JP2992122B2 - 偏向ビーム発生装置 - Google Patents

偏向ビーム発生装置

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JP2992122B2 JP3130277A JP13027791A JP2992122B2 JP 2992122 B2 JP2992122 B2 JP 2992122B2 JP 3130277 A JP3130277 A JP 3130277A JP 13027791 A JP13027791 A JP 13027791A JP 2992122 B2 JP2992122 B2 JP 2992122B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、音響光学素子を用いた
偏向ビーム発生装置、特にP偏光した光及びS偏光した
光を同一方向に偏向することができる偏向ビーム発生装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザ顕微鏡、レーザプリング、ファク
シミリ、スキャナグラフのような画像形成装置において
は、音響光学素子を有する偏向ビーム発生装置が広く用
いられている。この偏向ビーム発生装置では、偏向信号
を発生させる駆動回路を音響光学素子に接続し、音響光
学素子に周波数が周期的に変化する超音波を供給してい
る。そして、音響光学素子に格子定数が周期的に変化す
る回折格子を形成し、形成された回折格子によって入射
ビームを周期的に偏向させてる。
【0003】この偏向ビーム発生装置に用いられる音響
光学素子は特定の偏光方向に偏光した光に対して強い回
折作用を有し、これと直交する偏光方向に偏光した光に
対してはほとんど回折作用を与えない特性を有してい
る。このため、従来の偏向ビーム発生装置では、特定の
偏光方向に直線偏光した光を放射する光源と組み合せて
用いるのが一般的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】直線偏光した光を放射
する光源は価格が高価であるため、このような光源を用
いた偏向ビーム発生装置は製造コストが高価になる欠点
があった。一方、安価で比較的高い出力の光源も種々の
ものが市販されているが、安価な光源は一方に偏光した
光とこれと直交する方向に偏光した光を同時に出力する
特性を有しているため、そのまま音響光学素子と組み合
せたのでは高出力の偏向ビームを発生させることができ
なかった。しかしながら、P偏光とS偏光とを同一方向
に偏向できれば、高い出力の偏向ビームを発生させるこ
とができ、偏向ビーム発生装置の製造コストを相当低減
できる大きな利点が達成できる。また、S偏光した光と
P偏光した光とを同一方向に偏向できれば、音響光学素
子の適用範囲を広げることができる大きな利点も達成で
きる。
【0005】従って、本発明の目的は、一方向に偏光し
た光とこれと直交する方向に偏光した光を放射する光源
と組み合せても高い出力の偏向ビームを発生させること
ができる偏向ビーム発生装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による偏向ビーム
発生装置は、第1の方向に偏光した光及び第1の方向と
直交する第2方向に偏光した光を放射する光源装置と、
偏向信号を発生させる駆動回路と、この駆動回路によっ
て駆動され、光源装置から放射された光のうち前記第1
の方向に偏光した光を偏光面が90°回転し前記偏向信号
に応じた方向に偏向された回折光として出射させると共
に、前記第2の方向に偏光した光を同一の偏光状態の非
回折光として出射させる音響光学素子と、音響光学素子
から出射した回折光及び非回折光を、音響光学素子から
の各出射光路に沿って反対向きにそれぞれ伝播させて前
記音響光学素子に再入射させる光学系と、前記非回折光
の音響光学素子からの出射光路中に配置したλ/4板と
を具えることを特徴とするものである。
【0007】
【作用】音響光学素子は一方向に偏光した光(例えば、
S偏光)に対して強い回折作用を有し、これと直交する
方向に偏光した光(P偏光)に対してほとんど回折作用
を有していない。従って、S偏光した光とP偏光した光
とが重畳された光ビームを音響光学素子に投射すると、
S偏光成分は回折作用を受け偏光面が90°回転した偏向
ビームとして出射し、P偏光成分は回折作用を受けずそ
のままの偏光状態で出射する。従って、光源からの入射
ビームは回折ビームと非回折ビームとに分離されること
になる。そして、非回折ビームの出射光路中にλ/4板
を配置すると共に、偏向ビーム及び非回折ビームを、音
響光学素子からの各出射光路に沿って反対向きにそれぞ
れ伝播させて音響光学素子に再入射させる光学系を配置
する。再入射した際非回折ビームはλ/4板を2回通過
するからその偏光面が90°回転しP偏光からS偏光に変
換され、回折ビームはP偏光のまま再入射する。これら
回折ビーム及び非回折ビームは、音響光学素子の光源か
ら入射する光ビームの入射位置とほぼ同一の位置に入射
する共に、偏光面が回転した非回折ビームは光源からの
光ビームが受ける回折作用と同一の回折作用を受けるか
ら、回折ビームと非回折ビームは音響光学素子を出射し
た後同一の光路に沿って伝播する。この結果、光源から
放射される光ビーム中のP偏光成分とS偏光成分とを同
一方向に偏向させることができる。尚、光源装置とし
て、S偏光した光とP偏光した光を同時に放射する光源
や、P偏光した光とS偏光した光とが時間的に相異して
放射すると光源装置、S偏光した光とP偏光した光との
比率が時間的に変化して放射する光源装置、或は円偏光
や楕円偏光と放射する光源装置を用いることもできる。
【0008】
【実施例】図1は本発明による偏向ビーム発生装置の一
例の構成を示す線図である。S偏光とP偏光を同時に放
射する光源1から光ビームを投射し、この光ビームをエ
キスパンダ2により拡大平行光束とする。この光ビーム
を音響光学素子3に入射させる。音響光学素子3はトラ
ンスジューサ3aを有し、このトランスジューサに偏向信
号を発生させる可変周波数発振回路 (図示せず) を接続
して音響光学素子3に周波数が周期的に変化する超音波
を投射する。音響光学素子には屈折率の周期的変化が生
じて回折格子が形成されるので、形成されたまま回折格
子により入射ビームは所定の偏向角に亘って周期的に偏
向される。すなわち、可変周波数発振回路からトランス
ジューサ3aに周波数が時間的に連続して変化する偏向信
号が供給され、トランスジューサから音響光学素子に周
波数が時間的に連続して変化する超音波が供給されるの
で、入射ビームは偏向角が時間的に連続して変化するよ
うに偏向される。本例では、音響光学素子としてS偏光
の光に対しては高い回折効率を有し、これと直交するP
偏光の光に対してはほとんど回折作用を有しないものを
用いる。音響光学素子3に入射した光ビームのうちS偏
光した光は回折されて偏向信号に応じた方向に偏向さ
れ、偏光面が90°回転した回折光(P偏光)として出射
し集束性レンズ4に入射する。一方、音響光学素子3に
入射したP偏光の光は回折作用を受けずそのままの偏光
状態で出射して集束性レンズ4に入射する。集束性レン
ズ4の後側焦点面又はその近傍に平面鏡5を配置すると
共に、非偏向ビームの光路の集束性レンズ4と平面鏡5
との間にλ/4板6を配置する。集束性レンズ4に入射
する偏向ビーム(P偏光)及び非偏向ビーム(S偏光)
は平行光束として入射するから、これらの光ビームは互
いに分離されて全反射ミラー5上に結像する。図面上、
非偏向ビームを実線で示し、偏向ビームを破線(偏向中
心位置)、一点鎖線(一方の偏向限界位置)及び二点鎖
線(他方の偏向限界位置)で示す。偏向ビーム及び非偏
向ビームは全反射ミラー5で反射し、入射ビームと同一
の光路に沿って反対向きに伝播し、再び集束性レンズ4
に入射し平行光束に変換され、音響光学素子3の光源1
側から入射したビームの入射位置とほぼ同一の位置に入
射する。ここで、P偏光である非偏向ビームはλ/4板
を2回通過するから偏光面が90°回転し、S偏光として
入射する。この結果、この光ビームは音響光学素子3に
より回折されP偏光となって出射する。一方、偏向ビー
ムはP偏光であるから音響光学素子3による回折作用を
受けずそのまま透過する。この場合、音響光学素子に入
射する非偏向ビームは、光源1からのS偏光した光が受
ける回折作用と同一の回折作用を受けて偏向されるた
め、出射後偏向ビームと同一の光路に沿って伝播する。
この結果、音響光学素子に再入射した際音響光学素子3
によって回折されたビームと最初に入射したとき回折さ
れたビームとが合成されて一層大きな光強度を有する偏
向ビームとなって出射する。音響光学素子3を出射した
偏向ビームはリレーレンズ6を経て後段に配置した光学
系に入射し、被走査面上で走査ビームとして使用される
ことになる。尚、λ/4板を配置することにより、回折
光の光路長と非回折光の光路長との間で差が生ずるた
め、集束性レンズ4と平面鏡5との間の回折光の光路中
にガラス板のような光路長補正素子を挿入することが望
ましい。
【0009】図2は本発明による偏向ビーム発生装置の
変形例の構成を示す線図である。本例では、再入射光学
系として2個の平面鏡を用い、偏向ビームの出射光路側
に平面鏡10を配置し、非偏向ビームの出射光路側にλ/
4板6と平面鏡11を配置する。偏向ビームは平面鏡10に
よって反射され音響光学素子3に入射し回折作用を受け
ずに出射する。また、非偏向ビームは平面鏡11で反射
し、再び音響光学素子3に入射し、回折作用を受け偏向
ビームとして出射する。このように構成すれば、簡単な
光学系により音響光学素子の回折効率を増大させること
ができる。尚、本例の場合、ビーム間に若干のずれが生
ずるが、ずれ量は微小でありしかも後段の光学系により
圧縮されるため大きな不都合が生じない。このビーム間
のずれが問題となるような装置においては、音響光学素
子3と全反射ミラー10との間に集束性レンズを配置する
ことによりビーム間のずれを容易に除去することができ
る。
【0010】本発明は上述した実施例だけに限定されず
種々の変形が可能である。例えば、上述した実施例では
光源からの光をエキスパンダを介して音響光学素子に直
接入射させる例を以て説明したが、光源と音響光学素子
との間に別の光学系を配置し、この光学系から円偏光又
は楕円偏光した光ビームを音響光学素子に入射させてビ
ーム偏向を行なう場合にも勿論適用することができる。
この場合にも、S偏光成分とP偏光成分とが同一方向に
偏向されるので、高い出力強度の偏向ビームを形成する
ことができる。
【0011】また、上述した実施例では、S偏光した光
とP偏光した光とが重畳された光ビームを偏向する例に
ついて説明したが、S偏光した光とP偏光した光とが時
間的に相異して入射する場合にも、さらにP偏光した光
とS偏光した光の比率が時間的に変化する場合にも勿論
適用することができる。
【0012】さらに上述した実施例では、1個の光源か
らS偏光した光とP偏光した光を放射する例を以って説
明したが、複数の光源から放射された光ビームを偏向す
る場合にも適用でき、この場合にもP偏光した光とS偏
光した光の両方を同一方向に偏向させることができる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、音
響光学素子から出射した非回折光の光路中にλ/4板を
配置すると共に、非回折光及び回折光を、音響光学素子
からの各出射光路に沿って反対向きにそれぞれ伝播させ
て音響光学素子に再入射させる構成としているから、音
響光学素子にP偏光した光とS偏光した光とが重畳され
た光ビームが入射しても、P偏光成分及びS偏光成分の
光の両方を同一方向に偏向させることができる。この結
果、安価な光源を用いても高い出力強度の偏向ビームを
発生させることができ、偏向ビーム発生装置の製造コス
トを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明による偏向ビーム発生装置の一例
の構成を示す線図である。
【図2】図2は本発明による偏向ビーム発生装置の変形
例を示す線図である。
【符号の説明】
1 光源 2 エキスパンダ 3 音響光学素子 4 集束性レンズ 5 平面鏡 6 λ/4板 7 リレーレンズ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の方向に偏光した光及び第1の方向
    と直交する第2方向に偏光した光を放射する光源装置
    と、偏向信号を発生させる駆動回路と、この駆動回路に
    よって駆動され、光源装置から放射された光のうち前記
    第1の方向に偏光した光を偏光面が90°回転し前記偏向
    信号に応じた方向に偏向された回折光として出射させる
    と共に、前記第2の方向に偏光した光を同一の偏光状態
    の非回折光として出射させる音響光学素子と、音響光学
    素子から出射した回折光及び非回折光を、音響光学素子
    からの各出射光路に沿って反対向きにそれぞれ伝播させ
    て前記音響光学素子に再入射させる光学系と、前記非回
    折光の音響光学素子からの出射光路中に配置したλ/4
    板とを具えることを特徴とする偏向ビーム発生装置。
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DE102013227105A1 (de) * 2013-09-03 2015-03-05 Leica Microsystems Cms Gmbh Mikroskop und akustooptischer Strahlvereiniger für ein Mikroskop

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