JP4711201B2 - Optical deflector control device and optical deflector control method - Google Patents

Optical deflector control device and optical deflector control method Download PDF

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Description

本発明は、光偏向器制御装置および光偏向器制御方法に関し、より詳細には、電気光学結晶への電界印加により生じる光偏向を制御する光偏向器制御装置および光偏向器制御方法に関する。   The present invention relates to an optical deflector control device and an optical deflector control method, and more particularly to an optical deflector control device and an optical deflector control method for controlling light deflection caused by application of an electric field to an electro-optic crystal.

現在、プロジェクターをはじめとする映像機器、レーザプリンタ、高分解能な共焦点顕微鏡、バーコードリーダ、分光器等において、レーザ光を偏向するための光制御素子に対する要求が高まっている。光を偏向する技術として、ポリゴンミラーを回転させる技術、ガルバノミラーにより光の偏向方向を制御する技術、音響光学効果を利用した光回折技術、MEMS(Micro Electro Mechanical System)と呼ばれるマイクロマシーン技術、プリズム形状に加工した電気光学結晶、またはプリズム形状の電極が形成された電気光学結晶を用いてビームを偏向する技術等が提案されている。   Currently, there is an increasing demand for light control elements for deflecting laser light in projectors and other video equipment, laser printers, high-resolution confocal microscopes, barcode readers, spectrometers, and the like. As a technology for deflecting light, a technology that rotates a polygon mirror, a technology that controls the deflection direction of light using a galvanometer mirror, a light diffraction technology that uses an acousto-optic effect, a micromachine technology called MEMS (Micro Electro Mechanical System), a prism Techniques for deflecting a beam using an electro-optic crystal processed into a shape or an electro-optic crystal on which prism-shaped electrodes are formed have been proposed.

その中でも、特許文献1に開示された光の偏向技術は、簡便な構成でビームの偏向を効率的に大きくすることができるので非常に有用な構成である。すなわち、特許文献1に記載された光の偏向技術では、電気光学結晶に電界を印加することにより、電気光学結晶内部に空間電荷を生じさせ、入射する光の光軸に対して垂直な断面に電界の大きさの傾斜を生じさせている。この電界の大きさの傾斜により屈折率変化にも傾斜が生じるので、上記電気光学結晶を伝搬する光は偏向することになる。   Among them, the light deflection technique disclosed in Patent Document 1 is a very useful configuration because the beam deflection can be efficiently increased with a simple configuration. That is, in the light deflection technique described in Patent Document 1, by applying an electric field to the electro-optic crystal, a space charge is generated inside the electro-optic crystal, and the cross section is perpendicular to the optical axis of the incident light. A gradient of the magnitude of the electric field is generated. Since the gradient of the refractive index changes due to the gradient of the electric field, the light propagating through the electro-optic crystal is deflected.

特許文献1では、電気光学結晶と、該電気光学結晶の対向する2つの面にそれぞれ配置された正極および負極という単純で対称な構造を用いて、大きな偏向角を得ることができる。また、直流電圧に替えて交流電圧を電極間に印加することにより偏向されるビームの偏向角を時間的に変化させることもできる。   In Patent Document 1, a large deflection angle can be obtained by using a simple and symmetric structure of an electro-optic crystal and a positive electrode and a negative electrode respectively disposed on two opposing surfaces of the electro-optic crystal. Further, the deflection angle of the deflected beam can be temporally changed by applying an AC voltage between the electrodes instead of the DC voltage.

国際公開第2006/137408号パンフレットInternational Publication No. 2006/137408 Pamphlet

以上から明らかなように、光偏向技術においては、特許文献1に記載されたような電気光学結晶に電子注入して電界の大きさの傾斜を生じさせる構成は、当時求められていた出射光の偏向角を大きくする、ということが実現でき、非常に有力である。このような大きな偏向角を得ることの要望が満たされた次の要望として、電圧印加に応じた一定の偏向角を得るまでの時間を短縮したい、という声が挙がっている。   As apparent from the above, in the optical deflection technique, the configuration in which electrons are injected into the electro-optic crystal as described in Patent Document 1 to cause the gradient of the electric field is the same as that of the outgoing light that was required at that time. Increasing the deflection angle can be realized and is very effective. As a next demand that satisfies such a demand for obtaining a large deflection angle, there is a voice that it is desired to shorten a time required to obtain a certain deflection angle according to voltage application.

すなわち、従来では、電気光学結晶内や電気光学結晶と電極との界面に存在するトラップ準位の影響により、偏向角が一定になるまでに所定の時間を要していた。上記電気光学結晶内部や電気光学結晶と正極や負極との界面に存在する、空のトラップ準位を電子で満たすのにはある程度時間がかかってしまう。従って、偏向させるため電気光学結晶へと電子を注入するために正極および負極に電圧を印加すると、負極から電子が注入されるわけだが、上記空のトラップ準位に電子が満たさせるのに時間を要し、電子(空間電荷)の空間分布が定常状態になるまでに時間がかかってしまう。よって、その間、偏向角が印加電圧の値で一意に定まらない。すなわち、上記空間電荷の空間分布が定常状態になるまで偏向角が安定せず、上記定常状態になるまで所定の時間を要するので、偏向角が印加電圧の値で一意に定まるまで時間がかかる。   That is, conventionally, a predetermined time is required until the deflection angle becomes constant due to the influence of trap levels existing in the electro-optic crystal or at the interface between the electro-optic crystal and the electrode. It takes some time to fill the empty trap levels in the electro-optic crystal or at the interface between the electro-optic crystal and the positive electrode or negative electrode with electrons. Therefore, when a voltage is applied to the positive electrode and the negative electrode to inject electrons into the electro-optic crystal for deflection, electrons are injected from the negative electrode, but it takes time to fill the empty trap level with electrons. In short, it takes time until the spatial distribution of electrons (space charge) reaches a steady state. Therefore, during that time, the deflection angle is not uniquely determined by the value of the applied voltage. That is, since the deflection angle is not stable until the space charge spatial distribution reaches a steady state and a predetermined time is required until the steady state is reached, it takes time until the deflection angle is uniquely determined by the value of the applied voltage.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電気光学結晶に電子注入して生じる電界の大きさの傾斜を利用して光を偏向する場合、電気光学結晶への印加電圧の値で一意に定まる偏向角、あるいは許容の範囲内の偏向角になるまでの時間を短縮可能な光偏向器制御装置および光偏向器制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to use electro-optics when deflecting light by using the gradient of the electric field generated by electron injection into the electro-optic crystal. It is an object of the present invention to provide an optical deflector control device and an optical deflector control method capable of shortening a deflection angle uniquely determined by a value of a voltage applied to a crystal or a deflection angle within an allowable range.

このような課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、電気光学効果を有する電気光学結晶であって、電圧を印加することにより内部に空間電荷が生じ、電界の大きさの傾斜が発生する電気光学結晶と、前記電気光学結晶の第1の面に配置された第1の電極と、前記電気光学結晶の第1の面と対向する第2の面に配置された第2の電極とを備えた光偏向器の動作を制御する光偏向器制御装置であって、前記光偏向器の動作のための第1の電圧を前記第1の電極および前記第2の電極の間に印加させる第1の電圧印加動作と、前記第1の電圧印加時に偏向角が時間軸に対して一定となるように第2の電圧を前記第1の電極および前記第2の電極の間に印加させる第2の電圧印加動作とを制御する電圧印加手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve such a problem, the invention according to claim 1 is an electro-optic crystal having an electro-optic effect, wherein a space charge is generated inside by applying a voltage, and the gradient of the electric field is increased. An electro-optic crystal generating, a first electrode disposed on the first surface of the electro-optic crystal, and a second surface disposed on the second surface opposite to the first surface of the electro-optic crystal. An optical deflector control device for controlling an operation of an optical deflector including an electrode , wherein a first voltage for the operation of the optical deflector is applied between the first electrode and the second electrode. A first voltage application operation to be applied, and a second voltage applied between the first electrode and the second electrode so that a deflection angle is constant with respect to a time axis when the first voltage is applied. characterized in that it comprises a voltage applying means for controlling the second voltage application operation for

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1の電圧を印加するタイミングを取得するタイミング取得手段をさらに備え、前記第2の電圧印加手段は、前記タイミング取得手段にて取得されたタイミングの前に前記第2の電圧を印加させることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising a timing acquisition means for acquiring a timing for applying the first voltage, wherein the second voltage application means is the timing acquisition means. The second voltage is applied before the timing acquired in step (1).

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第2の電圧印加手段は、前記第2の電圧の前回の印加終了後から所定の経過時間が経過すると、今回の前記第2の電圧の印加を行わせることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the second voltage applying unit is configured such that when a predetermined elapsed time has elapsed since the last application of the second voltage has elapsed, The second voltage is applied.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第1の電圧は、前記第2の電圧以上の電圧であり、前記光偏向器の動作の際は、前記第1の電極および第2の電極には、前記第2の電圧以上の電圧である第1の電圧が常に印加されており、前記第2の電圧印加手段は、前記第1の電圧および前記第2の電圧のいずれか一方の印加終了後から所定の経過時間が経過すると、前記第2の電圧を印加させることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first voltage is a voltage equal to or higher than the second voltage, and the first deflector operates in the operation of the optical deflector. A first voltage that is equal to or higher than the second voltage is always applied to the electrode and the second electrode, and the second voltage applying means is configured to apply the first voltage and the second voltage. The second voltage is applied when a predetermined elapsed time elapses after the application of any one of the above is completed.

請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第2の電圧印加手段は、最初に印加された第2の電圧をバイアスとしてかけ続けるように制御することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the second voltage applying means controls the second voltage applied first to continue to be applied as a bias. .

請求項6に記載の発明は、電気光学効果を有する電気光学結晶であって、電圧を印加することにより内部に空間電荷が生じ、電界の大きさの傾斜が発生する電気光学結晶と、前記電気光学結晶の第1の面に配置された第1の電極と、前記電気光学結晶の第1の面と対向する第2の面に配置された第2の電極とを備えた光偏向器の動作を制御する光偏向器制御方法であって、前記光偏向器の動作のための第1の電圧を前記第1の電極および前記第2の電極の間に印加する第1の電圧印加工程と、前記第1の電圧印加時に偏向角が時間軸に対して一定となるように第2の電圧を前記第1の電極および前記第2の電極の間に印加させる第2の電圧印加工程とを有することを特徴とする。


According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an electro-optic crystal having an electro-optic effect, wherein a space charge is generated in the interior by applying a voltage and a gradient of an electric field is generated; Operation of an optical deflector including a first electrode disposed on a first surface of an optical crystal and a second electrode disposed on a second surface opposite to the first surface of the electro-optic crystal A first voltage applying step of applying a first voltage for operation of the optical deflector between the first electrode and the second electrode ; And a second voltage application step of applying a second voltage between the first electrode and the second electrode so that a deflection angle is constant with respect to the time axis when the first voltage is applied. It is characterized by that.


請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記第1の電圧を印加するタイミングを取得するタイミング取得工程をさらに有し、前記第2の電圧印加工程は、前記タイミング取得工程にて取得されたタイミングの前に前記第2の電圧を印加することを特徴とする。   The invention described in claim 7 further comprises a timing acquisition step of acquiring timing for applying the first voltage in the invention of claim 6, wherein the second voltage application step is the timing acquisition. The second voltage is applied before the timing acquired in the process.

請求項8に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記第2の電圧印加工程は、前記第2の電圧の前回の印加終了後から所定の経過時間が経過すると、今回の前記第2の電圧の印加を行わせることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to claim 6, wherein in the second voltage application step, when a predetermined elapsed time has elapsed since the last application of the second voltage has been completed, The second voltage is applied.

請求項9に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記第1の電圧は、前記第2の電圧以上の電圧であり、前記光偏向器の動作の際は、前記第1の電極および第2の電極には、前記第2の電圧以上の電圧である第1の電圧が常に印加されており、前記第2の電圧印加工程は、前記第1の電圧および前記第2の電圧のいずれか一方の印加終了後から所定の経過時間が経過すると、前記第2の電圧を印加することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the first voltage is a voltage equal to or higher than the second voltage, and the first deflector is operated during the operation of the optical deflector. A first voltage that is equal to or higher than the second voltage is constantly applied to the electrode and the second electrode, and the second voltage application step includes the first voltage and the second voltage. The second voltage is applied when a predetermined elapsed time has elapsed since the end of the application of either one of the above.

請求項10に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記第2の電圧印加工程は、最初に印加された第2の電圧をバイアスとしてかけ続けるように制御することを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the second voltage applying step controls the second voltage applied first to continue to be applied as a bias. .

本発明によれば、偏向動作のための電圧印加時に、電気光学結晶のトラップ準位への電子の充填が、許容範囲内の偏向角を出力可能な状態となっているので、偏向動作を開始するまでの時間を短縮することが可能となる。   According to the present invention, when the voltage for the deflection operation is applied, the filling of the electrons into the trap level of the electro-optic crystal is in a state in which the deflection angle within the allowable range can be output, so the deflection operation is started. It is possible to shorten the time to do.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
本発明の一実施形態は、KTN(KTa1-xNbx3(0<x<1))やKLTN(K1-yLiyTa1-xNbx3(0<x<1、0<y<1))等の電気光学効果を有する電気光学結晶、および該電気光学結晶に電界を印加するための電極を備え、該電極に電圧を印加することによって生じた電気光学結晶内の屈折率の傾斜により光を偏向する光偏向器を制御するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
In one embodiment of the present invention, KTN (KTa 1-x Nb x O 3 (0 <x <1)) and KLTN (K 1-y Li y Ta 1-x Nb x O 3 (0 <x <1, An electro-optic crystal having an electro-optic effect such as 0 <y <1)), and an electrode for applying an electric field to the electro-optic crystal, and the electro-optic crystal produced by applying a voltage to the electrode The optical deflector for deflecting light is controlled by the gradient of the refractive index.

図1は、本発明の一実施形態に係る、電気光学結晶を用いた光偏向器の構成を示す図である。
図1において、光偏向器10は、KTNやKLTN等の、方形の電気光学結晶11、電気光学結晶11の第1の面に形成された正極12、および電気光学結晶11の第1の面と対向する第2の面に形成された負極13を備えている。該正極12および負極13は、電気光学結晶11に対してオーミック接触している。また、正極12および負極13は直流電源14に接続されている。該直流電源14は、光偏向器10を制御するための制御部(不図示)に接続されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical deflector using an electro-optic crystal according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, an optical deflector 10 includes a rectangular electro-optic crystal 11 such as KTN or KLTN, a positive electrode 12 formed on a first surface of the electro-optic crystal 11, and a first surface of the electro-optic crystal 11. The negative electrode 13 formed in the 2nd surface which opposes is provided. The positive electrode 12 and the negative electrode 13 are in ohmic contact with the electro-optic crystal 11. The positive electrode 12 and the negative electrode 13 are connected to a DC power source 14. The DC power supply 14 is connected to a control unit (not shown) for controlling the optical deflector 10.

図2は、上記制御部の概略構成を示すブロック図である。
この制御部20は、種々の演算、制御、判別などの処理動作を実行するCPU21と、このCPU21によって実行される、光偏向器に係る各処理などの制御プログラムなどを格納するROM22を有する。また、制御部20は、CPU21の処理動作中のデータや入力データなどを一時的に格納するRAM23などを有する。また、制御部20には、所定の指令あるいはデータなどを入力するキーボードあるいは各種スイッチなどを含む入力操作部24が接続されている。さらに、制御部20には、直流電源14が駆動回路25を介して接続されている。CPU21は、ROM22に格納された処理手順のプログラムに従い、駆動回路25を介して直流電源14の駆動を制御する。
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the control unit.
The control unit 20 includes a CPU 21 that executes processing operations such as various calculations, controls, and determinations, and a ROM 22 that stores a control program and the like for each process related to the optical deflector executed by the CPU 21. Further, the control unit 20 includes a RAM 23 for temporarily storing data during the processing operation of the CPU 21, input data, and the like. The control unit 20 is connected to an input operation unit 24 including a keyboard or various switches for inputting predetermined commands or data. Further, a DC power source 14 is connected to the control unit 20 via a drive circuit 25. The CPU 21 controls the driving of the DC power supply 14 via the driving circuit 25 in accordance with a processing procedure program stored in the ROM 22.

このような構成において、正極12および負極13に電圧を印加すると、正極12および負極13はオーミック接触しているので、負極13から電気光学結晶11へと電子が注入され、電気光学結晶11中に空間電荷が生じる。この空間電荷により、電気光学結晶11中に電界の大きさの傾斜が発生し、該電界の大きさの傾斜により屈折率の傾斜が生じる。よって、このとき入射光が電気光学結晶11に入射すると、上記屈折率の傾斜によって出射光は偏向する。   In such a configuration, when a voltage is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13, the positive electrode 12 and the negative electrode 13 are in ohmic contact, so that electrons are injected from the negative electrode 13 into the electro-optic crystal 11. Space charge is generated. This space charge causes a gradient of the electric field in the electro-optic crystal 11, and a gradient of the refractive index occurs due to the gradient of the electric field. Therefore, when incident light enters the electro-optic crystal 11 at this time, the emitted light is deflected by the gradient of the refractive index.

このようにして、電気光学結晶11と、正極12および負極13という単純で対称な構造を用いて、大きな偏向角を得ることができる。また、直流電圧に替えて交流電圧を電極間に印加することにより偏向されるビームの偏向角を時間的に変化させることもできる。   In this way, a large deflection angle can be obtained by using the electro-optic crystal 11 and the simple and symmetrical structure of the positive electrode 12 and the negative electrode 13. Further, the deflection angle of the deflected beam can be temporally changed by applying an AC voltage between the electrodes instead of the DC voltage.

さて、電気光学結晶11の内部や、電気光学結晶11と正極12、負極13との界面にはトラップ準位が存在する。
図3は、電気光学結晶内部や、電気光学結晶と電極との界面にトラップ準位が存在することを説明するためのエネルギーバンド図である。
図3に示される通り、電極から電気光学結晶への電子の注入(電荷注入)がなされていない場合、トラップ準位31の一部は電子32で満たされているものの、空のトラップ準位も存在する。すなわち、図1で言えば正極12、負極13に電圧が印加されていない場合、電気光学結晶11内部や電気光学結晶11と正極12、負極13との界面に存在するトラップ準位には空のトラップ準位が存在している。
Now, trap levels exist inside the electro-optic crystal 11 and at the interfaces between the electro-optic crystal 11 and the positive electrode 12 and the negative electrode 13.
FIG. 3 is an energy band diagram for explaining the existence of trap levels in the electro-optic crystal or at the interface between the electro-optic crystal and the electrode.
As shown in FIG. 3, when electrons are not injected from the electrode into the electro-optic crystal (charge injection), a part of the trap level 31 is filled with electrons 32, but an empty trap level is also present. Exists. That is, in FIG. 1, when no voltage is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13, the trap levels existing in the electro-optical crystal 11 or at the interface between the electro-optical crystal 11 and the positive electrode 12 and the negative electrode 13 are empty. A trap level exists.

次いで、電極にある電圧VTFL(後述する)以上の電圧を印加すると、印加電圧と電流との関係がオームの法則から外れ、電極から電気光学結晶へと大量の電子が注入される。そして、該注入された電子の一部は上記空のトラップ準位に捕獲され始める。すなわち、図1で言えば、電圧VTFL以上の電圧印加により負極13から電気光学結晶11へと電子が注入され、この注入された電子の一部が空のトラップ準位を充填していく。 Next, when a voltage equal to or higher than the voltage V TFL (described later) is applied to the electrode, the relationship between the applied voltage and the current deviates from Ohm's law, and a large amount of electrons are injected from the electrode into the electro-optic crystal. A part of the injected electrons starts to be trapped in the empty trap level. That is, in FIG. 1, electrons are injected from the negative electrode 13 to the electro-optic crystal 11 by applying a voltage equal to or higher than the voltage V TFL , and some of the injected electrons fill the empty trap levels.

例えば、ある時刻に電極間に電圧印加(>VTFL)を開始し、電子を電極から電気光学結晶へと注入すると、図4に示すように、注入された電子41の一部はトラップ準位31のうち空のものに捕獲され、多くのトラップ準位31が注入された電子41によって満たされる。 For example, when voltage application (> V TFL ) is started between the electrodes at a certain time and electrons are injected from the electrodes into the electro-optic crystal, a part of the injected electrons 41 is trapped as shown in FIG. A large number of trap levels 31 are trapped by the empty one of 31 and filled with injected electrons 41.

本明細書では、存在する空のトラップ準位の数がどうであれ、VTFL以上の所定の電圧を印加し始めてから、電気光学結晶内部および電気光学結晶と該電気光学結晶に接する電極との界面に存在する空のトラップ準位の略全てが、注入された電子によって満たされるまでに要する時間をTfilledと呼ぶことにする。このTfilledは、電気光学結晶内部や電気光学結晶と電極との界面に存在する空のトラップ準位の数によって決まるものであり、一意の時間ではない。すなわち、VTFL以上の所定の電圧を印加したときに、空のトラップ準位が多く存在する場合は、Tfilledは長くなるし、空のトラップ準位があまり存在しない場合は、Tfilledは短くなる。 In the present specification, regardless of the number of empty trap levels that exist, the inside of the electro-optic crystal and the electro-optic crystal and the electrode in contact with the electro-optic crystal after applying a predetermined voltage equal to or higher than V TFL The time required for almost all of the empty trap levels existing at the interface to be filled with the injected electrons will be referred to as T filled . This T filled is determined by the number of empty trap levels present in the electro-optic crystal or at the interface between the electro-optic crystal and the electrode, and is not a unique time. That is, when there are many empty trap levels when a predetermined voltage equal to or higher than V TFL is applied, T filled becomes long, and when there are not many empty trap levels, T filled is short. Become.

上記のようにトラップ準位がほぼ満たされた後(Tfilled経過後)は、図5(a)および(b)に示すように、電気光学結晶11中の電子(空間電荷)の空間分布および電界の空間分布は時間に依らなくなる。光偏向器10の偏向角は、電圧印加による、電気光学結晶11内の電界の空間分布(電界傾斜の分布)で決定されるため、図5(b)のように電界の空間分布が時間に依らなくなればなるほど、偏向角の時間による変化も小さくなる。すなわち、偏向角が印加電圧の値で一意に決まるようになる。この様子を図6(b)に示す。 After the trap level is almost filled as described above (after T filled has elapsed), as shown in FIGS. 5A and 5B, the spatial distribution of electrons (space charge) in the electro-optic crystal 11 and The spatial distribution of the electric field does not depend on time. Since the deflection angle of the optical deflector 10 is determined by the spatial distribution of the electric field in the electro-optic crystal 11 by applying a voltage (distribution of the electric field gradient), the spatial distribution of the electric field in time as shown in FIG. The less dependent, the smaller the change in deflection angle with time. That is, the deflection angle is uniquely determined by the value of the applied voltage. This state is shown in FIG.

図6(a)は、正極12および負極13に対して印加した電圧の時間変化を示す図であり、図6(b)は、正極12および負極13への印加電圧が図6(a)に示すように時間変化する場合の、偏向角の経時変化を示す図である。   FIG. 6A is a diagram showing the change over time of the voltage applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13, and FIG. 6B is a graph showing the applied voltage to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 in FIG. It is a figure which shows the time-dependent change of a deflection angle in the case of changing with time as shown.

入力操作部24を介してユーザにより偏向動作の指示が入力されると、CPU21は、直流電源14を駆動し、正極12および負極13によって電気光学結晶11に対して電圧Vを時間tだけ印加するように制御する。すなわち、上記ユーザ入力に応じて、図6(a)に示すように、時刻0において電圧Vが正極12および負極13に印加され、時刻tに電圧印加を終了する。 When an instruction for a deflection operation is input by the user via the input operation unit 24, the CPU 21 drives the DC power supply 14 and applies the voltage V 1 to the electro-optic crystal 11 by the positive electrode 12 and the negative electrode 13 for a time t 1. Control to apply. That is, in response to the user input, as shown in FIG. 6 (a), voltages V 1 at time 0 is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13, and terminates the voltage application at time t 1.

このとき、電圧VがVTFL以上であれば電極から電気光学結晶へと電子が大量に注入されるので、図6(b)において時刻0から時刻t(t<t)までの時間がTfilledとなり、負極13から電気光学結晶11へと注入された電子が、電気光学結晶11に存在する空のトラップ準位を満たしていき、時刻t(Tfilled経過後)に、トラップ準位の略全てが電子によって充填される。そして、時刻tから時刻tまでは、電気光学結晶11中の電子密度や電界の大きさが図5(a)および(b)のようになるので、偏向角が時間に依らず一定の値となる。すなわち、電圧V(≧VTFL)によって一意に決まる偏向角を得ることができる。 At this time, if the voltage V 1 is equal to or higher than V TFL , a large amount of electrons are injected from the electrode into the electro-optic crystal, and therefore, from time 0 to time t 2 (t 2 <t 1 ) in FIG. The time T filled and the electrons injected from the negative electrode 13 into the electro-optic crystal 11 fill the empty trap level present in the electro-optic crystal 11, and at time t 2 (after T filled has elapsed) Almost all of the levels are filled with electrons. From time t 2 to time t 1 , the electron density and electric field magnitude in the electro-optic crystal 11 are as shown in FIGS. 5A and 5B, so that the deflection angle is constant regardless of time. Value. That is, a deflection angle uniquely determined by the voltage V 1 (≧ V TFL ) can be obtained.

そして、時刻tにおいて、図6(a)に示す通り、電極への電圧印加をoffする場合を考えてみる。このように印加電圧をoffすると、図7に示すように、電気光学結晶の伝導帯に存在する電子は比較的速やかに電極へと移動し、無くなる。 Then, at time t 1, as shown in FIG. 6 (a), consider the case of off the voltage applied to the electrodes. When the applied voltage is turned off in this way, as shown in FIG. 7, electrons existing in the conduction band of the electro-optic crystal move to the electrode relatively quickly and disappear.

しかしながら、トラップ準位31に充填された電子71はトラップ準位に捕獲されたままである。すなわち、トラップ準位31に捕獲されている電子71は、熱再放出によりトラップ準位31から飛び出すわけだが、電子71のトラップ準位31からの飛び出しが終了するまでに時間Tdetrapかかる。すなわち、図6(b)において、時刻tから時間Tdetrap経過後のt(t<t)までの間は、正極12および負極13に対して電圧が印加されていない、すなわち、VTFL以上の電圧が印加されていないので、トラップ準位に捕獲された電子のうち、熱再放出によってトラップ準位から電子が飛び出していき、時間の経過と共に、トラップ準位に満たされている電子の数が徐々に減少する。 However, the electrons 71 filled in the trap level 31 remain trapped in the trap level. That is, the electrons 71 captured in the trap level 31 jump out of the trap level 31 due to thermal re-emission, but it takes time T detrap until the jumping out of the electron 71 from the trap level 31 is completed. That is, in FIG. 6B, no voltage is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 from time t 1 to t 3 (t 1 <t 3 ) after the elapse of time T detrap . Since a voltage higher than VTFL is not applied, among the electrons trapped in the trap level, the electrons jump out of the trap level due to thermal re-emission, and the trap level is filled with time. The number of electrons gradually decreases.

そして、時刻tになると、図8に示すように、熱再放出によるトラップ準位31からの電子の放出が終了する。なお、図3において説明したように、上記電子の放出が終了しても、トラップ準位31の一部には電子が満たされていることもある。 Then, at time t 3, as shown in FIG. 8, the electron emission from the trap level 31 due to thermal re-emission is completed. Note that, as described with reference to FIG. 3, even when the emission of the electrons is completed, a part of the trap level 31 may be filled with electrons.

時刻t以降のトラップ準位の状態は、時刻0以前のトラップ準位と同等であるので、時刻t以降に再度、偏向のための電圧を印加すると、時間Tfilledだけ経過するまで偏向角は図6(b)に示すように安定しない。すなわち、安定した偏向角を得るためには、該安定した偏向角を実現するためにトラップ準位の略全てを電子で満たすのに必要な時間Tfilledだけ時間がかかることになる。 Time t 3 state subsequent trap level, because the time 0 is equivalent to the previous trap level, time t 3 or later again, when a voltage is applied for the deflection, the deflection angle until a lapse of the time T [filled Is not stable as shown in FIG. That is, in order to obtain a stable deflection angle, it takes time T filled necessary to fill substantially all trap levels with electrons in order to realize the stable deflection angle.

また、本発明の一実施形態においては、出力される偏向角の精度が高くなくても良い場合、すなわち、最も安定な偏向角でなくてもある程度の偏向角の不安定さは許容する場合もある。すなわち、電圧を印加して時間Tfilledだけ時間が経過すると、図6(b)に示すように、安定した偏向角θが出力されるようになるが、場合によっては、偏向角θと偏向角θとの間であれば偏向角の精度として許容される場合もある。 In one embodiment of the present invention, the accuracy of the output deflection angle may not be high, that is, the instability of the deflection angle may be allowed to some extent even if it is not the most stable deflection angle. is there. That is, when only time has elapsed T [filled by applying a voltage, as shown in FIG. 6 (b), but becomes stable deflection angle theta a is output, in some cases, the deflection angle theta b If acceptable accuracy of the deflection angle if between deflection angle theta a also.

上述からも分かるように、トラップ準位への電子の充填と偏向角とは関係しており、電圧V(≧VTFL)を印加している時、ある偏向角に着目すると、該偏向角に応じた電子がトラップ準位に充填されていることになる。例えば、最も安定した偏向角を出力する場合は、トラップ準位の略全てが電子によって充填されていて、トラップ準位に対する、電子の充填と電子の熱再放出とが平衡状態にあると言える。また、実現される偏向角が安定していない場合は、ある瞬間のトラップ準位への電子の充填状態と、その次の瞬間のトラップ準位への電子の充填状態とが異なっており、偏向角が時間と共に変化する。 As can be seen from the above, the filling of electrons into the trap level and the deflection angle are related, and when a voltage V 1 (≧ V TFL ) is applied, the deflection angle Therefore, the trap level is filled with electrons corresponding to the above. For example, in the case of outputting the most stable deflection angle, it can be said that substantially all of the trap levels are filled with electrons, and the electron filling and the thermal re-emission of electrons with respect to the trap levels are in an equilibrium state. If the realized deflection angle is not stable, the electron filling state of the trap level at one moment and the electron filling state of the trap state at the next moment are different. The horn changes with time.

従って、上記偏向角の不安定さをある程度許容する場合は、不安定さとして許容される偏向角に対応するトラップ準位への電子の充填(捕獲)が実現されていれば良い。よって、この場合も、許容される偏向角を得るためには、該許容される偏向角に対応するトラップ準位への電子の充填が少なくとも完了するのに必要な時間Tcompだけ時間がかかる。 Therefore, when the instability of the deflection angle is allowed to some extent, it is sufficient that the trap level corresponding to the deflection angle allowed as instability is filled (captured). Therefore, in this case as well, in order to obtain an allowable deflection angle, it takes time T comp required to at least complete the filling of electrons into the trap level corresponding to the allowable deflection angle.

本発明の一実施形態では、偏向動作において、例えば、時間Tfilledや時間Tcompといった、許容される範囲内の偏向角を実現するのに必要なトラップ準位への電子の充填が完了するまでの時間の経過を待たなくても上記許容の範囲内の偏向角の実現を可能にすることを本質としている。そのために、本発明の一実施形態では、偏向のための電圧が印加される前の段階で、電気光学結晶に電圧を印加するための電極にVTFL以上の電圧を印加して、予め必要なトラップ準位の電子の充填状態を実現しておくべく、必要な分だけトラップ準位を電子で充填しておく。 In one embodiment of the present invention, in the deflection operation, for example, until the filling of electrons into the trap level necessary to achieve a deflection angle within an allowable range, such as time T filled and time T comp , is completed. It is essential to realize a deflection angle within the allowable range without waiting for the elapse of time. Therefore, in one embodiment of the present invention, a voltage higher than V TFL is applied to the electrode for applying a voltage to the electro-optic crystal at a stage before the voltage for deflection is applied. In order to realize an electron-filled state of trap levels, the trap levels are filled with electrons as much as necessary.

このように、偏向のための電圧印加に先立って、トラップ準位の電子の捕獲(充填)状態を少なくとも最低限の偏向角の精度が達成できる状態にしておくことにより、偏向のための電圧印加時に、許容範囲内の偏向角の出力を実現することができる。   In this way, prior to the voltage application for deflection, the trapped state electron capture (filling) state is set so that at least the accuracy of the minimum deflection angle can be achieved, thereby applying the voltage for deflection. Sometimes it is possible to achieve a deflection angle output within an acceptable range.

ここで、電圧VTFLは、図1に示す光偏向器10など、対向する2面に電極が配置された電気光学結晶を備える光偏向器に電圧を印加した場合の電流電圧特性を測定し、電流が電圧に比例する領域からずれてくる電圧として、実験的に求めることができる。 Here, the voltage V TFL is a current-voltage characteristic measured when a voltage is applied to an optical deflector including an electro-optic crystal in which electrodes are arranged on two opposing surfaces, such as the optical deflector 10 shown in FIG. It can be found experimentally as a voltage that deviates from a region where the current is proportional to the voltage.

図9は、本発明の一実施形態に係る、電圧VTFLの求め方を説明するための図であり、電気光学結晶11としてKTNを用いた場合の、電流電圧特性のlog−logプロットを示す図である。
図9において、領域91は、正極12および負極13に電圧を印加した際の、電流が電圧に比例する電圧の範囲であり、領域92は、正極12および負極13に電圧を印加した際の、電流が電圧の2乗に比例する電圧の範囲である。
FIG. 9 is a diagram for explaining how to obtain the voltage V TFL according to an embodiment of the present invention, and shows a log-log plot of current-voltage characteristics when KTN is used as the electro-optic crystal 11. FIG.
In FIG. 9, a region 91 is a voltage range in which a current is proportional to the voltage when a voltage is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13, and a region 92 is a voltage when a voltage is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13. This is a voltage range in which the current is proportional to the square of the voltage.

図9から分かるように、正極12および負極13に電圧を印加すると、領域91の範囲内では印加電圧と電流とは比例関係にある。すなわち、印加電圧と電流とはオームの法則に従っている。このとき、電圧を大きくしていき、電圧93になると印加電圧と電流との関係がオームの法則から外れる。印加電圧と電流との関係がオームの法則に従っている領域91においては、負極13から電気光学結晶11へと電子の注入は微量にはあるが、無視できる程度である。しかしながら、電圧93以上となると、負極13から電気光学結晶11へと電子が大量に注入されることになる。本発明の一実施形態では、この電圧93が電圧VTFLとなる。 As can be seen from FIG. 9, when a voltage is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13, the applied voltage and the current are in a proportional relationship within the region 91. That is, the applied voltage and current follow Ohm's law. At this time, the voltage is increased, and when the voltage reaches 93, the relationship between the applied voltage and the current deviates from Ohm's law. In the region 91 where the relationship between the applied voltage and the current follows Ohm's law, the injection of electrons from the negative electrode 13 to the electro-optic crystal 11 is negligible, but is negligible. However, when the voltage is 93 or more, a large amount of electrons are injected from the negative electrode 13 to the electro-optic crystal 11. In one embodiment of the present invention, this voltage 93 is the voltage V TFL .

すなわち、本明細書において、「電圧VTFL」とは、光偏向器が備える電極に印加される電圧と電流との関係を測定した際に、印加電圧と電流とが比例状態から外れる電圧であって、印加電圧と電流との関係がオームの法則に従っている際に電極から電気光学結晶へと注入される電子よりも大量に、電極から電気光学結晶へと電子を注入させ、空間電荷制限状態になる電圧を指す。 That is, in this specification, the “voltage V TFL ” is a voltage at which the applied voltage and the current deviate from the proportional state when the relationship between the voltage applied to the electrode provided in the optical deflector and the current is measured. Thus, when the relationship between the applied voltage and the current follows Ohm's law, a larger amount of electrons are injected from the electrode into the electro-optic crystal than in the electrode, and the space charge limited state is achieved. Refers to the voltage.

すなわち、本発明の光偏向器においては、光偏向を実現するために、電圧印加時に、電気光学結晶内に空間電荷を分布させ、電界の大きさの傾斜を生じさせることが重要であり、そのために所定の電圧印加によって電極から電気光学結晶へと電子を注入させる必要がある。上述したように、印加電圧と電流との関係がオームの法則に従っている場合においても、電極から電気光学結晶へと微量の電子が注入されることになるが、これは無視できるほど小さいものである。しかしながら、印加電圧と電流との関係がオームの法則から外れると、電極から電気光学結晶へと十分な電界の大きさの傾斜が実現できるほどの電子が注入され、該注入された電子の一部がトラップ準位に捕獲される(充填される)ことになる。本発明の一実施形態では、偏向のための電圧印加の前に、所望の範囲の偏向角(許容の範囲内の偏向角)を実現するためのトラップ準位への電子の捕獲状態(充填状態)を形成しておく必要があり、該捕獲状態を形成するために、大量の電子注入が必要になる。すなわち、印加電圧と電流との関係がオームの法則から外れる際の電子注入が必要となり、本発明の一実施形態では、オームの法則から外れる際の電圧を電圧VTFLとしているのである。 That is, in the optical deflector of the present invention, in order to realize optical deflection, it is important to distribute the space charge in the electro-optic crystal and apply a gradient of the electric field when applying a voltage. It is necessary to inject electrons from the electrode into the electro-optic crystal by applying a predetermined voltage. As described above, even when the relationship between the applied voltage and the current follows Ohm's law, a small amount of electrons are injected from the electrode into the electro-optic crystal, but this is small enough to be ignored. . However, when the relationship between the applied voltage and the current deviates from Ohm's law, electrons are injected from the electrode to the electro-optic crystal so that a sufficient gradient of the electric field can be realized, and part of the injected electrons. Are trapped (filled) in the trap level. In one embodiment of the present invention, before applying a voltage for deflection, a trap state (filling state) of electrons in a trap level for realizing a desired range of deflection angle (deflection angle within an allowable range). ) Must be formed, and a large amount of electron injection is required to form the trap state. That is, electron injection is required when the relationship between the applied voltage and the current deviates from Ohm's law, and in one embodiment of the present invention, the voltage when deviating from Ohm's law is the voltage V TFL .

KTNといった電気光学結晶を有する偏向器では、VTFL以上の電圧を印加してからTfilledまでは偏向角は時間変動し、それ以上の時間が経過すると安定する。さらに、電界off後もすぐには偏向角が0とはならず、有限の時間で0に近づく。そこで、本発明の一実施形態では、光偏向器に用いる電気光学結晶や該電気光学結晶に電圧を印加するための電極に応じて、VTFLを求め、該VTFL以上の所定の電圧を印加する際の偏向角の時間依存性を測定することにより、図6(b)に示すような偏向角の時間依存性を得ることができ、該偏向角の時間依存性からTfilled、Tcomp、Tdetrapを求めることができる。 In a deflector having an electro-optic crystal such as KTN, the deflection angle fluctuates over time from application of a voltage equal to or higher than V TFL to T filled, and becomes stable when more time elapses. Further, the deflection angle does not become zero immediately after the electric field is turned off, and approaches zero in a finite time. Therefore, in one embodiment of the present invention, V TFL is obtained according to the electro-optic crystal used for the optical deflector and the electrode for applying a voltage to the electro-optic crystal, and a predetermined voltage equal to or higher than the V TFL is applied. By measuring the time dependence of the deflection angle, the time dependence of the deflection angle as shown in FIG. 6B can be obtained. From the time dependence of the deflection angle, T filled , T comp , T detrap can be determined.

なお、上記KTN、KLTNは、電界を結晶軸方向に印加すると、大きな二次の電気光学効果を示す。その値は2×10−14/Vにもなり、100V/mmのDCバイアス時に非線形定数は2000pm/V以上となり、1次の電気光学効果を有する材料であるLiNO(LN)の有する非線形定数30pm/Vに比べて著しく大きい。さらに、KTN、KLTNは、TaとNbの組成比を変化させることにより、常誘電性から強誘電性への相転移温度を、ほぼ絶対零度から400℃まで変化させることが可能である。従って、温度コントローラを用いなくても、動作温度を室温等、所望に設定することができる。このように、KTNやKLTNは、光偏向器に対して好ましい材料である。 The KTN and KLTN exhibit a large secondary electro-optic effect when an electric field is applied in the crystal axis direction. The value is 2 × 10 −14 m 2 / V 2 , and the nonlinear constant is 2000 pm / V or more at the time of DC bias of 100 V / mm, and LiNO 3 (LN), which is a material having a primary electro-optic effect, It is significantly larger than the nonlinear constant of 30 pm / V. Furthermore, KTN and KLTN can change the phase transition temperature from paraelectricity to ferroelectricity from almost absolute zero to 400 ° C. by changing the composition ratio of Ta and Nb. Therefore, the operating temperature can be set as desired, such as room temperature, without using a temperature controller. Thus, KTN and KLTN are preferable materials for the optical deflector.

その他に、本発明の一実施形態では、例えば、LiNbO3、LiTaO3、LiIO3、KNbO3、KTiOPO4、BaTiO3、SrTiO3、Ba1-xSrTiO3(0<x<1)、Ba1-xSrNb26(0<x<1)、Sr0.75Ba0.25Nb26、Pb1-yLaTi1-xZr3(0<x<1、0<y<1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3、KH2PO4、KD2PO4、(NH4)H2PO4、BaB24、LiB35、CsLiB610、GaAs、CdTe、GaP、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、およびZnOの電気光学結晶を用いることができる。 In addition, in one embodiment of the present invention, for example, LiNbO 3 , LiTaO 3 , LiIO 3 , KNbO 3 , KTiOPO 4 , BaTiO 3 , SrTiO 3 , Ba 1-x Sr x TiO 3 (0 <x <1), Ba 1-x Sr x Nb 2 O 6 (0 <x <1), Sr 0.75 Ba 0.25 Nb 2 O 6, Pb 1-y La y Ti 1-x Zr x O 3 (0 <x <1,0 < y <1), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 —PbTiO 3 , KH 2 PO 4 , KD 2 PO 4 , (NH 4 ) H 2 PO 4 , BaB 2 O 4 , LiB 3 O 5 Electro-optic crystals of CsLiB 6 O 10 , GaAs, CdTe, GaP, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, and ZnO can be used.

(第1の実施形態)
本発明の一実施形態は、例えば、偏向を行う時間を予め設定してある分光器や、所定の時間になったら偏向動作を行うディスプレイ等、偏向のための電圧印加を行うタイミングが予め設定されている構成に適用することができる。本実施形態では、制御部が、偏向のための電圧印加を行うタイミングを認識している形態について説明する。
図10は、本実施形態に係る、光偏向の制御に対するフローチャートである。また、図13は、本実施形態の光偏向の制御における偏向角の経時変化を示す図である。なお、図13において、実線は、トラップ準位充填用電圧が偏向動作のための電圧(偏向動作電圧)よりも大きい場合の偏向角の時間依存性を示している。また、破線は、トラップ準位充填用電圧が偏向動作のための電圧(偏向動作電圧)よりも小さい場合の偏向角の時間依存性を示している。
なお、図10においては、例として、図13の偏向角θの偏向角を実現する場合であり、2回の偏向動作を行い、該2回の各々の偏向動作を実行するタイミングが予め設定されるものとする。よって、RAM23には、2回のそれぞれに対する偏向動作を行う時刻が保持されるものとする。また、制御部は、時計をさらに備えている。
(First embodiment)
In one embodiment of the present invention, for example, a spectroscope in which a deflection time is set in advance, a display that performs a deflection operation when a predetermined time is reached, and the timing for applying a voltage for deflection are set in advance. Can be applied to any configuration. In the present embodiment, a mode in which the control unit recognizes the timing of applying a voltage for deflection will be described.
FIG. 10 is a flowchart for optical deflection control according to the present embodiment. FIG. 13 is a diagram showing a change over time in the deflection angle in the optical deflection control of the present embodiment. In FIG. 13, the solid line indicates the time dependence of the deflection angle when the trap level filling voltage is larger than the voltage for deflection operation (deflection operation voltage). The broken line indicates the time dependence of the deflection angle when the trap level filling voltage is smaller than the voltage for deflection operation (deflection operation voltage).
In FIG. 10, as an example, a case of realizing the deflection angle of the deflection angle theta a in FIG. 13, performs two deflection operation, setting a timing for performing the deflection operation of each of the two in advance Shall be. Therefore, it is assumed that the RAM 23 holds the time for performing the deflection operation for each of the two times. The control unit further includes a clock.

なお、図10では、制御部が、2回の偏向動作のタイミングを予め認識している場合について説明したが、偏向動作は2回に限らない。すなわち、本実施形態は、制御部が認識している偏向のための電圧印加のタイミングの前に、許容範囲内の偏向角を実現するための準備としての電圧印加(トラップ準位充填用電圧の印加)を行うものであり、偏向のための電圧印加の回数は、上記2回に限らず、1回であっても良いし、3回以上であっても良いのである。   In FIG. 10, a case has been described in which the control unit recognizes the timing of two deflection operations in advance, but the deflection operation is not limited to two. In other words, in the present embodiment, the voltage application (the trap level filling voltage of the trap level filling voltage) is prepared as a preparation for realizing a deflection angle within an allowable range before the voltage application timing for the deflection recognized by the control unit. The number of times of voltage application for deflection is not limited to the above two times, but may be one time or three or more times.

本実施形態では、後述するトラップ準位充填用電圧が、偏向動作のための電圧よりも大きい場合について説明する。   In the present embodiment, a case will be described in which the trap level filling voltage described later is larger than the voltage for the deflection operation.

ステップ1001では、CPU21は、ユーザ入力に基づいて、偏向動作を行うタイミングを取得する。すなわち、ユーザが時刻Tに、入力操作部24を介して、第1回目の偏向動作を実行する時刻T(>T)および第2回目の偏向動作を実行する時刻T(>T)を入力すると、CPU21は、該入力された時刻TおよびTを第1のタイミングおよび第2のタイミングとしてRAM23に格納する。
ステップ1002では、CPU21は、RAM23から第1回目の偏向動作を行う時刻Tを取得する。
In step 1001, the CPU 21 acquires the timing for performing the deflection operation based on the user input. That is, at time T 0 , the time T 1 (> T 0 ) at which the user performs the first deflection operation and the time T 2 (> T at which the second deflection operation is performed) via the input operation unit 24. If you enter 1), CPU 21 stores in RAM23 the time T 1 and T 2, which is the input as the first timing and the second timing.
In step 1002, the CPU 21 acquires a time T 1 for performing the first deflection operation from the RAM 23.

ステップ1003では、CPU21は、時計を参照して、図13に示すように、ステップ1002にて取得された時刻Tよりも時間Tfilled前(時刻Ta1;Ta1<T)になったら、電圧VTFL以上の所定の電圧(以下、“トラップ準位充填用電圧”とも呼ぶ)を時間Tfilledだけ正極12および負極13に印加するように制御する。すなわち、CPU21は、偏向動作のための電圧印加時に、実現される偏向角が時間軸に対して一定となるようにトラップ準位充填用電圧を印加するように制御する。このように予めトラップ準位充填用電圧を印加することにより、偏向角が時間依存を持たないようにトラップ準位が略充填されることになる。 In step 1003, the CPU 21 refers to the clock and, as shown in FIG. 13, when the time T filled before the time T 1 acquired in step 1002 (time T a1 ; T a1 <T 1 ) is reached. Control is performed such that a predetermined voltage equal to or higher than the voltage V TFL (hereinafter also referred to as “trap level filling voltage”) is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 for a time T filled . That is, the CPU 21 controls to apply the trap level filling voltage so that the realized deflection angle is constant with respect to the time axis when the voltage for the deflection operation is applied. Thus, by applying the trap level filling voltage in advance, the trap level is substantially filled so that the deflection angle does not have time dependency.

本実施形態では、上述のように、トラップ準位充填用電圧が偏向動作のための電圧よりも大きいので、時刻Ta1からTfilled後の時刻Tにおいてはトラップ準位に電子が略充填されていると共に、伝導帯には、偏向動作のための電圧が印加された場合よりも多くの電子が存在する。よって、時刻Ta1にてトラップ準位充填用電圧を印加してからTfilled経過後に実現される偏向角θは、偏向動作時に実現したい偏向角θよりも大きくなる。 In the present embodiment, as described above, since the trap level filling voltage is larger than the voltage for the deflection operation, the trap level is substantially filled with electrons at time T 1 after T filled from time T a1. At the same time, more electrons are present in the conduction band than when a voltage for deflection operation is applied. Therefore, the deflection angle θ c realized after T filled has elapsed since the trap level filling voltage was applied at time T a1 is larger than the deflection angle θ a desired to be realized during the deflection operation.

ステップ1004では、CPU21は、時刻Tになったら、第1回目の偏向動作のための電圧を電気光学結晶11に印加するように制御する。このとき、トラップ準位充填用電圧から偏向動作のための電圧へと印加電圧が変更されることに応じて、伝導帯の電子状態もトラップ準位充填用電圧印加時から偏向動作のための電圧印加時に変わる。偏向動作のための電圧を印加した際に実現される偏向角がθなので、図13に示すように、時刻Tにおいて偏向角もθからθに不連続に変わる。 In Step 1004, the CPU 21 controls to apply a voltage for the first deflection operation to the electro-optic crystal 11 at time T 1 . At this time, in response to the change in the applied voltage from the trap level filling voltage to the deflection operation voltage, the conduction band electronic state is also changed from the trap level filling voltage application to the deflection operation voltage. It changes at the time of application. So deflection angle is realized when applying a voltage for deflecting operation theta a, as shown in FIG. 13, the deflection angle also changes discontinuously in theta a from theta c at time T 1.

なお、トラップ準位充填用電圧が偏向動作のための電圧と等しい場合は、偏向角θは偏向角θに等しくなるので、実現される偏向角は時刻Tにおいて連続的に変わる。 When the trap level filling voltage is equal to the voltage for the deflection operation, the deflection angle θ c is equal to the deflection angle θ a , so that the realized deflection angle continuously changes at time T 1 .

本実施形態では、ステップ1004の前の段階ですでに、印加電圧が偏向動作のための電圧の時の偏向角として許容範囲内の偏向角である偏向角θの偏向角を実現可能な状態になっているので、正極12、負極13に偏向のための電圧を印加するタイミングにおいて、待ち時間無しで所望の偏向角を実現することができる。 In the present embodiment, a state capable of realizing the deflection angle of the deflection angle theta a is a deflection angle within the allowable range as a deflection angle when the voltage for the already applied voltage deflection operation in the previous stage of step 1004 Therefore, a desired deflection angle can be realized without waiting time at the timing of applying a voltage for deflection to the positive electrode 12 and the negative electrode 13.

ステップ1005では、CPU21は、RAM23から第2回目の偏向動作を行う時刻Tを取得する。 In step 1005, the CPU 21 acquires time T 2 for performing the second deflection operation from the RAM 23.

ステップ1006では、CPU21は、時計を参照して、ステップ1005にて取得された時刻Tよりも時間Tfilled前(時刻Ta2;Ta2<T)になったら、トラップ準位充填用電圧を時間Tfilledだけ正極12および負極13に印加するように制御する。 In step 1006, the CPU 21 refers to the clock, and when the time T filled before the time T 2 acquired in step 1005 (time T a2 ; T a2 <T 2 ), the trap level filling voltage is obtained. Is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 for a time T filled .

ステップ1007では、CPU21は、時刻Tになったら、第2回目の偏向動作のための電圧を電気光学結晶11に印加するように制御する。本実施形態では、ステップ1007の前の段階ですでに、印加電圧が偏向動作のための電圧の時の偏向角として許容範囲内の偏向角である偏向角θの偏向角を実現可能な状態になっているので、正極12、負極13に偏向のための電圧を印加するタイミングにおいて、待ち時間無しで所望の偏向角を実現することができる。 In step 1007, the CPU 21 controls to apply a voltage for the second deflection operation to the electro-optic crystal 11 at time T 2 . In this embodiment, possible states realizing the deflection angle of the deflection angle theta a is a deflection angle within the allowable range as a deflection angle when the voltage for the previous already stage, applied voltage deflection operations of steps 1007 Therefore, a desired deflection angle can be realized without waiting time at the timing of applying a voltage for deflection to the positive electrode 12 and the negative electrode 13.

なお、本実施形態では、偏向角として安定した偏向角θを実現する場合について説明したが、用いるシステムによっては、安定した偏向角θからある程度範囲を持った偏向角の範囲(θとθとの間の偏向角)を許容できる場合もある。すなわち、本実施形態では、システムによっては、安定した偏向角θの80%以上の偏向角での動作は問題にならない。この場合は、ステップ1003および1006において、T、Tの時間Tcomp前になる際にトラップ準位充填用電圧を印加すれば良い。 In the present embodiment has explained the case to achieve a stable deflection angle theta a as the deflection angle, depending on the system used, a stable range of the deflection angle theta a deflection angle having a certain range (theta b and sometimes deflection angle) can be tolerated between the theta a. That is, in this embodiment, some systems, stable operation at 80% or more of the deflection angle of the deflection angle theta a is not a problem. In this case, in steps 1003 and 1006, a trap level filling voltage may be applied when the time T comp before T 1 and T 2 is reached.

このように、本実施形態では、制御部が予め偏向動作のタイミング(偏向のための電圧印加のタイミング)を認識している場合、該タイミングよりも、時間TfilledあるいはTcompだけ先立って電圧VTFL以上の電圧を印加しているので、所望の偏向動作時において、所望の精度の偏向角を実現することができる。 As described above, in this embodiment, when the control unit recognizes the timing of the deflection operation (timing of voltage application for deflection) in advance, the voltage V precedes the timing by the time T filled or T comp. Since a voltage equal to or higher than TFL is applied, a deflection angle with a desired accuracy can be realized during a desired deflection operation.

なお、上述の説明では、トラップ準位充填用電圧が偏向動作のための電圧よりも大きい場合について説明したが、トラップ準位充填用電圧が偏向動作のための電圧よりも小さい場合であっても良い。この場合は、図13に示されるように、トラップ準位充填用電圧を印加する時刻Tb1、Tb2はそれぞれ、時刻Ta1、Ta2よりも早くなる。すなわち、トラップ準位充填用電圧が偏向動作のための電圧よりも小さい場合のTfilledは、トラップ準位充填用電圧が偏向動作のための電圧よりも大きい場合のTfilledよりも大きくなる。 In the above description, the trap level filling voltage is larger than the voltage for the deflection operation. However, even if the trap level filling voltage is smaller than the voltage for the deflection operation. good. In this case, as shown in FIG. 13, the times T b1 and T b2 for applying the trap level filling voltage are earlier than the times T a1 and T a2 , respectively. That is, T filled when the trap level filling voltage is smaller than the voltage for the deflection operation is larger than T filled when the trap level filling voltage is larger than the voltage for the deflection operation.

また、トラップ準位充填用電圧が偏向動作のための電圧よりも小さい場合、時刻Tb1からTfilled後の時刻Tにおいてはトラップ準位に電子が略充填されていると共に、伝導帯には、偏向動作のための電圧が印加された場合よりも少ない電子が存在することになる。よって、時刻Tb1にてトラップ準位充填用電圧を印加してからTfilled経過後に実現される偏向角θは、偏向動作時に実現したい偏向角θよりも小さくなる。よって、図13に示すように、時刻Tにおいて偏向角もθからθに不連続に変わる。 Further, when the trap level filling voltage is smaller than the voltage for the deflection operation, the trap level is substantially filled with electrons at time T 1 after T filled from time T b1 , and the conduction band is also filled in the conduction band. There will be fewer electrons than when a voltage for deflection operation is applied. Therefore, the deflection angle θ d realized after T filled has elapsed since the trap level filling voltage was applied at time T b1 is smaller than the deflection angle θ a desired to be realized during the deflection operation. Therefore, as shown in FIG. 13, the deflection angle also changes discontinuously in theta a from theta d at time T 1.

(第2の実施形態)
本実施形態では、偏向動作がどのタイミングで行うかを制御部が予め認識していない形態について説明する。すなわち、本実施形態では、偏向動作の如何に依らず、電圧VTFL以上の電圧を、許容範囲内の偏向角を実現するのに必要な電子の充填状態を少なくとも実現する時間だけ印加した後から所定時間経過したら(ある規則に従って)電圧VTFL以上の電圧を印加するか、あるいは、装置の電源投入時または第1回目のトラップ準位充填用電圧の印加時から常にトラップ準位充填用電圧を印加し続けることにより、偏向のための電圧印加時にはいつでも、許容範囲内の偏向角の出力を可能とするものである。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, a mode in which the control unit does not recognize in advance at which timing the deflection operation is performed will be described. In other words, in the present embodiment, after applying a voltage equal to or higher than the voltage V TFL for a time at least realizing the filling state of electrons necessary to realize a deflection angle within an allowable range, regardless of the deflection operation. When a predetermined time has elapsed (according to a certain rule), a voltage equal to or higher than the voltage V TFL is applied, or the trap level filling voltage is always set from when the device is turned on or when the first trap level filling voltage is applied. By continuing to apply the voltage, a deflection angle within an allowable range can be output whenever a voltage for deflection is applied.

図11は、本実施形態に係る、光偏向の制御に対するフローチャートである。図11では、前回のトラップ準位充填用電圧の印加終了後から、その間の偏向動作のための電圧の印加に関係なく、後述する所定の経過時間経過後に次のトラップ準位充填用電圧を印加する形態について説明する。
なお、図11においても図10と同様、例として、図15、図16の偏向角θ〜θの偏向角を実現する場合について説明する。また、制御部はタイマをさらに備えている。
FIG. 11 is a flowchart for optical deflection control according to the present embodiment. In FIG. 11, the next trap level filling voltage is applied after the elapse of a predetermined elapsed time, which will be described later, from the end of the previous application of the trap level filling voltage, regardless of the application of the voltage for the deflection operation during that time. The form to perform is demonstrated.
In FIG. 11, as in the case of FIG. 10, the case where the deflection angles θ a to θ e of FIGS. 15 and 16 are realized will be described as an example. The control unit further includes a timer.

ステップ1101において、CPU21は、光偏向器10の電源が投入されると、トラップ準位充填用電圧を時間Tfilledだけ正極12および負極13に印加するように制御する。このとき、CPU21は、トラップ準位充填用電圧の印加が終了した後にタイマを起動して、該トラップ準位充填用電圧の印加終了後からの経過時間の計測を開始する。 In step 1101, when the optical deflector 10 is turned on, the CPU 21 controls the trap level filling voltage to be applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 for the time T filled . At this time, the CPU 21 starts a timer after the application of the trap level filling voltage is finished, and starts measuring the elapsed time after the application of the trap level filling voltage is finished.

ステップ1102では、CPU21は、ユーザが偏向動作に関する指示を入力したか否かを判断する。ユーザが入力操作部24を介して偏向動作を指示する場合は、CPU21は、該ユーザ入力に基づいて偏向動作の指示があると判断してステップ1103に進み、ユーザが偏向動作を指示するユーザ入力が無いと判断するとステップ1104に進む。   In step 1102, the CPU 21 determines whether or not the user has input an instruction regarding the deflection operation. When the user instructs the deflection operation via the input operation unit 24, the CPU 21 determines that there is an instruction for the deflection operation based on the user input, and proceeds to Step 1103, where the user input instructs the deflection operation. If it is determined that there is no, the process proceeds to step 1104.

ステップ1103では、CPU21は、偏向動作のための電圧を正極12および負極13に印加するように制御する。本実施形態では、電源投入と共にトラップ準位充填用電圧を時間Tfilledだけ印加するようにしているので、電源投入後の偏向動作の指示の入力時には、印加電圧がトラップ準位充填用電圧の時の偏向角がθの偏向角を実現するための準備が整っており、偏向のための電圧を待ち時間無く印加することができる。 In step 1103, the CPU 21 controls to apply a voltage for the deflection operation to the positive electrode 12 and the negative electrode 13. In this embodiment, the trap level filling voltage is applied for the time T filled when the power is turned on. Therefore, when the instruction for the deflection operation is input after the power is turned on, the applied voltage is the trap level filling voltage. the deflection angle are ready for realizing the deflection angle of theta a, it is possible to apply a voltage for deflecting latency without.

ステップ1104では、ステップ1101にて起動されたタイマを参照して、前回のトラップ準位充填用電圧の印加終了から現在までで、所定の経過時間が経過したか否かの判断を行う。所定の経過時間が経過していないと判断する場合は、ステップ1102に戻る。一方、所定の経過時間が経過していると判断する場合は、ステップ1105に進む。   In step 1104, with reference to the timer started in step 1101, it is determined whether or not a predetermined elapsed time has elapsed from the end of the previous application of the trap level filling voltage to the present. If it is determined that the predetermined elapsed time has not elapsed, the process returns to step 1102. On the other hand, if it is determined that the predetermined elapsed time has elapsed, the process proceeds to step 1105.

なお、上記所定の経過時間とは、該時間内であれば、許容範囲内の偏向角(ここでは、θ〜θ)が実現可能な時間を指す。上述したように、トラップ準位充填用電圧といった電圧VTFL以上の電圧印加をoffすると、熱再放出により、トラップ準位から電子が時間の経過と共に徐々に放出され、やがて許容範囲の偏向角が実現できないようになる。すなわち、許容範囲内の偏向角が実現できる期間は決まっており、この期間を所定の経過時間と呼ぶのである。なお、上記所定の経過時間は、実現したい偏向角の範囲や用いる電気光学結晶の材料に応じて実験的に求めることができる。 Note that the predetermined elapsed time refers to a time during which a deflection angle within the allowable range (here, θ a to θ e ) can be realized within the time. As described above, when the voltage application of the voltage V TFL or higher such as the trap level filling voltage is turned off, electrons are gradually emitted from the trap level over time due to thermal re-emission, and the allowable deflection angle is eventually increased. It becomes impossible to realize. That is, the period during which the deflection angle within the allowable range can be realized is determined, and this period is called a predetermined elapsed time. The predetermined elapsed time can be experimentally obtained according to the range of the deflection angle to be realized and the material of the electro-optic crystal to be used.

ステップ1105では、CPU21は、トラップ準位充填用電圧を時間Tfilledだけ正極12および負極13に印加するように制御する。このとき、CPU21は、現在のタイマに計測された時間をリセットし、トラップ準位充填用電圧の印加が終了した後に再びタイマを起動して、VTFL以上の所定の電圧であるトラップ準位充填用電圧の印加終了後からの経過時間の計測を開始する。このように、所定の経過時間毎に、許容範囲内の偏向角の実現に対する準備のための電圧(電圧VTFL以上の電圧)を少なくとも時間Tfilledだけ印加しているので、いつ偏向動作の指示があっても、偏向のための電圧印加時において所望のトラップ準位の電子の充填状態を実現しておくことができる。 In step 1105, the CPU 21 controls the trap level filling voltage to be applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 for a time T filled . At this time, the CPU 21 resets the time measured by the current timer, starts the timer again after the application of the trap level filling voltage is completed, and fills the trap level which is a predetermined voltage equal to or higher than V TFL. The measurement of the elapsed time after the application of the working voltage is started. As described above, since the voltage for preparation for the realization of the deflection angle within the allowable range (voltage equal to or higher than the voltage V TFL ) is applied for at least the time T filled at every predetermined elapsed time, when the instruction of the deflection operation is performed. Even when the voltage for deflection is applied, it is possible to realize an electron filling state of a desired trap level.

ステップ1106では、ステップ1102と同様にして、CPU21は、ユーザが偏向動作に関する指示を入力したか否かを判断する。ユーザが入力操作部24を介して偏向動作を指示する場合は、CPU21は、該ユーザ入力に基づいて偏向動作の指示があると判断してステップ1108に進み、ユーザが偏向動作を指示するユーザ入力が無いと判断するとステップ1107に進む。   In step 1106, as in step 1102, the CPU 21 determines whether or not the user has input an instruction regarding the deflection operation. When the user instructs the deflection operation via the input operation unit 24, the CPU 21 determines that there is an instruction for the deflection operation based on the user input, and proceeds to step 1108, where the user input that instructs the deflection operation. If it is determined that there is no, the process proceeds to step 1107.

ステップ1107では、CPU21は、タイマを参照して、前回のトラップ準位充填用電圧の印加終了時からの経過時間を取得し、該取得された経過時間が所定の経過時間よりも経過しているか否かを判断する。経過していると判断する場合は、トラップ準位への電子の充填が必要であるので、ステップ1105に進む。一方、経過していないと判断する場合は、現在の状態で偏向動作の指示があっても、許容範囲内の偏向角の出力が可能であるので、ステップ1106に進む。   In step 1107, the CPU 21 refers to the timer to acquire the elapsed time from the end of the previous application of the trap level filling voltage, and whether the acquired elapsed time has passed the predetermined elapsed time. Judge whether or not. When it is determined that the time has elapsed, it is necessary to fill the trap level with electrons, and the process proceeds to step 1105. On the other hand, if it is determined that it has not elapsed, even if there is an instruction for a deflection operation in the current state, the deflection angle within the allowable range can be output.

ステップ1108では、CPU21は、偏向動作のための電圧を正極12および負極13に印加するように制御する。本実施形態では、本ステップの前の段階でトラップ準位に、許容範囲内の偏向角を実現可能なほどに電子が充填されているので、偏向のための電圧を待ち時間無く印加することができる。   In step 1108, the CPU 21 controls to apply a voltage for the deflection operation to the positive electrode 12 and the negative electrode 13. In this embodiment, since the trap level is filled with electrons to the extent that a deflection angle within an allowable range can be realized in the stage before this step, it is possible to apply a voltage for deflection without waiting time. it can.

ステップ1109では、CPU21は、光偏向器10の電源オフに関するユーザ入力があるか否かを判断する。電源オフがユーザにより指示されている場合は、CPU21は、電源オフに関する制御を行い終了する。一方、電源オフがユーザにより指示されていない場合は、ステップ1110に進む。   In step 1109, the CPU 21 determines whether there is a user input related to power-off of the optical deflector 10. When the power-off is instructed by the user, the CPU 21 performs control related to power-off and ends. On the other hand, if the user is not instructed to turn off the power, the process proceeds to step 1110.

ステップ1110では、CPU21は、タイマを参照して、前回のトラップ準位充填用電圧の印加終了時からの経過時間を取得し、該取得された経過時間が所定の経過時間よりも経過しているか否かを判断する。経過していると判断する場合は、トラップ準位への電子の充填が必要であるので、ステップ1105に進む。一方、経過していないと判断する場合は、現在の状態で偏向動作の指示があっても、許容範囲内の偏向角の出力が可能であるので、ステップ1106に進む。   In step 1110, the CPU 21 refers to the timer to acquire the elapsed time from the end of the previous application of the trap level filling voltage, and whether the acquired elapsed time has exceeded a predetermined elapsed time. Judge whether or not. When it is determined that the time has elapsed, it is necessary to fill the trap level with electrons, and the process proceeds to step 1105. On the other hand, if it is determined that it has not elapsed, even if there is an instruction for a deflection operation in the current state, the deflection angle within the allowable range can be output.

図14(a)、(b)〜図16(a)、(b)を用いて、本実施形態に係る、偏向動作のための電圧を任意の時間に印加する際の偏向角の時間依存性を説明する。
図14(a)は、偏向動作のための電圧を印加しない時のトラップ準位充填用電圧の時間依存性を示す図であり、図14(b)は、図14(a)に示すタイミングでトラップ準位充填用電圧を印加する際の実現される偏向角の時間依存性を示す図である。
図14(a)において、時刻0(=Tβ1)になったら、トラップ準位充填用電圧VfilledをTfirst-filledだけ印加する。この時間からトラップ準位に電子が充填されていくので、実現される偏向角は時間の経過と共に増加し、時刻Tα1(Tfirst-filled経過後)になると、トラップ準位はほぼ電子によって充填された状態となると共に、電導帯にも多数の電子が存在することになる。このときに実現される偏向角をθ’とする。
14A, 14B to 16A, 16B, the time dependence of the deflection angle when the voltage for the deflection operation according to this embodiment is applied at an arbitrary time. Will be explained.
FIG. 14A is a diagram showing the time dependence of the trap level filling voltage when the voltage for the deflection operation is not applied, and FIG. 14B is the timing shown in FIG. It is a figure which shows the time dependence of the deflection angle implement | achieved at the time of applying the voltage for trap level filling.
In FIG. 14A, when time 0 (= T β1 ) is reached, the trap level filling voltage V filled is applied for T first-filled . Since the trap level is filled with electrons from this time, the deflection angle to be realized increases with time. At time T α1 (after T first-filled ), the trap level is almost filled with electrons. As a result, a large number of electrons also exist in the conduction band. Let the deflection angle realized at this time be θ a ′.

なお、本明細書において、「Tαn(n;自然数)」とは、トラップ準位充填用電圧をoffする時刻を指し、「Tβn(n;自然数)」とは、トラップ準位充填用電圧の印加を開始する時刻を指す。 In this specification, “T αn (n: natural number)” refers to the time when the trap level filling voltage is turned off, and “T βn (n; natural number)” refers to the trap level filling voltage. Refers to the time at which application of.

時刻Tα1において電圧をoffすると、伝導帯に存在する電子が無くなるので、図14(b)に示すように実現される偏向角は急峻に小さくなり(偏向角θ’’)、その後、トラップ準位から徐々に電子が再放出されるので、実現される偏向角は徐々に小さくなる。このとき、時刻Tα1から所定の時間経過後に次のトラップ準位充填用電圧を印加することにより、上記再放出された分の電子を再び充填することができる。よって、図14(a)に示すように、時刻Tα1から所定の時間経過後の時刻であるTβ2になったら、トラップ準位充填用電圧Vfilledを、Tsecond-filledだけ印加する。 When the voltage is turned off at time T α1 , electrons existing in the conduction band disappear, so that the deflection angle realized as shown in FIG. 14B becomes steeply small (deflection angle θ a ″), and then the trap Since electrons are gradually re-emitted from the level, the realized deflection angle is gradually reduced. At this time, by applying the following trap level filling voltage after a predetermined time has elapsed from the time T [alpha] 1, it is possible to re-fill the minute electrons above reemitted. Therefore, as shown in FIG. 14A, when T β2 , which is a time after a predetermined time has elapsed from time T α1 , the trap level filling voltage V filled is applied for T second-filled .

なお、上述したように、Tfilledは、トラップ準位の電子の充填状況がどうであれ(略空であろうと、所定のトラップ準位に充填されていようと)、VTFL以上の所定の電圧を印加し始めてから、空のトラップ準位が略全て電子によって充填されるまでに要する時間である。従って、略全てのトラップ準位が空の場合にトラップ準位充填用電圧を印加する場合(時刻Tβ1)は、充填すべきトラップ準位の数が多いので、トラップ準位充填用電圧を印加する時間は相対的に大きくなる。一方、トラップ準位のほとんどが電子によって充填されている場合にトラップ準位充填用電圧を印加する場合(時刻Tβ2、時刻Tβ3、時刻Tβ4)は、充填すべきトラップ準位の数が少ないので、トラップ準位充填用電圧を印加する時間は相対的に小さくなる。このように、トラップ準位充填用電圧を印加する際のトラップ準位の充填状況によって相対的にTfilledは変わるので、Tfirst-filledがTsecond-filledよりも大きくなる。 Note that, as described above, T filled is a predetermined voltage equal to or higher than V TFL regardless of the state of filling of electrons at the trap level (whether it is almost empty or a predetermined trap level is filled). Is the time required from the start of the application until almost all empty trap levels are filled with electrons. Therefore, when a trap level filling voltage is applied when almost all trap levels are empty (time T β1 ), the trap level filling voltage is applied because the number of trap levels to be filled is large. The time to do is relatively large. On the other hand, when the trap level filling voltage is applied when most of the trap levels are filled with electrons (time T β2 , time T β3 , time T β4 ), the number of trap levels to be filled is Therefore, the time for applying the trap level filling voltage is relatively small. As described above, T filled relatively changes depending on the trap level filling state when the trap level filling voltage is applied, and thus T first-filled becomes larger than T second-filled .

図14(b)において、時刻Tβ2においてトラップ準位充填用電圧Vfilledを印加すると実現される偏向角が急峻に大きくなるが、これは、トラップ準位充填用電圧の印加により伝導帯に電子が流れ込んだためである。すなわち、電圧印加により該伝導帯に存在するようになった電子により偏向角が大きくなるのである。そして、時刻Tβ2から時刻Tα2までの時間に、空いたトラップ準位に電子が充填されていく。 In FIG. 14B, when the trap level filling voltage V filled is applied at the time T β2 , the deflection angle realized is sharply increased. This is because the electrons in the conduction band are applied by the application of the trap level filling voltage. This is because of the inflow. That is, the deflection angle is increased by the electrons that are present in the conduction band by applying a voltage. Then, in the time from time Tβ2 to time Tα2 , the vacant trap level is filled with electrons.

本実施形態では、前回のトラップ準位充填用電圧のoff時である時刻Tα1と次回のトラップ準位充填用電圧の印加開始時である時刻Tβ2との間の時間を、所定の経過時間以内に設定しているので、時刻Tα1にてトラップ準位充填用電圧がoffされても、トラップ準位には許容された偏向角を安定して実現できるほどの電子が充填されることになる。従って、図15(a)、(b)、および図16(a)、(b)にて後述するように、いつ偏向動作が行われるとしても、許容範囲内の安定した偏向角を実現することができる。 In the present embodiment, the time between the time T α1 when the previous trap level filling voltage is turned off and the time T β2 when the application of the next trap level filling voltage is started is defined as a predetermined elapsed time. Therefore, even when the trap level filling voltage is turned off at time Tα1 , the trap level is filled with electrons that can stably realize an allowable deflection angle. Become. Therefore, as will be described later with reference to FIGS. 15A and 15B and FIGS. 16A and 16B, a stable deflection angle within an allowable range can be realized regardless of the deflection operation. Can do.

図15(a)は、偏向動作のための電圧を印加する時(偏向動作のための電圧がトラップ準位充填用電圧よりも大きい場合)の印加電圧の時間依存性を示す図であり、図15(b)は、図15(a)に示すタイミングで電圧を印加する際に実現される偏向角の時間依存性を示す図である。また、図16(a)は、偏向動作のための電圧を印加する時(偏向動作のための電圧がトラップ準位充填用電圧よりも小さい場合)の印加電圧の時間依存性を示す図であり、図16(b)は、図16(a)に示すタイミングで電圧を印加する際に実現される偏向角の時間依存性を示す図である。   FIG. 15A is a diagram showing the time dependence of the applied voltage when a voltage for the deflection operation is applied (when the voltage for the deflection operation is larger than the trap level filling voltage). FIG. 15B is a diagram showing the time dependence of the deflection angle realized when a voltage is applied at the timing shown in FIG. FIG. 16A is a diagram showing the time dependence of the applied voltage when a voltage for the deflection operation is applied (when the voltage for the deflection operation is smaller than the trap level filling voltage). FIG. 16B is a diagram showing the time dependence of the deflection angle realized when a voltage is applied at the timing shown in FIG.

図15および図16において、「Vactive」は、偏向動作のための電圧を指し、「Tactive」は、偏向動作のための電圧Vactiveの印加時間を指す。 In FIG. 15 and FIG. 16, “V active ” indicates a voltage for the deflection operation, and “T active ” indicates an application time of the voltage V active for the deflection operation.

図15(a)、(b)を用いて、偏向動作のための電圧Vactiveがトラップ準位充填用電圧Vfilledよりも大きい場合の、偏向動作のための電圧を任意の時間に印加する際の偏向角の時間依存性について説明する。
図15(a)において、符号1501は、偏向動作のための電圧Vactiveをトラップ準位充填用電圧が印加される直前(時刻Tβ2)に印加する場合の偏向動作のための電圧であり、符号1502は、偏向動作のための電圧Vactiveをトラップ準位充填用電圧がoffされた直後(時刻Tα3)に印加する場合の偏向動作のための電圧であり、符号1503は、偏向動作のための電圧Vactiveをトラップ準位充填用電圧がoffされてある時間経過後に印加する場合の偏向動作のための電圧である。
15A and 15B, when the voltage for the deflection operation is applied at an arbitrary time when the voltage V active for the deflection operation is larger than the trap level filling voltage V filled. The time dependence of the deflection angle will be described.
In FIG. 15A, reference numeral 1501 denotes a voltage for the deflection operation when the voltage V active for the deflection operation is applied immediately before the trap level filling voltage is applied (time T β2 ). Reference numeral 1502 denotes a voltage for the deflection operation when the voltage V active for the deflection operation is applied immediately after the trap level filling voltage is turned off (time T α3 ), and reference numeral 1503 denotes the deflection operation. For the deflection operation when the voltage V active is applied after a certain time has elapsed since the trap level filling voltage is turned off.

図15(b)において、偏向動作のための電圧1501が印加される場合は、時刻Tβ2において、トラップ準位充填用電圧Vfilledの代わりに、偏向動作のための電圧Vactiveが印加されるのだが、図14にて説明したように、時刻Tβ2においては、トラップ準位からは多少は電子が再放出されているが、実現したい偏向角θから許容範囲(図15(b)では偏向角θ〜θ)の偏向角を実現できるほどの電子はトラップ準位に充填されている。よって、時刻Tβ2において偏向動作のための電圧Vactiveを印加しても、少なくとも偏向角θは実現でき、その後Tactiveの間に空いているトラップ準位が電子により充填され、これにより偏向角θを実現することができる。 In FIG. 15 (b), if the voltage 1501 for deflecting operation is applied at time T .beta.2, instead of the trap level filling voltage V [filled, voltage V active for deflecting operation is applied While I, as described with reference to FIG. 14, at time T .beta.2, somewhat are electrons are re-emitted from the trap level, the allowable range of deflection angles theta a to be realized (FIG. 15 (b) The trap level is filled with electrons that can realize the deflection angles θ e to θ a ). Therefore, even if the voltage V active for the deflection operation is applied at time T β2 , at least the deflection angle θ e can be realized, and then the trap level vacant during T active is filled with electrons, thereby deflecting it is possible to realize the angle θ a.

また、偏向動作のための電圧1502が印加される場合は、時刻Tα3において、トラップ準位充填用電圧Vfilledはoffされるが、偏向動作のための電圧Vactiveが印加される。このときは、トラップ準位には電子が略充填されているので、偏向動作のための電圧1502において偏向角θを実現することができる。 When voltage 1502 for deflection operation is applied, trap level filling voltage V filled is turned off at time Tα3 , but voltage V active for deflection operation is applied. At this time, the electrons in the trap levels is substantially filled, it is possible to realize a deflection angle theta a in voltage 1502 for deflecting operation.

さらに、偏向動作のための電圧1503が印加される場合は、トラップ準位充填用電圧Vfilledは印加されていないが、前回のトラップ準位充填用電圧のoff時から所定の経過時間内であるので、トラップ準位からは多少は電子が再放出されているが、実現したい偏向角θから許容範囲の偏向角を実現できるほどの電子はトラップ準位に充填されている。従って、この場合においても、偏向動作のための電圧1503の印加時において、トラップ準位には十分な電子が充填されており、偏向角θとθとの間の偏向角を実現することができる。そして、偏向動作のための電圧1503により空のトラップ準位に電子が充填されて偏向角θを実現することができる。 Further, when the voltage 1503 for the deflection operation is applied, the trap level filling voltage V filled is not applied, but is within a predetermined elapsed time from the time when the previous trap level filling voltage is turned off. since, although some are electrons are re-emitted from the trap level of electrons enough to achieve a deflection angle of the allowable range of deflection angles theta a to be realized is filled in the trap level. Therefore, even in this case, when the voltage 1503 for the deflection operation is applied, the trap level is sufficiently filled with electrons, and a deflection angle between the deflection angles θ e and θ a is realized. Can do. Then, electrons empty trap level by the voltage 1503 for deflecting operation can be realized deflection angle theta a filled.

また、図16(a)、(b)を用いて、偏向動作のための電圧Vactiveがトラップ準位充填用電圧Vfilledよりも小さい場合の、偏向動作のための電圧を任意の時間に印加する際の偏向角の時間依存性について説明する。
図16(a)において、符号1601は、偏向動作のための電圧Vactiveをトラップ準位充填用電圧が印加される直前(時刻Tβ2)に印加する場合の偏向動作のための電圧であり、符号1602は、偏向動作のための電圧Vactiveをトラップ準位充填用電圧がoffされた直後(時刻Tα3)に印加する場合の偏向動作のための電圧であり、符号1603は、偏向動作のための電圧Vactiveをトラップ準位充填用電圧がoffされてある時間経過後に印加する場合の偏向動作のための電圧である。
Also, with reference to FIGS. 16A and 16B, when the voltage V active for the deflection operation is smaller than the trap level filling voltage V filled , the voltage for the deflection operation is applied at an arbitrary time. The time dependence of the deflection angle at the time of performing will be described.
In FIG. 16A, reference numeral 1601 denotes a voltage for the deflection operation when the voltage V active for the deflection operation is applied immediately before the trap level filling voltage is applied (time T β2 ). Reference numeral 1602 denotes a voltage for the deflection operation when the voltage V active for the deflection operation is applied immediately after the trap level filling voltage is turned off (time T α3 ), and reference numeral 1603 denotes the deflection operation. For the deflection operation when the voltage V active is applied after a certain time has elapsed since the trap level filling voltage is turned off.

図16(b)において、偏向動作のための電圧1601が印加される場合は、時刻Tβ2において、トラップ準位からは多少は電子が再放出されている。しかしながら、上述のように、実現したい偏向角θから許容範囲内の偏向角θを実現できるほどの電子はトラップ準位に充填されている。よって、時刻Tβ2において偏向動作のための電圧Vactiveを印加しても、少なくとも偏向角θは実現でき、その後Tactiveの間に空いているトラップ準位が電子により充填され、これにより偏向角θを実現することができる。 In FIG. 16B, when the voltage 1601 for the deflection operation is applied, some electrons are re-emitted from the trap level at the time Tβ2 . However, as described above, electrons enough to achieve a deflection angle theta e in the allowable range of deflection angles theta a to be realized is filled in the trap level. Therefore, even if the voltage V active for the deflection operation is applied at time T β2 , at least the deflection angle θ e can be realized, and then the trap level vacant during T active is filled with electrons, thereby deflecting it is possible to realize the angle θ a.

また、偏向動作のための電圧1602が印加される場合は、時刻Tα3において、トラップ準位充填用電圧Vfilledはoffされるが、偏向動作のための電圧Vactiveが印加される。このときは、トラップ準位には電子が略充填されているので、偏向動作のための電圧1602において偏向角θを実現することができる。 When the voltage 1602 for the deflection operation is applied, the trap level filling voltage V filled is turned off at the time Tα3 , but the voltage V active for the deflection operation is applied. At this time, the electrons in the trap levels is substantially filled, it is possible to realize a deflection angle theta a in voltage 1602 for deflecting operation.

さらに、偏向動作のための電圧1603が印加される場合は、トラップ準位充填用電圧Vfilledは印加されていないが、前回のトラップ準位充填用電圧のoff時から所定の経過時間内であるので、トラップ準位からは多少は電子が再放出されているが、実現したい偏向角θから許容範囲の偏向角を実現できるほどの電子はトラップ準位に充填されている。従って、この場合においても、偏向動作のための電圧1603の印加時において、トラップ準位には十分な電子が充填されており、偏向角θとθとの間の偏向角を実現することができる。そして、偏向動作のための電圧1603により空のトラップ準位に電子が充填されて偏向角θを実現することができる。 Further, when the voltage 1603 for the deflection operation is applied, the trap level filling voltage V filled is not applied, but is within a predetermined elapsed time from the time when the previous trap level filling voltage is turned off. since, although some are electrons are re-emitted from the trap level of electrons enough to achieve a deflection angle of the allowable range of deflection angles theta a to be realized is filled in the trap level. Accordingly, even in this case, when the voltage 1603 for the deflection operation is applied, the trap level is sufficiently filled with electrons, and a deflection angle between the deflection angles θ e and θ a is realized. Can do. Then, electrons empty trap level by the voltage 1603 for deflecting operation can be realized deflection angle theta a filled.

このように本実施形態では、トラップ準位充填用電圧といった、電圧VTFL以上の所定の電圧を印加した後の所定の経過時間後にトラップ準位充填用電圧を印加するようにしているので、偏向動作の指示がいつ入力されても、常に電気光学結晶内のトラップ準位への電子の充填を、許容範囲内の偏向角を実現できるような状態にしておくことができる。 As described above, in this embodiment, the trap level filling voltage is applied after a predetermined elapsed time after applying a predetermined voltage equal to or higher than the voltage V TFL such as the trap level filling voltage. Whenever an operation instruction is input, the trap level in the electro-optic crystal can be always filled with electrons so that a deflection angle within an allowable range can be realized.

なお、本実施形態では、上述のように、偏向動作の指示の如何に依らず、許容範囲内の偏向角を実現可能にすることが重要である。よって、前回のトラップ準位充填用電圧の印加終了後から所定の経過時間経過後、あるいは経過する前に次のトラップ準位充填用電圧をかける形態ばかりではなく、最初に印加したトラップ準位充填用電圧をバイアスとして常に印加するようにしても良い。この場合は、CPU21は、光偏向器10の電源が投入されると、トラップ準位充填用電圧をバイアスとして正極12および負極13に印加するように制御するようにすれば良い。あるいは、トラップ準位充填用電圧をバイアスとして印加させる指示に関するユーザ入力に応じて、一度印加されたトラップ準位充填用電圧をバイアスとしてかけ続けるようにしても良い。上記バイアスとして印加されたトラップ準位充填用電圧の終了は、終了に関するユーザ入力に応じて行っても良いし、電源オフ時に終了するようにしても良い。   In the present embodiment, as described above, it is important to be able to realize a deflection angle within an allowable range regardless of the instruction of the deflection operation. Therefore, the trap level filling applied first is not limited to the mode in which the next trap level filling voltage is applied after the elapse of the predetermined elapsed time from the end of the previous trap level filling voltage application or before the elapsed time. The working voltage may be always applied as a bias. In this case, when the power of the optical deflector 10 is turned on, the CPU 21 may control so that the trap level filling voltage is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 as a bias. Alternatively, the trap level filling voltage once applied may be continuously applied as a bias in response to a user input related to an instruction to apply the trap level filling voltage as a bias. The termination of the trap level filling voltage applied as the bias may be performed according to a user input related to the termination, or may be terminated when the power is turned off.

さて、本実施形態では、前回のトラップ準位充填用電圧の印加終了時から所定の経過時間が経過する前に今回のトラップ準位充填用電圧を印加することが本質ではなく、いつ偏向動作が行われても、電気光学結晶のトラップ準位に少なくとも、許容範囲内の偏向角を実現できるほどに電子を充填しておくことが本質である。   In the present embodiment, it is not essential to apply the current trap level filling voltage before the predetermined elapsed time has elapsed since the end of the previous trap level filling voltage application. Even if it is carried out, it is essential to fill the trap level of the electro-optic crystal with electrons so that at least a deflection angle within an allowable range can be realized.

本実施形態では、偏向動作のための電圧が常にVTFL以上の電圧であれば、該偏向動作のための電圧の印加終了後において、電気光学結晶11のトラップ準位への電子充填状態は、許容範囲内の偏向角を少なくとも実現できる状態となる。よって、本実施形態では、偏向動作のための電圧が常にVTFL以上である場合、上記偏向動作のための電圧印加終了後から所定の経過時間が経過する前にトラップ準位充填用電圧を印加するようにしても良い。 In the present embodiment, if the voltage for the deflection operation is always equal to or higher than V TFL , after the application of the voltage for the deflection operation is completed, the electron filling state in the trap level of the electro-optic crystal 11 is At least a deflection angle within an allowable range can be realized. Therefore, in this embodiment, when the voltage for the deflection operation is always equal to or higher than V TFL , the trap level filling voltage is applied before a predetermined elapsed time has elapsed after the voltage application for the deflection operation is completed. You may make it do.

この場合、ステップ1103や1108において、CPU21は、現在のタイマに計測された時間をリセットして、偏向動作のための電圧の印加終了後からの経過時間の計測を開始する。この場合、偏向動作のための電圧およびトラップ準位充填用電圧の双方がVTFL以上の所定の電圧となり、ステップ1107、1110では、CPU21が、タイマを参照して、前回の偏向動作のための電圧の印加終了後からの経過時間を取得し、該経過時間が所定の経過時間を経過しているか否かの判断を行うようにすれば良い。 In this case, in steps 1103 and 1108, the CPU 21 resets the time measured by the current timer, and starts measuring the elapsed time after the application of the voltage for the deflection operation is completed. In this case, both the voltage for the deflection operation and the trap level filling voltage become predetermined voltages equal to or higher than V TFL , and in steps 1107 and 1110, the CPU 21 refers to the timer to perform the previous deflection operation. What is necessary is just to acquire the elapsed time from the end of voltage application and determine whether or not the elapsed time has passed a predetermined elapsed time.

(第3の実施形態)
第1および第2の実施形態では、VTFL以上の所定の電圧を印加する時間を、TfilledやTcompとしているが、これら時間に限定されない。本発明では、偏向のための電圧印加時に、トラップ準位への電子の捕獲状態(充填状態)を所望の状態に準備できていれば良い。すなわち、偏向のための電圧印加に先立って上記所望の状態を形成できていれば良く、トラップ準位充填用電圧を印加する時間を、TfilledやTcomp以上としても良いのである。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, the time for applying a predetermined voltage equal to or higher than V TFL is T filled or T comp , but is not limited to these times. In the present invention, it is sufficient that the trapping state (filling state) of electrons in the trap level is prepared in a desired state when a voltage for deflection is applied. That is, it is sufficient that the desired state can be formed prior to application of the voltage for deflection, and the time for applying the trap level filling voltage may be set to T filled or T comp or more.

また、前回のVTFL以上の所定の電圧(トラップ準位充填用電圧、または場合によっては偏向動作のための電圧)の印加から、今回のVTFL以上の所定の電圧の印加までの経過時間に応じて、トラップ準位充填用電圧の印加時間を決めても良い。上述したように、トラップ準位充填用電圧といった、VTFL以上の所定の電圧の印加終了からTdetrap経過した後は、トラップ準位への電子捕獲状態は初期状態に戻るので、許容範囲内の偏向角を実現するためには、VTFL以上の所定の電圧を少なくともTfilledやTcompだけ印加する必要がある。 In addition, in the elapsed time from application of a predetermined voltage (trap level filling voltage or voltage for deflection operation in some cases) higher than the previous V TFL to application of the predetermined voltage higher than the current V TFL Accordingly, the application time of the trap level filling voltage may be determined. As described above, after T detrap has elapsed since the application of a predetermined voltage equal to or higher than V TFL , such as a trap level filling voltage, the electron trapping state at the trap level returns to the initial state. In order to realize the deflection angle, it is necessary to apply a predetermined voltage equal to or higher than V TFL by at least T filled and T comp .

しかしながら、VTFL以上の所定の電圧の、前回の印加から今回の印加までの経過時間がTdetrap以内である場合、初期状態よりも多くの電子がトラップ準位に充填されていることになる。従って、この場合、所望の電子の充填状態を形成する目的で印加する、VTFL以上の所定の電圧を印加する時間は、TfilledやTcompよりも短くても良いことになる。すなわち、VTFL以上の所定の電圧の、前回の印加から今回の印加までの経過時間に応じて、トラップ準位の電子捕獲状態は変化しているので、上記経過時間と、許容範囲内の偏向角を実現するのに少なくとも必要な、トラップ準位充填用電圧の印加時間との関係を求めておけば、該関係を用いて上記経過時間に応じた印加時間を決定することができる。 However, when the elapsed time from the previous application to the current application of a predetermined voltage equal to or higher than V TFL is within T detrap , more electrons are filled in the trap level than in the initial state. Therefore, in this case, the time for applying a predetermined voltage equal to or higher than V TFL applied for the purpose of forming a desired electron filling state may be shorter than T filled or T comp . That is, the trapped state electron capture state changes according to the elapsed time from the previous application to the current application of a predetermined voltage equal to or higher than V TFL. If the relationship with the application time of the trap level filling voltage, which is at least necessary for realizing the angle, is obtained, the application time corresponding to the elapsed time can be determined using the relationship.

図15は、前回のトラップ準位充填用電圧をoffしてからTdetrap経過する前に次のトラップ準位充填用電圧を印加する場合を説明するための図である。図15において、時刻Tc1は、前回のトラップ準位充填用電圧をoffした時刻であり、時刻Tc2は、時刻Tc1からTdetrap経過後の時刻である。 FIG. 15 is a diagram for explaining a case where the next trap level filling voltage is applied before T detrap elapses after the previous trap level filling voltage is turned off. In FIG. 15, time T c1 is the time when the previous trap level filling voltage is turned off, and time T c2 is the time after T detrap has elapsed from time T c1 .

上述のように、時刻Tc1と時刻Tc2との間の時刻においては、電気光学結晶11のトラップ準位には初期状態よりも多くの電子が充填されていることになる。従って、トラップ準位充填用電圧を印加してからトラップ準位が略充填されるまでの経過時間T’filledは、Tfilledよりも小さくなる。よって、時刻Tc1と時刻Tc2との間の時刻Tc3において次のトラップ準位充填用電圧を印加することにより、T’filledを小さくすることができる。 As described above, at the time between time T c1 and time T c2 , the trap level of the electro-optic crystal 11 is filled with more electrons than in the initial state. Therefore, the elapsed time T ′ filled from when the trap level filling voltage is applied until the trap level is substantially filled is smaller than T filled . Therefore, T ′ filled can be reduced by applying the next trap level filling voltage at time T c3 between time T c1 and time T c2 .

よって、本実施形態では、上記経過時間と、許容範囲内の偏向角を実現するのに少なくとも必要な、トラップ準位充填用電圧の印加時間との関係を実験により求めて、上記経過時間と上記印加時間とをプロットし、該プロットした結果をテーブルとしてRAM23に保持しておく。そして、ステップ1003、ステップ1006、ステップ1105において、CPU21は、前回のVTFL以上の所定の電圧の印加終了時からの経過時間がTdetrap未満か否かを判断し、Tdetrap以上であると判断する場合は、第1および第2の実施形態にて説明したように処理する。 Therefore, in the present embodiment, the relationship between the elapsed time and the application time of the trap level filling voltage that is at least necessary to realize the deflection angle within the allowable range is obtained by experiments, and the elapsed time and the above The application time is plotted, and the plotted result is stored in the RAM 23 as a table. In step 1003, step 1006, and step 1105, the CPU 21 determines whether or not the elapsed time from the end of application of the predetermined voltage equal to or higher than the previous V TFL is less than T detrap and determines that it is equal to or higher than T detrap. If so, the processing is performed as described in the first and second embodiments.

一方、Tdetrap未満であると判断する場合は、CPU21は、上記テーブルを参照して、前回のVTFL以上の所定の電圧の印加終了時からの経過時間に応じた、トラップ準位充填用電圧の印加時間を抽出し、該抽出した印加時間でトラップ準位充填用電圧を印加するようにすれば良い。 On the other hand, when determining that it is less than T detrap , the CPU 21 refers to the above table, and trap level filling voltage according to the elapsed time from the end of application of a predetermined voltage equal to or higher than the previous V TFL. And the trap level filling voltage may be applied during the extracted application time.

このように、本発明で重要なことは、光偏向器を制御するための制御部が行う制御により、偏向動作のための電圧の印加に先立ってトラップ準位充填用電圧を印加することによって、偏向動作のための電圧印加時において、少なくとも、許容される範囲内の偏向角を実現するのに必要なトラップ準位への電子の充填を完了しておくことである。該完了状態を実現するために、例えば、第1〜第3の実施形態にて説明したような時間でトラップ準位充填用電圧を印加するのである。   Thus, what is important in the present invention is that by applying the trap level filling voltage prior to the application of the voltage for the deflection operation by the control performed by the control unit for controlling the optical deflector, At the time of applying a voltage for the deflection operation, at least the filling of electrons into the trap level necessary to realize a deflection angle within an allowable range is completed. In order to realize the completion state, for example, the trap level filling voltage is applied at the time described in the first to third embodiments.

(第4の実施形態)
第1〜第3の実施形態では、光偏向器10の一例として、直流電源を用いる形態について説明したが、交流電源を用いても良い。
図12(a)〜(d)は、本実施形態に係る、交流電圧を印加した場合の、偏向角と時間との関係を示す図である。
図12(a)は、±Vの振幅を持つ矩形波電圧(印加電圧周期Tperiod<2Tfilled)を印加した場合の電圧の時間変化を示す図であり、図12(c)は、±Vの振幅を持つ矩形波電圧(印加電圧周期Tperiod>2Tfilled)を印加した場合の電圧の時間変化を示す図である。また、図12(b)は、印加電圧が図12(a)に示すように時間変化する場合の、偏向角の経時変化を示す図であり、図12(d)は、印加電圧が図12(c)に示すように時間変化する場合の、偏向角の経時変化を示す図である。
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, the DC power source is used as an example of the optical deflector 10, but an AC power source may be used.
12A to 12D are diagrams showing the relationship between the deflection angle and time when an AC voltage is applied according to the present embodiment.
FIG. 12A is a diagram showing the time change of voltage when a rectangular wave voltage having an amplitude of ± V 0 (applied voltage period T period <2T filled ) is applied, and FIG. it is a graph showing a temporal change of the voltage in the case of applying a rectangular wave voltage (the applied voltage period T period> 2T filled) with an amplitude of V 0. FIG. 12B is a diagram showing the change over time in the deflection angle when the applied voltage changes with time as shown in FIG. 12A. FIG. 12D shows the applied voltage in FIG. It is a figure which shows a time-dependent change of a deflection angle in the case of changing over time as shown in (c).

(その他の実施形態)
上述した本発明の一実施形態は、複数の装置(例えばコンピュータ、スキャナ、プリンタ、分光器、ディスプレイなど)を含むシステムに適用することも、単独の装置(スキャナ、プリンタ、分光器、ディスプレイなど)に適用することも可能である。
(Other embodiments)
The above-described embodiment of the present invention can be applied to a system including a plurality of devices (for example, a computer, a scanner, a printer, a spectrometer, a display, etc.), or a single device (a scanner, a printer, a spectrometer, a display, etc.). It is also possible to apply to.

また、上述の実施形態の機能を実現するように各構成を動作させるプログラムを記憶媒体に記憶させ、該記憶媒体に記憶されたプログラムをコードとして読み出し、コンピュータにおいて実行する制御方法も上述の実施形態の範疇に含まれる。即ちコンピュータが読み取り可能な記憶媒体も本発明の範囲に含まれる。また、前述のコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体はもちろんそのコンピュータプログラム自体も上述の実施形態に含まれる。   Also, a control method for storing a program for operating each component so as to realize the functions of the above-described embodiment in a storage medium, reading the program stored in the storage medium as a code, and executing the program on a computer is also provided in the above-described embodiment. Included in the category. That is, a computer-readable storage medium is also included in the scope of the present invention. In addition to the storage medium storing the computer program, the computer program itself is included in the above-described embodiment.

本発明の一実施形態に係る、電気光学結晶を用いた光偏向器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical deflector using the electro-optic crystal based on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る、光偏向器を制御する制御部の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the control part which controls an optical deflector based on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る、電気光学結晶内部や、電気光学結晶と電極との界面にトラップ準位が存在することを説明するためのエネルギーバンド図である。It is an energy band figure for demonstrating that a trap level exists in the inside of an electro-optic crystal and the interface of an electro-optic crystal and an electrode based on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る、電極への電圧印加により電極から電気光学結晶へと電子が注入された際に、電子がトラップ準位に充填される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an electron is filled to a trap level when an electron is injected into an electro-optic crystal from the electrode by the voltage application to an electrode based on one Embodiment of this invention. (a)は、電極に挟まれた電気光学結晶において、該電極に電圧を印加してTfilled経過後の電気光学結晶中の位置と電子密度との関係を示す図であり、(b)は、電極に挟まれた電気光学結晶において、該電極に電圧を印加してTfilled経過後の電気光学結晶中の位置と電界の大きさとの関係を示す図である。(A) is the figure which shows the relationship between the position in the electro-optic crystal after applying T to the electro-optic crystal sandwiched between the electrodes and T filled and the electron density, and (b) FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the position in the electro-optic crystal and the magnitude of the electric field after T filled after applying voltage to the electrode in the electro-optic crystal sandwiched between the electrodes. (a)は、電気光学結晶に形成された電極に対して印加した電圧の時間変化を示す図であり、(b)は、上記電極への印加電圧が(a)に示すように時間変化する場合の、偏向角の経時変化を示す図である。(A) is a figure which shows the time change of the voltage applied with respect to the electrode formed in the electro-optic crystal, (b) is a time change as the applied voltage to the said electrode shows to (a). It is a figure which shows the time-dependent change of a deflection angle in a case. 本発明の一実施形態に係る、電気光学結晶への電圧印加停止直後のエネルギーバンド図である。It is an energy band figure just after the voltage application stop to the electro-optic crystal concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る、電気光学結晶への電圧印加停止後からTdetrap経過後のエネルギーバンド図である。It is an energy band figure after T detrap progress after the voltage application stop to an electro-optic crystal concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る、電圧VTFLの求め方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to obtain | require voltage VTFL based on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る、光偏向の制御に対するフローチャートである。6 is a flowchart for controlling light deflection according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る、光偏向の制御に対するフローチャートである。6 is a flowchart for controlling light deflection according to an embodiment of the present invention. (a)〜(d)は、本発明の一実施形態に係る、交流電圧を印加した場合の、偏向角と時間との関係を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the relationship between a deflection angle and time at the time of applying the alternating voltage based on one Embodiment of this invention. 図10に示す光偏向の制御時の、偏向角の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of a deflection angle at the time of control of the optical deflection shown in FIG. (a)は、偏向動作のための電圧を印加しない時のトラップ準位充填用電圧の時間依存性を示す図であり、(b)は、(a)に示すタイミングでトラップ準位充填用電圧を印加する際の実現される偏向角の時間依存性を示す図である。(A) is a figure which shows the time dependence of the voltage for trap level filling when the voltage for deflection | deviation operation is not applied, (b) is a voltage for trap level filling at the timing shown to (a). It is a figure which shows the time dependence of the deflection angle implement | achieved at the time of applying. (a)は、偏向動作のための電圧を印加する時(偏向動作のための電圧がトラップ準位充填用電圧よりも大きい場合)の印加電圧の時間依存性を示す図であり、(b)は、(a)に示すタイミングで電圧を印加する際に実現される偏向角の時間依存性を示す図である。(A) is a figure which shows the time dependence of the applied voltage at the time of applying the voltage for a deflection operation (when the voltage for a deflection operation is larger than the voltage for trap level filling), (b) These are figures which show the time dependence of the deflection angle implement | achieved when applying a voltage at the timing shown to (a). (a)は、偏向動作のための電圧を印加する時(偏向動作のための電圧がトラップ準位充填用電圧よりも小さい場合)の印加電圧の時間依存性を示す図であり、(b)は、(a)に示すタイミングで電圧を印加する際に実現される偏向角の時間依存性を示す図である。(A) is a figure which shows the time dependence of the applied voltage at the time of applying the voltage for a deflection operation (when the voltage for a deflection operation is smaller than the voltage for trap level filling), (b) These are figures which show the time dependence of the deflection angle implement | achieved when applying a voltage at the timing shown to (a). 本発明の一実施形態に係る、前回のトラップ準位充填用電圧をoffしてからTdetrap経過する前に次のトラップ準位充填用電圧を印加する場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the next trap level filling voltage is applied before T detrap passes after turning off the last trap level filling voltage according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 光偏向器
11 電気光学結晶
12 正極
13 負極
14 直流電源
20 制御部
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 入力操作部
25 駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical deflector 11 Electro-optic crystal 12 Positive electrode 13 Negative electrode 14 DC power supply 20 Control part 21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 Input operation unit 25 Drive circuit

Claims (10)

電気光学効果を有する電気光学結晶であって、電圧を印加することにより内部に空間電荷が生じ、電界の大きさの傾斜が発生する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶の第1の面に配置された第1の電極と、
前記電気光学結晶の第1の面と対向する第2の面に配置された第2の電極とを備えた光偏向器の動作を制御する光偏向器制御装置であって、
前記光偏向器の動作のための第1の電圧を前記第1の電極および前記第2の電極の間に印加させる第1の電圧印加動作、前記第1の電圧印加時に偏向角が時間軸に対して一定となるように第2の電圧を前記第1の電極および前記第2の電極の間に印加させる第2の電圧印加動作とを制御する電圧印加手段と
を備えることを特徴とする光偏向器制御装置。
An electro-optic crystal having an electro-optic effect, wherein a space charge is generated inside by applying a voltage, and a gradient of the magnitude of an electric field is generated; and
A first electrode disposed on a first surface of the electro-optic crystal;
An optical deflector control device for controlling an operation of an optical deflector comprising a second electrode disposed on a second surface facing the first surface of the electro-optic crystal,
First a first voltage application operation of which is applied between the first electrode and the second electrode a voltage, deflection angle time before SL when the first voltage applied for operation of the optical deflector Voltage application means for controlling a second voltage application operation in which a second voltage is applied between the first electrode and the second electrode so as to be constant with respect to the axis. Optical deflector control device.
前記第1の電圧を印加するタイミングを取得するタイミング取得手段をさらに備え、
前記第2の電圧印加手段は、前記タイミング取得手段にて取得されたタイミングの前に前記第2の電圧を印加させることを特徴とする請求項1に記載の光偏向器制御装置。
Timing acquisition means for acquiring the timing of applying the first voltage;
The optical deflector control device according to claim 1, wherein the second voltage application unit applies the second voltage before the timing acquired by the timing acquisition unit.
前記第2の電圧印加手段は、前記第2の電圧の前回の印加終了後から所定の経過時間が経過すると、今回の前記第2の電圧の印加を行わせることを特徴とする請求項1に記載の光偏向器制御装置。   2. The second voltage application unit is configured to apply the current second voltage when a predetermined elapsed time has elapsed from the end of the previous application of the second voltage. The optical deflector control device described. 前記第1の電圧は、前記第2の電圧以上の電圧であり、
前記光偏向器の動作の際は、前記第1の電極および第2の電極には、前記第2の電圧以上の電圧である第1の電圧が常に印加されており、
前記第2の電圧印加手段は、前記第1の電圧および前記第2の電圧のいずれか一方の印加終了後から所定の経過時間が経過すると、前記第2の電圧を印加させることを特徴とする請求項1に記載の光偏向器制御装置。
The first voltage is equal to or higher than the second voltage;
During the operation of the optical deflector, a first voltage that is equal to or higher than the second voltage is always applied to the first electrode and the second electrode,
The second voltage applying unit applies the second voltage when a predetermined elapsed time has elapsed since the end of applying either the first voltage or the second voltage. The optical deflector control device according to claim 1.
前記第2の電圧印加手段は、最初に印加された第2の電圧をバイアスとしてかけ続けるように制御することを特徴とする請求項1に記載の光偏向器制御装置。   2. The optical deflector control device according to claim 1, wherein the second voltage application unit performs control so as to continuously apply the second voltage applied first as a bias. 3. 電気光学効果を有する電気光学結晶であって、電圧を印加することにより内部に空間電荷が生じ、電界の大きさの傾斜が発生する電気光学結晶と、
前記電気光学結晶の第1の面に配置された第1の電極と、
前記電気光学結晶の第1の面と対向する第2の面に配置された第2の電極とを備えた光偏向器の動作を制御する光偏向器制御方法であって、
前記光偏向器の動作のための第1の電圧を前記第1の電極および前記第2の電極の間に印加する第1の電圧印加工程と、
前記第1の電圧印加時に偏向角が時間軸に対して一定となるように第2の電圧を前記第1の電極および前記第2の電極の間に印加させる第2の電圧印加工程と
を有することを特徴とする光偏向器制御方法。
An electro-optic crystal having an electro-optic effect, wherein a space charge is generated inside by applying a voltage, and a gradient of the magnitude of an electric field is generated; and
A first electrode disposed on a first surface of the electro-optic crystal;
An optical deflector control method for controlling an operation of an optical deflector including a second electrode disposed on a second surface opposite to the first surface of the electro-optic crystal,
Applying a first voltage for operation of the optical deflector between the first electrode and the second electrode ; and
And a second voltage applying step of applying a second voltage between the first electrode and the second electrode so that a deflection angle is constant with respect to the time axis when the first voltage is applied. An optical deflector control method.
前記第1の電圧を印加するタイミングを取得するタイミング取得工程をさらに有し、
前記第2の電圧印加工程は、前記タイミング取得工程にて取得されたタイミングの前に前記第2の電圧を印加することを特徴とする請求項6に記載の光偏向器制御方法。
A timing acquisition step of acquiring a timing of applying the first voltage;
The optical deflector control method according to claim 6, wherein the second voltage application step applies the second voltage before the timing acquired in the timing acquisition step.
前記第2の電圧印加工程は、前記第2の電圧の前回の印加終了後から所定の経過時間が経過すると、今回の前記第2の電圧の印加を行わせることを特徴とする請求項6に記載の光偏向器制御方法。   7. The second voltage application step, when a predetermined elapsed time has elapsed since the end of the previous application of the second voltage, the application of the second voltage this time is performed. The optical deflector control method described. 前記第1の電圧は、前記第2の電圧以上の電圧であり、
前記光偏向器の動作の際は、前記第1の電極および第2の電極には、前記第2の電圧以上の電圧である第1の電圧が常に印加されており、
前記第2の電圧印加工程は、前記第1の電圧および前記第2の電圧のいずれか一方の印加終了後から所定の経過時間が経過すると、前記第2の電圧を印加することを特徴とする請求項6に記載の光偏向器制御方法。
The first voltage is equal to or higher than the second voltage;
During the operation of the optical deflector, a first voltage that is equal to or higher than the second voltage is always applied to the first electrode and the second electrode,
In the second voltage application step, the second voltage is applied when a predetermined elapsed time has elapsed since the end of the application of either the first voltage or the second voltage. The optical deflector control method according to claim 6.
前記第2の電圧印加工程は、最初に印加された第2の電圧をバイアスとしてかけ続けるように制御することを特徴とする請求項6に記載の光偏向器制御方法。   The optical deflector control method according to claim 6, wherein the second voltage applying step controls the second voltage applied first as a bias.
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