JP3013857B2 - 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ものである。
用いるレーザ光の光走査装置に関するものである。
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.38,N
o.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５とプリズム13で、円形ビーム（入射光６）になるよ
うに補正され、モータ15によって回転している回転多面
鏡14に入射する。回転多面鏡14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16の走査面
８上に集光される。回転多面鏡14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.38,N
o.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５とプリズム13で、円形ビーム（入射光６）になるよ
うに補正され、モータ15によって回転している回転多面
鏡14に入射する。回転多面鏡14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16の走査面
８上に集光される。回転多面鏡14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14を用いている。この回転多面鏡14
は、駆動モータ15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14を用いている。この回転多面鏡14
は、駆動モータ15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
供することを目的とするものである。
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
供することを目的とするものである。
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、光を入射し、出射す
る第１の電気光学基板と、前記第１の電気光学基板に電
界を印加して前記第１の電気光学基板中に屈折率グレー
ティングを形成することによって、前記光を離散的に角
度偏向させる光回折手段と、光を入射し、出射する第２
の電気光学基板と、前記第２の電気光学基板に電界を印
加して前記第２の電気光学基板中に屈折率プリズムを形
成することによって、前記光を連続的に角度偏向させる
光屈折手段とを備え、 前記光源からの前記光を、前記光回折手段によって離
散的に角度偏向させた後、前記光屈折手段によって、前
記離散的に角度偏向された光をさらに連続的に角度偏向
させるか、 又は、前記光源からの前記光を、前記光屈折手段によ
って連続的に角度偏向させた後、前記光回折手段によっ
て、前記連続的に角度偏向された光をさらに離散的に角
度偏向させることを特徴とする光走査装置である。
る第１の電気光学基板と、前記第１の電気光学基板に電
界を印加して前記第１の電気光学基板中に屈折率グレー
ティングを形成することによって、前記光を離散的に角
度偏向させる光回折手段と、光を入射し、出射する第２
の電気光学基板と、前記第２の電気光学基板に電界を印
加して前記第２の電気光学基板中に屈折率プリズムを形
成することによって、前記光を連続的に角度偏向させる
光屈折手段とを備え、 前記光源からの前記光を、前記光回折手段によって離
散的に角度偏向させた後、前記光屈折手段によって、前
記離散的に角度偏向された光をさらに連続的に角度偏向
させるか、 又は、前記光源からの前記光を、前記光屈折手段によ
って連続的に角度偏向させた後、前記光回折手段によっ
て、前記連続的に角度偏向された光をさらに離散的に角
度偏向させることを特徴とする光走査装置である。
作用 本発明は、光回折手段が、電界を印加することによっ
て屈折率グレーティングを形成し、光屈折手段が、電界
を印加することによって屈折率プリズムを形成し、それ
によって、光を偏向させるものである。光回折手段は、
大きな偏向角が可能であるが離散的な偏向しかできず、
光屈折手段は、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。これら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とするので、
回転機構が不要となる。従って、本発明の光走査装置
は、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）。
て屈折率グレーティングを形成し、光屈折手段が、電界
を印加することによって屈折率プリズムを形成し、それ
によって、光を偏向させるものである。光回折手段は、
大きな偏向角が可能であるが離散的な偏向しかできず、
光屈折手段は、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。これら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とするので、
回転機構が不要となる。従って、本発明の光走査装置
は、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）。
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、第２図
（ａ）は、本発明の一実施例の光走査装置の第１の電気
光学基板の平面図、第２図（ｂ）は、同実施例の第２図
（ｃ）に示す電位分布による第１の電気光学基板中に生
じる−ｘ方向の電界分布図であり、第２図（ｃ）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
は、本発明の一実施例の光走査装置の第２の電気光学基
板の斜視図を示している。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。第１図において、光源である、例えば波長0.78
μｍの半導体レーザ１から出射されたＺ軸方向に直線偏
光している光は、コリメータレンズ５によって、ビーム
径2.5mmの平行光（入射光６）になり、例えば、厚さが3
00μｍのPLZT（9/65/35）セラミクスである第１の電気
光学基板11の、光源１からの入射光６に対して垂直方向
の面に形成した光回折手段２としての回折制御電極９に
入射する。この第１の電気光学基板11及び後述する第２
の電気光学基板12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。回折制御電極９を第１の電気光学基板11
の入射光６に対して垂直方向の面に形成することによ
り、光屈折手段２の光軸（ｙ軸）方向のサイズを大幅に
減少させることができる。回折制御電極９は、ITOの透
明電極（12500本）で、Ｚ軸方向の長さ1mm、電極幅ｄ＝
0.1μｍ、電極間隔ｓ＝0.1μｍ（電極周期0.2μｍ）で
ある。この回折制御電極９に、第２図（ｃ）に示すよう
な電位分布を与えると電気光学効果により第１の電気光
学基板11中に電界分布に比例した鋸歯形状の屈折率グレ
ーティング（格子）が形成され、印加電圧の与え方に応
じて入射光を回折偏向することができる。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。最大屈折率変化をΔｎとすると、
このときの最適条件は ΔnL＝λ （１） である。ここで、Ｌは第１の電気光学基板11中の屈折率
が変化している深さである。Δｎ＝0.16と見積ると、Ｌ
＝５μｍ程度である。また、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
回折角θは、垂直入射の場合、 θ＝sin-1（λ／Λ） （２） 例えば、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＝2.3μｍ
ではθ＝19.5゜、Λ＝2.0μｍではθ＝22.5゜、Λ＝1.8
μｍではθ＝25.5゜、Λ＝1.6μｍではθ＝28.5゜とな
る。この光回折手段２では、以上のように電位分布の与
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（２）から分かるように、回折角は回折制
御電極９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、Λ＝30μ
ｍから1.6μｍまでの10段階の変化を与えた。
と偏向光が走査面に集光する様子を示す平面図、第２図
（ａ）は、本発明の一実施例の光走査装置の第１の電気
光学基板の平面図、第２図（ｂ）は、同実施例の第２図
（ｃ）に示す電位分布による第１の電気光学基板中に生
じる−ｘ方向の電界分布図であり、第２図（ｃ）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
は、本発明の一実施例の光走査装置の第２の電気光学基
板の斜視図を示している。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。第１図において、光源である、例えば波長0.78
μｍの半導体レーザ１から出射されたＺ軸方向に直線偏
光している光は、コリメータレンズ５によって、ビーム
径2.5mmの平行光（入射光６）になり、例えば、厚さが3
00μｍのPLZT（9/65/35）セラミクスである第１の電気
光学基板11の、光源１からの入射光６に対して垂直方向
の面に形成した光回折手段２としての回折制御電極９に
入射する。この第１の電気光学基板11及び後述する第２
の電気光学基板12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。回折制御電極９を第１の電気光学基板11
の入射光６に対して垂直方向の面に形成することによ
り、光屈折手段２の光軸（ｙ軸）方向のサイズを大幅に
減少させることができる。回折制御電極９は、ITOの透
明電極（12500本）で、Ｚ軸方向の長さ1mm、電極幅ｄ＝
0.1μｍ、電極間隔ｓ＝0.1μｍ（電極周期0.2μｍ）で
ある。この回折制御電極９に、第２図（ｃ）に示すよう
な電位分布を与えると電気光学効果により第１の電気光
学基板11中に電界分布に比例した鋸歯形状の屈折率グレ
ーティング（格子）が形成され、印加電圧の与え方に応
じて入射光を回折偏向することができる。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。最大屈折率変化をΔｎとすると、
このときの最適条件は ΔnL＝λ （１） である。ここで、Ｌは第１の電気光学基板11中の屈折率
が変化している深さである。Δｎ＝0.16と見積ると、Ｌ
＝５μｍ程度である。また、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
回折角θは、垂直入射の場合、 θ＝sin-1（λ／Λ） （２） 例えば、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＝2.3μｍ
ではθ＝19.5゜、Λ＝2.0μｍではθ＝22.5゜、Λ＝1.8
μｍではθ＝25.5゜、Λ＝1.6μｍではθ＝28.5゜とな
る。この光回折手段２では、以上のように電位分布の与
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（２）から分かるように、回折角は回折制
御電極９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、Λ＝30μ
ｍから1.6μｍまでの10段階の変化を与えた。
次に、尚、本実施例では、例えば−ｙ面上に、回折制
御電極を形成し、電界方向がＸまたは−Ｘ方向に印加さ
れる場合について述べたが、例えば、PLZTまたはLiNbO3
やLiTaO3では、Ｚ方向、もしくは−Ｚ方向に電界を印加
する場合に最も屈折率変化が大きくなることが分かって
いる場合は、電界方向がＺ方向または−Ｚ方向に印加さ
せる構成にするとより低電圧化が可能である。このよう
に回折された光は、光屈折手段３としての屈折制御電極
10を形成した第２の電気光学基板12に入射する。第２の
電気光学基板12は、例えば、LiNbO3のＺ板（結晶軸方向
の面を示す）で、例えば、厚さ1mm、幅10mm、長さ25mm
である。この基板12の相対する２面（例えば、Ｚ面と−
Ｚ面）上それぞれに、各々の電極間の隙間であるギャッ
プ形状が入射光６に対してＸ字となる４分割構造の屈折
制御電極10a〜10d（Ｚ面）と、分割なしの屈折制御電極
10e（−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。
御電極を形成し、電界方向がＸまたは−Ｘ方向に印加さ
れる場合について述べたが、例えば、PLZTまたはLiNbO3
やLiTaO3では、Ｚ方向、もしくは−Ｚ方向に電界を印加
する場合に最も屈折率変化が大きくなることが分かって
いる場合は、電界方向がＺ方向または−Ｚ方向に印加さ
せる構成にするとより低電圧化が可能である。このよう
に回折された光は、光屈折手段３としての屈折制御電極
10を形成した第２の電気光学基板12に入射する。第２の
電気光学基板12は、例えば、LiNbO3のＺ板（結晶軸方向
の面を示す）で、例えば、厚さ1mm、幅10mm、長さ25mm
である。この基板12の相対する２面（例えば、Ｚ面と−
Ｚ面）上それぞれに、各々の電極間の隙間であるギャッ
プ形状が入射光６に対してＸ字となる４分割構造の屈折
制御電極10a〜10d（Ｚ面）と、分割なしの屈折制御電極
10e（−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の第２の電気光学基板12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 （３） ただし、Δｎ＝0.5ne 3r33E、 Ｅ＝V/h （４） となり、印加電圧と印加方向に依存する。ここで、ｈは
第２の電気光学基板12の厚さであり、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10c、10dに電位Ｖ、10a、10bに電位−Ｖ、10eに
電位０となるように電圧を印加すると、屈折制御電極10
cと10dの下部の第２の電気光学基板12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10aと10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の第２の電気光学基板12中に進行す
る光は、屈折制御電極10c、10dと屈折制御電極10a、10b
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10b、10cに電位Ｖ、10a、10dに電位−Ｖ、屈折制御電
極10eに電位０となるように電圧を印加する。光屈折手
段３としての屈折制御電極10による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。
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 （３） ただし、Δｎ＝0.5ne 3r33E、 Ｅ＝V/h （４） となり、印加電圧と印加方向に依存する。ここで、ｈは
第２の電気光学基板12の厚さであり、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10c、10dに電位Ｖ、10a、10bに電位−Ｖ、10eに
電位０となるように電圧を印加すると、屈折制御電極10
cと10dの下部の第２の電気光学基板12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10aと10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の第２の電気光学基板12中に進行す
る光は、屈折制御電極10c、10dと屈折制御電極10a、10b
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10b、10cに電位Ｖ、10a、10dに電位−Ｖ、屈折制御電
極10eに電位０となるように電圧を印加する。光屈折手
段３としての屈折制御電極10による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、光屈折手段３では、偏向
角を±1.5゜程度とし、光回折手段２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をする例を示すと、例
えば、第１の電気光学基板11中に入射した光を、まず回
折制御電極９によって回折する。この場合、複数の回折
制御電極９に印加する電圧をそれぞれの電極の電圧は違
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
率グレーティングもそのままであり、よって次々と入射
した光を同一の方向に回折する。そして、次に第２の電
気光学基板12中で、屈折制御電極10の電圧を変化させる
ことによって屈折率プリズムでの偏向角を変化させ、そ
の回折され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10での偏向角が最大になると、回折制
御電極９のそれぞれの電圧を変化させて、回折を離散的
に行い、そして回折された光を、屈折制御電極10での偏
向角を、また、最小から連続的に変化させることによっ
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９は、屈折制御電極10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。
角を±1.5゜程度とし、光回折手段２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をする例を示すと、例
えば、第１の電気光学基板11中に入射した光を、まず回
折制御電極９によって回折する。この場合、複数の回折
制御電極９に印加する電圧をそれぞれの電極の電圧は違
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
率グレーティングもそのままであり、よって次々と入射
した光を同一の方向に回折する。そして、次に第２の電
気光学基板12中で、屈折制御電極10の電圧を変化させる
ことによって屈折率プリズムでの偏向角を変化させ、そ
の回折され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10での偏向角が最大になると、回折制
御電極９のそれぞれの電圧を変化させて、回折を離散的
に行い、そして回折された光を、屈折制御電極10での偏
向角を、また、最小から連続的に変化させることによっ
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９は、屈折制御電極10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。
制御電極10の設け方としては、電気光学基板12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
の材料によっては制御電極を基板中に設けても良い）。
界方向が以上説明したのとほぼ同じになれば良い（基板
の材料によっては制御電極を基板中に設けても良い）。
偏向した光６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である集光レンズ４に入
射し、走査対象である走査面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である。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では、光回折手段と光屈
折手段のどちらも、角度の偏向を行っているため、走査
面上での走査サイズに比べて、走査装置のサイズを大幅
に小さくすることができるという効果がある。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である集光レンズ４に入
射し、走査対象である走査面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である。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では、光回折手段と光屈
折手段のどちらも、角度の偏向を行っているため、走査
面上での走査サイズに比べて、走査装置のサイズを大幅
に小さくすることができるという効果がある。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）を第２の電気光学基板12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。すなわ
ち、本発明の光走査装置の集光レンズ４は、光ビームの
光軸が光走査に応じて変化する光路に設けており、この
ような光軸が常に動く場合には、走査面８での正確な位
置合わせが求められるために、より光学系が安定である
ことが重要になる。本発明では、光ビームの光路を変化
させる光屈折手段３（または光回折手段２）に、集光レ
ンズ４が一体化しているため、光学系の安定性が非常に
向上し、正確に集光ビームの位置を決めることができる
という効果が生じる。
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）を第２の電気光学基板12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。すなわ
ち、本発明の光走査装置の集光レンズ４は、光ビームの
光軸が光走査に応じて変化する光路に設けており、この
ような光軸が常に動く場合には、走査面８での正確な位
置合わせが求められるために、より光学系が安定である
ことが重要になる。本発明では、光ビームの光路を変化
させる光屈折手段３（または光回折手段２）に、集光レ
ンズ４が一体化しているため、光学系の安定性が非常に
向上し、正確に集光ビームの位置を決めることができる
という効果が生じる。
又、屈折制御電極10は、４分割された電極10a、10b、
10c、10dのそれぞれのギャップ間隔は、第２の電気光学
基板12の厚さよりも大きくすることにより、第２の電気
光学基板12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。
10c、10dのそれぞれのギャップ間隔は、第２の電気光学
基板12の厚さよりも大きくすることにより、第２の電気
光学基板12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。
又、屈折制御電極10と第２の電気光学基板12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
の吸収手段を設けると、第２の電気光学基板12上の屈折
制御電極10により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。
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
の吸収手段を設けると、第２の電気光学基板12上の屈折
制御電極10により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。
又、屈折制御電極10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。
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。
又、コリメータレンズ５を用いることにより、第２の
電気光学基板12中の光の口径は一定になるため屈折制御
電極10の設計が容易になる。
電気光学基板12中の光の口径は一定になるため屈折制御
電極10の設計が容易になる。
又、集光レンズ４は光源１と光回折手段２の間に設け
ても動作可能である。
ても動作可能である。
又、光回折手段２と光屈折手段３の配列順を入れ換え
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、第２の
電気光学基板12中に入射した光を、まず屈折制御電極10
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、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９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10で偏向された光を、回折
制御電極９によって、第１の電気光学基板11中で回折さ
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。次に、屈折制御電極10による偏
向角が最大になると、回折制御電極９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10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９の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９の下部で回折させ、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10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９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連続して集光するように
している。
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、第２の
電気光学基板12中に入射した光を、まず屈折制御電極10
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、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９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10で偏向された光を、回折
制御電極９によって、第１の電気光学基板11中で回折さ
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。次に、屈折制御電極10による偏
向角が最大になると、回折制御電極９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10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９の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９の下部で回折させ、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10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９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連続して集光するように
している。
第１、第２の電気光学基板11、12として、本実施例で
説明したのは、PLZTとLiNbO3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、K
H2PO4、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
電気光学基板として用いれば低電圧化できる。特に第２
の電気光学基板12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。
説明したのは、PLZTとLiNbO3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、K
H2PO4、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
電気光学基板として用いれば低電圧化できる。特に第２
の電気光学基板12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。
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という効果を有す
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という効果を有す
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
（ａ）は本発明の一実施例の光走査装置の第１の電気光
学基板の平面図、第２図（ｂ）は、同実施例の第２図
（ｃ）に示す電位分布による第１の電気光学基板中に生
じる−ｘ方向の電界分布図、第２図（ｃ）は、同実施例
の回折制御電極に印加する電位分布図、第３図は本発明
の一実施例の光走査装置の第２の電気光学基板の斜視
図、第４図は従来の光走査装置の斜視図である。 １……光源、２……光回折手段、３……光屈折手段、４
……集光レンズ、５……コリメータレンズ、６……入射
光、８……走査面（走査対象面）、９……回折制御電
極、10……屈折制御電極、11……第１の電気光学基板、
12……第２の電気光学基板。
偏向光が走査面に集光する様子を示す平面図、第２図
（ａ）は本発明の一実施例の光走査装置の第１の電気光
学基板の平面図、第２図（ｂ）は、同実施例の第２図
（ｃ）に示す電位分布による第１の電気光学基板中に生
じる−ｘ方向の電界分布図、第２図（ｃ）は、同実施例
の回折制御電極に印加する電位分布図、第３図は本発明
の一実施例の光走査装置の第２の電気光学基板の斜視
図、第４図は従来の光走査装置の斜視図である。 １……光源、２……光回折手段、３……光屈折手段、４
……集光レンズ、５……コリメータレンズ、６……入射
光、８……走査面（走査対象面）、９……回折制御電
極、10……屈折制御電極、11……第１の電気光学基板、
12……第２の電気光学基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 任田 隆夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−241019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−10149（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−264325（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−103857（ＪＰ，Ａ) 実公 昭51−32471（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/29
Claims (17)
- 【請求項１】光を発射する光源と、光を入射し、出射す
る第１の電気光学基板と、前記第１の電気光学基板に電
界を印加して前記第１の電気光学基板中に屈折率グレー
ティングを形成することによって、前記光を離散的に角
度偏向させる光回折手段と、光を入射し、出射する第２
の電気光学基板と、前記第２の電気光学基板に電界を印
加して前記第２の電気光学基板中に屈折率プリズムを形
成することによって、前記光を連続的に角度偏向させる
光屈折手段とを備え、 前記光源からの前記光を、前記光回折手段によって離散
的に角度偏向させた後、前記光屈折手段によって、前記
離散的に角度偏向された光をさらに連続的に角度偏向さ
せるか、 又は、前記光源からの前記光を、前記光屈折手段によっ
て連続的に角度偏向させた後、前記光回折手段によっ
て、前記連続的に角度偏向された光をさらに離散的に角
度偏向させることを特徴とする光走査装置。 - 【請求項２】光源と、第１の電気光学基板に回折制御電
極を設けた光回折手段と、第２の電気光学基板に屈折制
御電極を設けた光屈折手段と、集光レンズを有し、前記
光源からの入射光を前記光回折手段に導いて、前記回折
制御電極に所定の電圧を加え、前記入射光を回折させて
角度偏向を行い、前記角度偏向させた光を前記光屈折手
段に導いて前記屈折制御電極に所定の電圧を加えて屈折
させることにより角度偏向を行い、前記屈折により角度
偏向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、前記光
屈折手段に導いて前記屈折制御電極に所定の電圧を加え
て前記入射光を屈折させて角度偏向を行い、前記角度偏
向させた光を前記光回折手段に導いて前記回折制御電極
に所定の電圧を加えて回折させて角度偏向を行い、前記
回折により角度偏向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光走査装置であって、 前記光源からの前記光を、前記光回折手段によって離散
的に角度偏向させた後、前記光屈折手段によって、前記
離散的に角度偏向された光をさらに連続的に角度偏向さ
せるか、 又は、前記光源からの前記光を、前記光屈折手段によっ
て連続的に角度偏向させた後、前記光回折手段によっ
て、前記連続的に角度偏向された光をさらに離散的に角
度偏向させることを、 特徴とする光走査装置。 - 【請求項３】屈折制御電極は、前記第２の電気光学基板
の相対する２面にそれぞれ設けられ、その少なくとも１
方の屈折制御電極は、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２記
載の光走査装置。 - 【請求項４】後方に配置された第１又は第２の電気光学
基板から出力された光を集光して走査対象面に照射する
集光レンズは、前記光屈折手段もしくは前記光回折手段
と一体化したことを特徴とする請求項２記載の光走査装
置。 - 【請求項５】光源と、前記光屈折手段の間に、コリメー
タレンズが設けられたことを特徴とする請求項１または
２記載の光走査装置。 - 【請求項６】第２の電気光学基板は、LiNbO3もしくはLi
TaO3であり、前記電気光学基板のＺ面と−Ｚ面にそれぞ
れ屈折制御電極が形成されたことを特徴とする請求項１
または２記載の光走査装置。 - 【請求項７】屈折制御電極は、それぞれのギャップ間隔
が、前記第２の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３記載の光走査装置。 - 【請求項８】屈折制御電極と前記第２の電気光学基板の
間に光吸収手段が設けられたことを特徴とする請求項２
記載の光走査装置。 - 【請求項９】光吸収手段は、染料もしくは顔料を含んだ
有機膜であることを特徴とする請求項８記載の光走査装
置。 - 【請求項１０】屈折制御電極間の前記ギャップ上に有機
膜が設けられたことを特徴とする請求項３記載の光走査
装置。 - 【請求項１１】回折制御電極は、前記第１の電気光学基
板の光源からの入射光に対して垂直方向の面に設けられ
たことを特徴とする請求項２記載の光走査装置。 - 【請求項１２】集光レンズは回折作用を有することを特
徴とする請求項２記載の光走査装置。 - 【請求項１３】第１の電気光学基板は、PLZTであること
を特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。 - 【請求項１４】回折制御電極は、Ｚ方向、もしくは−Ｚ
方向に電界を印加するように設けたことを特徴とする請
求項13記載の光走査装置。 - 【請求項１５】屈折率グレーティングの周期を30μｍか
ら1.6μｍの範囲内で変化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１６】屈折率グレーティングの周期を10段階で
変化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１７】光屈折手段の偏向角は−1.5゜から1.5゜
の範囲内であることを特徴とする請求項１または２記載
の光走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2127370A JP3013857B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2127370A JP3013857B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 光走査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0421825A JPH0421825A (ja) | 1992-01-24 |
| JP3013857B2 true JP3013857B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=14958295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2127370A Expired - Fee Related JP3013857B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 光走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3013857B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001066647A (ja) * | 1999-08-30 | 2001-03-16 | Sony Corp | 光屈折装置 |
| JP2007065458A (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Rohm Co Ltd | 光制御装置およびそれを用いた光制御システム |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3787111A (en) * | 1973-04-16 | 1974-01-22 | Bell Telephone Labor Inc | Electrooptic grating for scanning a beam of light |
| JPS535667Y2 (ja) * | 1974-09-02 | 1978-02-13 | ||
| JPS60241019A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-11-29 | Hitachi Ltd | 光集積回路 |
| JPS61264325A (ja) * | 1985-05-18 | 1986-11-22 | Toshio Utsunomiya | 光偏向素子 |
| JPS62103857A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-14 | Mitsubishi Electric Corp | 光ピツクアツプ装置 |
-
1990
- 1990-05-16 JP JP2127370A patent/JP3013857B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0421825A (ja) | 1992-01-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |