
をそれぞれの電極の電圧はちがうが、それぞれの電圧を
そのままにすることにより、鋸歯形状の電界分布はその
ままであるので、鋸歯形状の屈折率グレーテイングもそ
のままであり、よって次々と入射した光を同一方向に反
射回折する。そして、次に屈折制御電極３の電圧を変化
されることのよって屈折率プリズムでの偏向角を変化さ
せ、その反射回折されてきた光を順次そこで連続的に偏
向していく。次に、屈折制御電極３での偏向角が最大に
なると、次に回折制御電極２のそれぞれの電圧を変化さ
せて、反射回折を離散的に反射回折し、そして反射回折
された光を屈折制御電極３での偏向角をまた、最小から
連続的に変化させて、先ほどの続きの感光ドラムの走査
面に集光させる。このように、回折制御電極２は、屈折
制御電極３による偏向角の変化が最大になる度に離散的
に大きく偏向角を変化させて、結果的に感光ドラムの走
査面に連続して集光するようにしている。屈折制御電極
３の設け方としては、電気光学基板９中の電界方向が以
上説明したのとほぼ同じになれば良い（基板の材料によ
っては回折制御電極及び屈折制御電極を基板中に設けて
も良い）。
偏向した光７は、例えば、Ｘ軸方向サイズ10mm、Ｚ軸
方向サイズ1mm、焦点距離182mmである集光レンス４に入
射し、走査面８に集光される。走査面８は、レーザプリ
ンターの場合は、一様に電荷を与えられた感光体である
感光ドラム上にある。最大走査幅は、例えば210mmであ
り、プリンターではA4サイズが印字可能である。本実施
例の光走査装置は電気光学効果を用いて光を偏向してい
るため高速でかつ、ランダム偏向することが可能であ
る。例えば、レーザプリンターの場合、パターンのない
部分は、とばし偏向できるため一層高速印字が可能であ
る。
方向サイズ1mm、焦点距離182mmである集光レンス４に入
射し、走査面８に集光される。走査面８は、レーザプリ
ンターの場合は、一様に電荷を与えられた感光体である
感光ドラム上にある。最大走査幅は、例えば210mmであ
り、プリンターではA4サイズが印字可能である。本実施
例の光走査装置は電気光学効果を用いて光を偏向してい
るため高速でかつ、ランダム偏向することが可能であ
る。例えば、レーザプリンターの場合、パターンのない
部分は、とばし偏向できるため一層高速印字が可能であ
る。
尚、集光レンズ４は、通常の凸レンズでもよいが、例
えばフレネルレンズやグレーティングレンズのような回
折作用を有する素子を用いると厚さが１μｍ程度で集光
作用を行なえるため、本発明の光走査装置を小形化する
のに効果がある。さらに、回折作用を有する素子（集光
レンズ４）を電気光学基板９の偏向光７の出射端面に一
体化すると、より小形化、安定化できる。
えばフレネルレンズやグレーティングレンズのような回
折作用を有する素子を用いると厚さが１μｍ程度で集光
作用を行なえるため、本発明の光走査装置を小形化する
のに効果がある。さらに、回折作用を有する素子（集光
レンズ４）を電気光学基板９の偏向光７の出射端面に一
体化すると、より小形化、安定化できる。
又、屈折制御電極３の、４分割された電極3a、3b、3
c、3dのそれぞれのギャップ間隔は、電気光学基板９の
厚さよりも大きくすることにより、電気光学基板９中に
生じる電界方向が、Ｚ軸方向に平行に近づき効果的に屈
折率を制御することができる。
c、3dのそれぞれのギャップ間隔は、電気光学基板９の
厚さよりも大きくすることにより、電気光学基板９中に
生じる電界方向が、Ｚ軸方向に平行に近づき効果的に屈
折率を制御することができる。
屈折制御電極３と電気光学基板９の間に、例えば染料
または顔料を含んだポリイミド等の有機膜等の光吸収手
段11a、11bを設けると、電気光学基板９上の屈折制御電
極３により乱反射された光が偏向光７に混ざって出力さ
れてくる現象がなくなり、偏向光７のSN比が向上した。
または顔料を含んだポリイミド等の有機膜等の光吸収手
段11a、11bを設けると、電気光学基板９上の屈折制御電
極３により乱反射された光が偏向光７に混ざって出力さ
れてくる現象がなくなり、偏向光７のSN比が向上した。
また、屈折制御電極３間の少なくともギャップ上にポ
リイミド等の有機膜を設けると沿面放電が減少し、高電
界になっても光偏向が効果的に実現できた。
リイミド等の有機膜を設けると沿面放電が減少し、高電
界になっても光偏向が効果的に実現できた。
また、コリメータ集光レンズ５は、通常のレンズを回
折制御電極２下面で最も集光するように用いたものであ
り、このようなレンズ５を用いることにより、回折制御
電極２のサイズを小さくすることが可能になり、作製が
容易になる。また、集光レンズ４に入射する偏向光７の
口径が大きくなり、走査面８で光スポットがよく絞れる
ようになる。
折制御電極２下面で最も集光するように用いたものであ
り、このようなレンズ５を用いることにより、回折制御
電極２のサイズを小さくすることが可能になり、作製が
容易になる。また、集光レンズ４に入射する偏向光７の
口径が大きくなり、走査面８で光スポットがよく絞れる
ようになる。
電気光学基板９として、本実施例で説明したのは、Li
NbO3の場合であるが、電気光学係数が大きい材料、例え
ば、LiIO3、KNbO3、KTiOPO4、KH2PO4、LiTaO3や、MNA
（メチルニトロアニリン）等のベンゼン環をもったπ電
子共役系化合物を含む高分子等を電気光学基板９として
用いれば低電圧化できる。特に電気光学基板９として、
LiNbO3やLiTaO3を用いると、Ｚ軸方向に電界を加える場
合に屈折率変化量が最も大きくなり使いやすい。
NbO3の場合であるが、電気光学係数が大きい材料、例え
ば、LiIO3、KNbO3、KTiOPO4、KH2PO4、LiTaO3や、MNA
（メチルニトロアニリン）等のベンゼン環をもったπ電
子共役系化合物を含む高分子等を電気光学基板９として
用いれば低電圧化できる。特に電気光学基板９として、
LiNbO3やLiTaO3を用いると、Ｚ軸方向に電界を加える場
合に屈折率変化量が最も大きくなり使いやすい。
又、回折制御手段としての回折制御電極２と屈折制御
手段としての屈折制御電極３の配列順を入れ換え、屈折
させてから回折させて、光偏向を行なっても動作可能で
ある。その場合、具体的に感光ドラム上の走査面に連続
走査をする例を示すと、例えば、電気光学基板９中に入
射した光を、まず屈折制御電極３に印加する電圧を変化
させて、偏向角を最小から最大に変化させることによっ
て、その入射光を次々と、連続的に偏向させる。そし
て、回折制御電極２は、屈折率グレーティングを所定の
状態に固定し、屈折制御電極３で偏向された光を、回折
制御電極２によって、反射回折させる。すると、感光ド
ラム上の走査面に光が小偏向角で連続的に順次集光す
る。屈折制御電極３による偏向角が最大になると、回折
制御電極２の印加電圧を変えることによって、離散的に
偏向角を大きく変化させ、且つ、屈折制御電極３による
偏向角を、又、最小から最大へと連続的に変化させて、
次々に入射光を偏向させ、回折制御電極２下部へと入射
させる。そして、その入射した偏向光を回折制御電極２
下部で反射回折させ、先ほどの続きの走査面に集光させ
る。このように、屈折制御電極３による連続的な偏向角
の変化が最大になる度に、回折制御電極２は、離散的に
大きく偏向角を変化させて、結果的に感光ドラムの走査
面に集光するようにしている。
手段としての屈折制御電極３の配列順を入れ換え、屈折
させてから回折させて、光偏向を行なっても動作可能で
ある。その場合、具体的に感光ドラム上の走査面に連続
走査をする例を示すと、例えば、電気光学基板９中に入
射した光を、まず屈折制御電極３に印加する電圧を変化
させて、偏向角を最小から最大に変化させることによっ
て、その入射光を次々と、連続的に偏向させる。そし
て、回折制御電極２は、屈折率グレーティングを所定の
状態に固定し、屈折制御電極３で偏向された光を、回折
制御電極２によって、反射回折させる。すると、感光ド
ラム上の走査面に光が小偏向角で連続的に順次集光す
る。屈折制御電極３による偏向角が最大になると、回折
制御電極２の印加電圧を変えることによって、離散的に
偏向角を大きく変化させ、且つ、屈折制御電極３による
偏向角を、又、最小から最大へと連続的に変化させて、
次々に入射光を偏向させ、回折制御電極２下部へと入射
させる。そして、その入射した偏向光を回折制御電極２
下部で反射回折させ、先ほどの続きの走査面に集光させ
る。このように、屈折制御電極３による連続的な偏向角
の変化が最大になる度に、回折制御電極２は、離散的に
大きく偏向角を変化させて、結果的に感光ドラムの走査
面に集光するようにしている。
又、回折制御電極及び屈折制御電極は、上下逆に設け
ても良いし、横に設けてもよい。
ても良いし、横に設けてもよい。
又、本発明の実施例では、光回折では反射形を用いて
いるため駆動電圧が透過形の半分以上小さくできる。従
って、本発明の光走査装置は、低駆動電圧、小形軽量、
組み立て容易になり低価格化も実現され、さらにランダ
ム走査ができるため用途に合わせて使い勝手が良くなる
（レーザプリンターでは、高速になる）。
いるため駆動電圧が透過形の半分以上小さくできる。従
って、本発明の光走査装置は、低駆動電圧、小形軽量、
組み立て容易になり低価格化も実現され、さらにランダ
ム走査ができるため用途に合わせて使い勝手が良くなる
（レーザプリンターでは、高速になる）。
発明の効果 以上のように本発明によれば、回転機構が不要とな
り、小形軽量、高速で、組み立ても容易になり低価格化
も可能な光走査装置が実現可能である。
り、小形軽量、高速で、組み立ても容易になり低価格化
も可能な光走査装置が実現可能である。
第１図は本発明の一実施例の光走査装置の基本構成と偏
向光が走査面に集光する様子を示す平面図、第２図は第
１図の断面図、第３図（ａ）は本発明の一実施例の光走
査装置の回折制御電極の平面構造図、第３図（ｂ）は同
実施例の回折制御電極に印加する電位分布図、第３図
（ｃ）は同実施例の第３図（ｂ）に示した電位分布によ
り電気光学基板中に生じる電界分布図、第４図は従来の
光走査装置の斜視図である。 １……光源、２……回折制御電極（回折制御手段）、３
……屈折制御電極（屈折制御手段）、４……集光レン
ズ、５……コリメータ集光レンズ、６……入射光、８…
…走査面、９……電気光学基板（電気光学基板手段）、
10……バッファ層、11……光吸収手段。
向光が走査面に集光する様子を示す平面図、第２図は第
１図の断面図、第３図（ａ）は本発明の一実施例の光走
査装置の回折制御電極の平面構造図、第３図（ｂ）は同
実施例の回折制御電極に印加する電位分布図、第３図
（ｃ）は同実施例の第３図（ｂ）に示した電位分布によ
り電気光学基板中に生じる電界分布図、第４図は従来の
光走査装置の斜視図である。 １……光源、２……回折制御電極（回折制御手段）、３
……屈折制御電極（屈折制御手段）、４……集光レン
ズ、５……コリメータ集光レンズ、６……入射光、８…
…走査面、９……電気光学基板（電気光学基板手段）、
10……バッファ層、11……光吸収手段。
Claims (12)
- 【請求項１】光を発射する光源と、その光を斜めに入射
し、出射する電気光学基板手段を有する光走査装置であ
って、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電
気光学基板手段中に屈折率グレーティングを形成するこ
とによって、前記光を離散的に偏向される回折制御手段
と、前記電気光学基板手段に、電界を印加して前記電気
光学基板手段中に屈折率プリズムを形成することによっ
て、前記光を連続的に偏向させる屈折制御手段とを備え
たことを特徴とする光走査装置。 - 【請求項２】光源からの光を、前記回折制御手段によっ
て、離散的に偏向させた後、前記屈折制御手段によっ
て、連続的に偏向させるか、又は、前記光源からの前記
光を、前記屈折制御手段によって、連続的に偏向させた
後、前記回折制御手段によって、離散的に偏向させるこ
とを特徴とする請求項１記載の光走査装置。 - 【請求項３】光を発射する光源と、電気光学基板に設け
られた回折制御電極と、前記電気光学基板に設けられた
屈折制御電極と、集光レンズとを有し、前記光源からの
入射光を前記回折制御電極近傍の前記電気光学基板に導
いて、前記回折制御電極に所定の電圧を加えることによ
って、前記入射光を前記回折制御電極の近傍で反射回折
させた後、前記反射回折させた光を、前記屈折制御電極
のある前記電気光学基板内に導いて前記屈折制御電極に
所定の電圧を加えて屈折させ、前記屈折させた光を前記
集光レンズに導いて走査対象面に集光するか、もしく
は、前記光源からの入射光を、前記屈折制御電極のある
前記電気光学基板内に導いて、前記屈折制御電極に所定
の電圧を加え、前記入射光を屈折させた後、前記屈折さ
せた光を、前記回折制御電極近傍の前記電気光学基板内
に導いて、前記回折制御電極に所定の電圧を加えて前記
屈折させた光を前記回折制御電極の近傍で反射回折さ
せ、前記反射回折させた光を前記集光レンズに導いて走
査対象面に集光することを特徴とする光走査装置。 - 【請求項４】屈折制御電極は、前記電気光学基板の相対
する２面にそれぞれ設けられ、前記屈折制御電極は、少
なくとも１つは、ギャップ形状が入射光に対してＸ字と
なる４分割構造であることを特徴とする請求項３記載の
光走査装置。 - 【請求項５】集光レンズは、回折作用を有し、前記電気
光学基板と一体化したことを特徴とする請求項３記載の
光走査装置。 - 【請求項６】回折制御電極近傍に導いた入射光の、前記
回折制御電極が設けられた下面で反射回折させる入射角
度は、前記下面に対し非垂直であることを特徴とする請
求項３記載の光走査装置。 - 【請求項７】電気光学基板は、LiNbO3もしくはLiTaO3で
あり、前記屈折制御電極は前記電気光学基板のＺ面と−
Ｚ面に、形成することを特徴とする請求項３に記載の光
走査装置。 - 【請求項８】屈折制御電極は、それぞれのギャップ間隔
が、前記電気光学基板の厚さよりも大きいことを特徴と
する請求項４記載の光走査装置。 - 【請求項９】屈折制御電極と電気光学基板の間に光吸収
手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の光走査装
置。 - 【請求項１０】光源と電気光学基板の間にコリメータ集
光レンズを設けることを特徴とする請求項３記載の光走
査装置。 - 【請求項１１】屈折制御電極間のギャップ上に有機膜を
設けることを特徴とする請求項４記載の光走査装置。 - 【請求項１２】回折制御電極と電気光学基板の間にバッ
ファ層を設けたことを特徴とする請求項３記載の光走査
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12737190A JP2854672B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12737190A JP2854672B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 光走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0421826A JPH0421826A (ja) | 1992-01-24 |
| JP2854672B2 true JP2854672B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=14958322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12737190A Expired - Fee Related JP2854672B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 光走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2854672B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9645502B2 (en) | 2011-04-08 | 2017-05-09 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, programmable patterning device and lithographic method |
| US10133083B1 (en) * | 2017-08-16 | 2018-11-20 | Analog Devices, Inc. | Hybrid beamsteerer for steering a light beam with both sub-aperture and full-aperture beam steering portions |
-
1990
- 1990-05-16 JP JP12737190A patent/JP2854672B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0421826A (ja) | 1992-01-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |