JPH01310327A - 光偏向装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、音響光学媒質に音響波を発生させ、この音響
波の回折作用によって光ビームを偏向させるようにした
光偏向装置、特に詳細には光ビームを２つの音響波によ
って２回偏向させることにより、広偏向角範囲が得られ
るようにした光偏向装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、音響波が伝播可能な音響光学媒質に光ビーム
を入射させ、この音響光学媒質内を進行する光ビームと
交わる方向に音響波を発生させて該音響波によって光ビ
ームをブラッグ回折させ、そして上記音響波の周波数を
連続的に変化させることにより光ビームの回折角（偏向
角）を連続的に変化させるようにした音響光学光偏向器
（ＡＯＤ　：　Ａｃｏｕｓｔｏ　　０ｐｔｉｃ　　Ｄｅ
ｆｌｅｃｔｏｒ）が公知となっている。このような光偏
向器は、例えばガルバノメータミラーやポリゴンミラー
等の機械式光偏向器に比べると、小形軽量化が可能で、
また機械的動作部分を持たないので信頼性も高い、とい
った特長を有している。

（発明が解決しようとする課題） ところが上述のような光偏向器には、偏向角を大きくと
ることが困難であるという問題がある。

つまりこの光偏向器においては、光偏向角は音響波の周
波数にほぼ比例するので、大きな偏向角を得ようとすれ
ば必然的に音響波の周波数を極めて高い値まで変化させ
ることが必要となる。またこのように音響波の周波数を
広い帯域に亘って変化させるのみならず、ブラッグ条件
を満たすために、音響波の進行方向を連続的に大きく変
化（ステアリング）させて光ビームの音響波への入射角
を制御する必要がある。

上記のような要求に応えるには、音響波周波数や進行方
向の可変域が極めて広い高価なトランスデユーサやドラ
イバーが必要となり、装置のコストアップを招く。

また従来のＡＯＤにおいては、そこに平行ビームを入射
させて偏向させると、偏向後の光ビームが平行ビームで
はなくなってしまうという問題も認められていた。以下
、このことを詳しく説明する。前述のように音響波の周
波数を連続的に変化させると、第４図に示すようにある
ビーム幅りを有する光ビーム５０内において、音響波５
１の波長がビーム幅方向に亘って一定ではなくなる。つ
まり第４図（１）の例では、図中上側の光ビーム端部に
おいて音響波波長が最小となり、下側に行くにつれて音
響波波長が大きくなっている。第４図（′２Ｊの例では
その反対である。この音響波５１によって回折する光ビ
ーム５０の回折角は、音響波５１の波数ベクトルが大で
あるほど大きくなり、そして音響波５１の波数ベクトル
の大きさをｌ　ＩＫ　ｌとすると、１１に＋−２π／Ａ
　　　（Ａは音響波の波長）であるから、音響波の波長
へが小さいほど光ビームの回折角は大きくなる。したが
って第４図（１）の例では回折した光ビーム５０が収束
し、第４図（２）の例では回折した光ビーム５０が発散
するようになる。

上記のことは、音響波によるシリンドリカルレンズ効果
（特に静的シリンドリカルレンズ効果）と称されるが、
さらに別の要因によるレンズ効果も存在する。つまり音
響光学媒質において周波数が連続的に変化する音響波を
発生させる手段としては通常、圧電素子等からなるトラ
ンスデユーサと、このトランスデユーサに周波数掃引さ
れた交番電圧を印加する電圧制御発振器（ＶＣＯ：　Ｖ
ｏｌｔａｇｅ　　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　０ｓｃｉｌｌ
ａｔｏｒ　）および高周波アンプ等から構成されるが、
このｖＣｏの入力電圧対出力周波数特性は完全に線形と
はなり得ないので、音響波の周波数変化特性が非線形に
なってしまう。光ビームの回折角は、この非線形性にも
起因してその幅方向に亘って変動するので、それにより
シリンドリカルレンズ効果が生じる。このレンズ効果は
一般に動的シリンドリカルレンズ効果と称され、前述の
静的シリンドリカルレンズ効果と比べれば局部的なもの
で、偏向後の光ビームにはこれら両シリンドリカルレン
ズ効果が重畳した形で表われる。

以上述べたような音響波によるシリンドリカルレンズ効
果が生じると、偏向させた光ビームが収束ビームあるい
は発散ビームとなってしまうので、従来よりこのような
レンズ効果を補正する方法が種々提案されている。

そのような方法の１つは、回折、偏向後の光ビームを補
正レンズに通して光学的に補正するものであるが、この
場合は、光ビームの偏向速度に合わせて補正レンズが設
計されるので、偏向速度を変更することができないとい
う問題がある。またこの場合は、前述した動的シリンド
リカルレンズ効果をも補正可能に補正レンズを設計する
ことは、極めて困難である。

また、上記の動的シリンドリカルレンズ効果を電気的に
補正する方法も考えられている。この方法は、前述した
ｖＣＯの入力電圧対出力周波数特性の非線形性を予め調
べておき、この非線形性と打ち消し合うような特性をｖ
ＣＯへの入力電圧信号に付与するというものである。し
かしこの電気的補正を行なう回路は高価であるのので、
このような補正を行なえば光偏向装置の大幅なコストア
ップを招く。

そこで本発明は、音響波の周波数を著しく高く設定しな
くても広偏向角範囲が得られ、そして簡単な構成で前述
したシリンドリカルレンズ効果を補正することができ、
その上偏向速度を可変とすることもできる光偏向装置を
提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の光偏向装置は、前述のように音響波が伝播可能
な音響光学媒質に光ビームを通過させ、この光ビームを
音響波によって回折、偏向させるようにした光偏向装置
において、 上記光ビームの光路に交わる方向に進行して該光ビーム
を回折、偏向させる第１の音響波を音響光学媒質におい
て発生させる第１の音響波発生手段と、 上記のように回折された光ビームの光路に交わる方向に
進行して該光ビームを、上記回折による偏向をさらに増
幅させる方向に回折、偏向させる第２の音響波を上記音
響光学媒質において発生させる第２の音響波発生手段と
を設け、 そしてこれら第１、第２の音響波発生手段を、第１の音
響波によって回折される前、後の光ビームの波数ベクト
ルをそれぞれに１　、　ｕｃ２、第２の音響波によって
回折された光ビームの波数ベクトルをｌｋ３、第１、第
２の音響波の波数ベクトルをＩＫｌ、ＩＫ２としたとき
、 なる条件を満たしながらそれぞれ第１、第２の音響波の
周波数および進行方向を連続的に変化させるように形成
したことを特徴とするものである。

また本発明の別の光偏向装置は、第１の音響波と第２の
音響波をそれぞれ別の音響光学媒質において発生させ、
第１の音響光学媒質内で回折された光ビームをこの音響
光学媒質から出射させて第２の音響光学媒質内に入射さ
せ、そこで第２の音響波によって再度回折、偏向させる
ようにしたものであり、この場合第１、第２の音響波発
生手段は、第１の音響波によって回折される前、後の光
ビームの波数ベクトルをそれぞれｌｋｌ、ｔ１ｃ２、第
２の音響光学媒質内に入射して第２の音響波によって回
折される前の光ビームの波数ベクトルをｌｋ２’、第２
の音響波によって回折された光ビームの波数ベクトルを
ｌｋｌ、第１、第２の音響波の波数ベクトルをＩＫ、、
ＩＫ２としたとき、なる条件を満たしながらそれぞれ第
１、第２の音響波の周波数および進行方向を連続的に変
化させるように形成される。

上記のような第１、第２の音響波発生手段は、例えば音
響光学媒質中の光ビームの進行方向に沿って複数の圧電
素子が並設されてなるフェイズドアレイ形トランスデユ
ーサと、上記複数の圧電素子に、それらの並び順に順次
位相をずらした上で、周波数が連続的に変化する交番電
圧を印加するドライバーとの組合せ等によって形成する
ことができる。

また本発明は、上記のように音響光学媒質を１つあるい
は２つ備える光偏向装置において前記シリンドリカルレ
ンズ効果を補正することを目的として、第１、第２の音
響波発生手段を、その音響波発生部分が光ビームをはさ
んで互いに反対側に配置した光偏向装置を提供するもの
である。

（作　　用） 上記の構成においては、第１の音響波によって偏向され
た光ビームが第２の音響波よって再度偏向されるから、
第１、第２の音響波それぞれの周波数帯域をさほど広く
設定しなくても、全体として広偏向角範囲が得られるよ
うになる。

そして２つの音響波発生部分が光ビームをはさんで互い
に反対側に配置されていれば、前記のシリンドリカルレ
ンズ効果を簡単に補正できるようになる。以下、このこ
とを詳しく説明する。前述した（１）式あるいは（′２
Ｊ式を満足させるために、第１および第２の音響波の周
波数は、ともに次第に増大するか、あるいはともに次第
に低下するように制御されるので、第１および第２の音
響波発生手段の音響波発生部が光ビームをはさんで互い
に反対側に配置されていれば、これらの音響波のうちの
一方は前記第４図の（１）に示すように波長が変化する
ものとなり、他方は第４図の（２）に示すように波長が
変化するものとなる。つまり第１および第２の音響波の
一方は光ビームを収束させるシリンドリカルレンズ効果
を示し、他方は光ビームを発散させるシリンドリカルレ
ンズ効果を示すようになるので、それぞれの静的レンズ
効果が相殺されることになる。

第１および第２の音響波発生手段を、前述したようなフ
ェイズドアレイ形トランスデユーサと、このトランスデ
ユーサに周波数掃引した交番電圧を印加するドライバー
とから構成する場合は、両トランスデユーサを共通のド
ライバーによって駆動するのが好ましい。そうすれば、
両トランスデユーサから光ビームまでの距離等を適切に
定めることにより、第１の音響波の光ビーム幅方向に亘
る波長分布状態と、第２の音響波についてのそれとを、
光ビーム幅方向に関してほぼ正反対の関係にすることが
できる。そうなっていれば、前述した静的シリンドリカ
ルレンズ効果がほぼ完全に相殺されるようになり、２回
回折後の光ビームはほぼ完全な平行光となりうる。

また両トランスデユーサを共通のドライバーによって駆
動すれば、第１および第２の音響波による各動的シリン
ドリカルレンズ効果も、光ビーム幅方向に亘ってほぼ裏
返しの状態となり、この動的シリンドリカルレンズ効果
をも相殺できるようになる。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の第１実施例による光偏向装置１０を示
すものである。この光偏向装置１０は、第１のＡ　ＯＤ
　１１と第２のＡ　ＯＤ　１２と、走査結像レンズ１３
と、上記Ａ　ＯＤ　１１および１２に高周波の交番電圧
を印加する高周波アンプ１９と、上記電圧の周波数を連
続的に変化（掃引）させるＶＣＯ２０と、上記交番電圧
の位相をシフトさせる位相制御回路１８とを有している
。

第２図に詳しく示すように、上記第１のＡＯＤ１１、第
２のＡＯＤ１２は、例えばＰｂＭｏＯ４、Ｔｅ０１等の
共通の音響光学媒質３０と、該音響光学媒質３０の相対
向する端面にＬｉＮｂ０１等の圧電素子３１が複数並設
されてなるフェイズドアレイ形トランスデユーサ３２．
４２とから構成されている。

第１のＡ　ＯＤ　１１には４個の圧電素子３１が設けら
れ、一方第２のＡＯＤ１２には、取付はピッチを上記圧
電素子３１のそれの１／３にして、１２個の圧電素子４
１が設けられている。上述のフェイズドアレイ形トラン
スデユーサ３２．４２には、前述のようにして周波数掃
引された高周波の交番電圧が印加される。

それにより、音響光学媒質３０内を第１の音響波１５、
第２の音響波１Ｂが伝播する。

第１図に示すように、偏向される光ビームＬは、例えば
半導体レーザ等の光源２１から、第１のＡＯＤｌｌに向
けて射出される。この光ビームＬ（発散ビーム）は、コ
リメーターレンズ２２によって平行ビームＬ１とされた
上で音響光学媒質３０を通過する。この光ビームＬＨは
、第１の音響波１５との音響光学相互作用により、図示
のように回折（Ｂ　ｒａｇｇ回折）する。そして前述の
ように、フェイズドアレイ形トランスデユーサ３２に印
加される交番電圧の周波数が連続的に変化するので、第
１の音響波１５の周波数が連続的に変化する。周知のよ
うに、音響波１５によって回折した光ビームＬ２の偏向
角は音響波１５の周波数にほぼ比例するので、上記のよ
うに音響波１５の周波数が変化することにより、光ビー
ムＬ２は矢印Ａで示すように、連続的に偏向する。この
光ビームＬ２は次に第２のＡ　ＯＤ　１２によって同様
に偏向されるが、第２の音響波１Ｂも第１の音響波１５
と同様に周波数が連続的に変化するので、第２のＡ　Ｏ
Ｄ　１２を通過した後の光ビームＬ３は、矢印Ｂで示す
ように連続的に偏向する。

こうして第１および第２のＡＯＤＩＩ、１２によって偏
向された光ビームＬ３は、通常ｆθレンズからなる走査
結像レンズ１３に通され、平坦な被走査面１４上で収束
してこの面１４上を直線的に走査する。

次に光ビームＬ３の偏向角範囲Δδについて、第２図と
第５図を参照して説明する。なお第２図においては、最
大周波数の音響波１５．１Ｂ（波面をそれぞれ鎖線で示
す）と最小周波数の音響波１５．１Ｂ　（波面をそれぞ
れ破線で示す）に入射する光ビームの中心線のみを示し
、双方を上下に離して示しである。第１のＡＯＤＩＩの
４個の圧電素子３１に印加される交番電圧は、前記位相
制御回路１８の作用により、位相が順次πずつシフトし
たものとされる。それにより、ある一定の周波数の音響
波１５の実効的な波面は、第５図に鎖線Ｗで示すように
、圧電素子３１の並び方向に対して角度φをなす。これ
は第２の音響波１Ｂについても同様である。この角度φ
は、上記位相がπずつシフトしている場合には、音響波
速度をｖ１音響波周波数をｆ１圧電素子ピッチをＳとす
ると、 φ−５ｉｎ　−’　　（ｖ　／　２　ｆ　ｓ　）　　−
（３）となる。第２のＡ　ＯＤ　１２における上記圧電
素子ピッチＳは、第１のＡＯＤＩＩのそれの１／３であ
るから、同一周波数の音響波については、第２のＡＯＤ
１２における角度φは、第１のＡ　ＯＤ　１１のそれの
ほぼ３倍となる。なおＡＯＤＩＩと１２は、トランスデ
ユーサ３２．４２が互いに光ビームをはさんで反対側に
位置するように配されている。

本例においてトランスデユーサ３２．４２への印加電圧
周波数は、最大周波数ｆｚ−２ＧＨｚから最小周波数ｆ
ｌ−ＩＧＨｚまで掃引され、それにより音響波１５．１
６の周波数は２ＧＨｚからＩＧＨｚまで連続的に変化す
る。また上記（ａ式から明らかなように、音響波１５．
１６の波面の傾きφは、音響波周波数にほぼ比例する。

そして本実施例では、圧電素子ピッチＳを適当に設定す
ることにより、第１のＡＯＤＩＩにあっては音響波周波
数が２ＧＨｚ　％　Ｉ　Ｇ　Ｈｚのとき上記波面の傾き
φがそれぞれ６°、３°となり、一方第２のＡＯＤ１２
にあっては音響波周波数が２ＧＨｚ、ＩＧＨｚのとき上
記波面の傾きφがそれぞれ１ｇ’　、９’となるように
されている。また第１のＡ　ＯＤ　１１は、光ビームＬ
！の進行方向に対して圧電素子３１の並び方向が平行に
なるように、すなわち２ＧＨｚ、ＩＧＨｚの第１の音響
波１５の波面に対して光ビームＬ里がそれぞれ６°、３
″の角度をなすように配置されている。一方第２のＡ　
ＯＤ　１２も、光ビームＬ１の進行方向に対して圧電素
子４１の並び方向が平行になるように配置されているの
で、２ＧＨｚ、ＩＧＨｚの第２の音響波１Ｇに対して光
ビームＬ１はそれぞれ１８°、９″の角度をなす。

第１のＡ　ＯＤ　１１．第２のＡ　ＯＤ　１２において
それぞれ２ＧＨｚの音響波１５．１６が発せられたとき
の光ビームの回折状態は、第２図の■で示す状態となる
。つまりこの場合は、２ＧＨｚの音響波１５に対して光
ビームＬ１が入射角６″で入射し、この角度はブラッグ
条件を満足している。すなわち光ビームＬｌ、回折後の
光ビームＬ２の波数ベクトルをそれぞれｌｋｌ、１ｋｚ
１音響波１５の波数ベクトルをＩＫ、とすると、第３図
（１）に示すようにｌｋｌ　＋ｌＫ１−に！ となっている。つまり回折された光ビームＬ２の進行方
向は、ベクトルに２の向きとなる（偏向角−２θ−１２
”　）。またこのとき、２ＧＨｚの音響波１６に対する
光ビームＬ２の入射角も６ｍとなり、そして音響波１６
は音響波１５と同波長であるから、ブラッグ条件を満足
する。すなわち音響波１６による回折後の光ビームＬ３
の波数ベクトルをｌｋ３、音響波１６の波数ベクトルを
ＩＫ２とすると、第３図（１）に示すように １に２＋ｌＫ２−１に３ となっている。このとき光ビームＬ１に対する光ビーム
Ｌ、の偏向角をδ３とすると、δ３−２４゜である。

上記の状態から音響波１５．１６の周波数がＩＧＨｚま
で次第に下げられる。音響波１５．１６の各波数ベクト
ルＩＫ１、ＩＫ２の大きさ１ｌＫ１１、ｌＩＫ！＋は、
その波長を八とすると２π／Δであるから、結局音響波
１５．１６の周波数に比例する。したがって、音響波１
５．１［１の周波数がＩＧＨｚのとき、音響波１５．１
８の波数ベクトル”１、ＩＫ２の大きさは、周波数が２
ＧＨｚのときの１／２となる。またこの場合の音響波１
５、音響波１Ｂの進行方向つまり波数ベクトルｌＫ１、
ｌＫ２の向きは、ＩＧＨｚの音響波１５．１６の波面が
２ＧＨｚの音響波１５．　ｔｅの波面に対してそれぞれ
３＠、９″傾くから、２ＧＨｚの音響波１５．１８の波
数ベクトルＩＫ１、ＩＫｚの向きから各々３°、９＠変
化する。また、第３図（１）においてａ＝ｂであるから
結局、音響波１５．１６の周波数がＩＧＨｚ場合の波数
ベクトルＩＫ、　、　ＩＫ２は、第３図（２に示すもの
となる。そしてこのときの光ビームＬ！に対する光ビー
ムＬ３の偏向角をδ２とすると、δＺ−１２”である。

以上説明した通り、音響波１５．１６の周波数がＩＧＨ
ｚである場合も、前述の（１）式、つまりｌｋｌ　＋Ｉ
Ｋ１−に２ １ｋ２＋ｌＫ！　−１に３ の関係が成立している。

そして波数ベクトルｌｋ１の大きさ１ｌｋｓｌは、光ビ
ームＬｌの波長をλとするとｎ・２π／λ（ｎは屈折率
）であり、この波長は光ビームＬ２、Ｌ３についても同
じであるから、結局常に１Ｌｋｌ　　ｌ−１１ｋｚ　　
ｌ””１ｌｋ３　ｌである。一方音響波１５の波数ベク
トルｌＫ１の大きさ１ｌＫ４１はその波長をＡとすると
２π／Ａで、この波長は常に音響波１６の波長と等しい
から１１に１１−　ｌ　ＩＫｚ　　Ｉ である。また波数ベクトルＩＫＩ　、ＩＫ２の向きは、
音響波１５．１Ｂの周波数が２ＧＨｚからＩＧＨｚに変
化する際に、それぞれ固有の一定変化率で変化する。し
たがって、音響波１５．１８の周波数が上記のように２
ＧＨｚからＩＧＨｚに変化する間、常に前述の（１）式
の関係が成り立ち、光ビームＬ１と音響波１５とのブラ
ッグ条件、光ビームＬｚと音響波１６とのブラッグ条件
が常に満たされる。

以上の説明から明らかなように、音響波１５．１６の周
波数が２ＧＨｚ、ＩＧＨｚのとき、２回回折した光ビー
ムＬ３の進行方向はそれぞれ第３図（１）のベクトルに
３、第３図（２のベクトルｌｋ３の向き（第２図に■、
■′で示す向き）であり、その差は２４−１２−１２°
である。つまり音響波１５および１６による光ビームの
２回回折により、１２°の広偏向角範囲が得られる。ち
なみに、周波数がＩＧＨｚから２ＧＨｚまで変化する（
２次回折光の影響を受けないように周波数帯域を１オク
ターブとする）１つの音響波のみで光ビーム偏向を行な
う場合には、偏向角範囲は６＠となる。

なお音響光学媒質３０から出射した光ビームＬ４の偏向
角範囲は、該媒質３０内の偏向角範囲Δδよりもさらに
広くなる。これは音響光学媒質３０の屈折率が空気の屈
折率よりも大きいからである。

次にシリンドリカルレンズ効果の補正について、第１図
を参照して説明する。この第１図においては、音響波１
５および１６の波長を、その進行方向に対して直角な横
線の間隔によって概略的に示しである。ＡＯＤＩＩ、１
２に印加される交番電圧の周波数は、前述した通り次第
に低下するように掃引される。そこで、音響波１５の光
ビーム幅方向に亘る波長分布状態は、図示のように、図
中上側に行くにつれて次第に波長が小さくなるものとな
っている。したがって先に説明した通り、この音響波１
５を通過した後の光ビームＬ２は、シリンドリカルレン
ズ効果により発散するようになる。それに対して音響波
１６の光ビーム幅方向に亘る波長分布状態は、図示のよ
うに、図中下側に行くにつれて次第に波長が小さくなる
ものとなっている。したがって、この音響波１６に入射
する発散状態の光ビームＬ２は、該音響波１６のシリン
ドリカルレンズ効果により集光されるので、この音響波
１６を通過した後の光ビームＬ３は平行ビームとなる。

以上のようにして、第１の音響波１５による静的シリン
ドリカルレンズ効果と、第２の音響波１Ｂによる静的シ
リンドリカルレンズ効果とが相殺し合うので、本装置に
おいては、このシリンドリカルレンズ効果を補正するた
めに補正レンズ等を設ける必要がない。また偏向速度が
変えられても上記の相殺し合う関係は常に成立するので
、シリンドリカルレンズ効果の補正が常に正確に行なわ
れる。

その上水実施例の光偏向装置においては、ＡＯＤｌｌと
１２に高周波の交番電圧を印加するためのＶＣ０２０が
共用されているので、このＶＣＯ２０の前記非線形性に
より生じる動的シリンドリカルレンズ効果は、音響波■
５と１６とでは光ビーム幅方向に関していわば互いに裏
返しの関係で現われるから、これらの動的シリンドリカ
ルレンズ効果も相殺し合うようになる。

なお以上の説明では、音響波１５．１Ｂの周波数を２Ｇ
ＨｚからＩＧＨｚに連続的に変化させるようにしている
が、この反対にＩＧＨｚから２ＧＨｚまで変化させるよ
うにしてもよい。この場合は光ビームＬ３の偏向の方向
が逆になる。そしてこの場合は、上記実施例におけるの
とは反対に、光ビームＬ２が第１の音響波１５の静的シ
リンドリカルレンズ効果（凸レンズ効果）により収束し
、次いで第２の音響波１Ｂの静的シリンドリカルレンズ
効果（凹レンズ効果）により光ビームＬ３が平行ビーム
化される。また上記周波数を２→１→２→ＩＧＨｚとな
るように変化させれば、光ビームＬ３が往復で偏向する
ようになり、光ビームの往復走査が可能となる。

また以上説明の実施例では、周波数２ＧＨｚ。

ＩＧＨｚの音響波１５の波面と光ビームＬ１とがなす角
度をそれぞれ６６．３″とし、一方２ＧＨｚ。

ＩＧＨｚの音響波１６に対する光ビームＬ、の入射角を
それぞれ１８°、９″と設定しているが、一般に音響波
１５．１Ｂの最小、最大周波数をｆｌ、ｆｌ（ｆｌ−２
ｆ、）とする場合には、上記の例において６″、３＠、
１８″、９″と設定された各角度を各々θ、θ／２．３
θ、３θ／２とすれば、いかなる場合も常に前述のブラ
ッグ条件を満足させることが可能となる。このことは、
第３図（１）、（２）を参照すれば自明であろう。

なお本発明においては、音響波１５．１Ｂの最小、最大
周波数ｆｌ、ｆｌをｆｚ−２ｆ、となるように設定し、
また音響波１５．１６の周波数を常に同じように変化さ
せることは必ずしも必要ではなく、音響波１５．１Ｂの
周波数および進行方向を個別に変化させても、第１、第
２のＡＯＤにおける音響波の波面の向きや、ＡＯＤの配
置状態によって前述の（１）式の関係を満たすことが可
能である。

しかし、上記実施例におけるように、音響波１５．１６
の周波数を同じように変化させれば、２つのＡＯＤを共
通のドライバーで駆動可能となり、高価なドライバーが
１つで済む上、シリンドリカルレンズ効果の補正を良好
かつ容易に行なえるので好都合である。

次に第６図を参照して本発明の第２実施例にっいて説明
する。なおこの第６図において、第１．２図中のものと
同等の要素については同番号を付してあり、それらにつ
いての説明は特に必要の無い限り省略する。この第２実
施例の光偏向装置６０においては、第１のトランスデユ
ーサ３２が取り付けられた第１の音響光学媒質４０とは
別に第２の音響光学媒質５０が設けられ、この第２の音
響光学媒質５０に第２のトランスデユーサ４２が取り付
けられている。この第２の音響光学媒質５０は、第１の
音響光学媒質４０内で回折、偏向した後該媒質４０外に
出射した光ビームＬ２″が入射する位置に配されている
。

第２の音響光学媒質５０内に入射した光ビームＬ２′は
、前記第１実施例におけるのと同様に、この媒質５０内
を伝播する第２の音響波１Ｂにより、第１の音響波１５
による回折をさらに増幅する方向に回折、偏向される。

したがってこの光偏向装置６０においても、広偏向角範
囲が得られる。なおこの場合節１、第２のトランスデユ
ーサ３２．４２およびそれらのドライバーは、媒質４０
内において音響波１５に入射する前、後の光ビームＬ１
　、Ｌ２の波数ベクトルをそれぞれ１ｋｌ、ｌｋ２、第
２の音響光学媒質５０内に入射して第２の音響波１６に
よって回折される前の光ビームＬ２′の波数ベクトルを
ｌｋ２’、第２の音響波１Ｂによって回折された後の光
ビームＬ３の波数ベクトルをｔｋ３、第１、第２の音響
波１５．１６の波数ベクトルをそれぞれＩＫｓ　ｓ　ｌ
Ｋ２としたとき、前述の（２式すなわち ｕｃｉ　＋ＩＫ１−１に２ に２’＋１Ｋ２−ｕｃ３ の関係が常に成立するように形成される。

そしてこの場合も前記第１実施例におけるのと同様にし
て、第１、第２の音響波１５．１Ｂのシリンドリカルレ
ンズ効果が相殺されるようになる。

なお本例においては特に、第１および第２の音響光学媒
質４０．５０が同じ材料（したがって同屈折率）から形
成され、また媒質４０の光出射端面４０ａと媒質５０の
光入射端面５０ａは互いに平行とされている。したがっ
て本例においてはに２−ｕｃ２’となっている。

しかし上記のように両音響光学媒質４０．５０を形成す
ることは必ずしも必要ではなく、両線質４０．５０を相
異なる屈折率の材料から形成したり、あるいは光出射端
面４０ａと光入射端面５０ａとが互いに角度をなすよう
にしてもよい。そうする場合でも、前述の（′２Ｊ式が
常に成立するように第１および第２の音響波発生手段を
形成すればよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光偏向装置においては
、音響波によって１回回折させた光ビームをさらに別の
音響波によって回折させるようにしているので、極めて
広い偏向角範囲が得られる。

したがって本発明の光偏向装置を用いれば、光偏向装置
から被走査面までの距離を短くして、光走査記録装置や
読取装置の小型化を達成することができる。

そして本発明装置においては、個々の音響波の周波数を
著しく高く設定しなくても上述のように広偏向角範囲が
得られるようになっているから、音響波を発生させるト
ランスデユーサ、ＶＣＯ。

高周波アンプ等を現在確立されている技術によって容易
に製造可能となる。また上記の通りであるから、ＡＯＤ
に印加する交番電圧の周波数も著しく高く設定する必要
がなくなり、したがってＡＯＤのドライバーが容品かつ
安価に形成可能となる。

さらに本発明装置は、２つの音響波発生部を、光ビーム
をはさんで互いに反対側に配置したことにより、音響波
のシリンドリカルレンズ効果を簡単に補正することがで
き、したがってこの補正のための高価な補正回路や特別
の補正レンズが不要となり、このような手段によってシ
リンドリカルレンズ効果補正を行なう従来装置に比べれ
ば、安価に形成することができる。また本発明装置は、
上記補正のために偏向速度が限定されてしまうことがな
いから、汎用性が高いものとなりうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置を示す概略平面図、 第２図は上記実施例装置の一部を拡大して示す平面図、 第３図は本発明における光ビーム偏向の仕組みを説明す
る説明図、 第４図は本発明に係る音響波のシリンドリカルレンズ効
果を説明する説明図、 第５図は本発明に係る音響波の波面を説明する説明図、 第６図は本発明の別の実施例装置の一部を示す概略平面
図である。 １０．６０・・・光偏向装置　　　１１・・・第１のＡ
ＯＤ１２・・・第２のＡＯＤ　　　　　１５・・・第１
の音響波１６・・・第２の音響波　　　　１８・・・位
相制御回路１９・・・高周波アンプ　　　　２０・・・
ｖＣ０２１・・・光　　源　　　　　　３０・・・音響
光学媒質３１．４１・・・圧電素子 ３２．４２・・・フェイズドアレイ形トランスデユーサ
４０・・・第１の音響光学媒質 ５０・・・第２の音響光学媒質 Ｌｌ・・・第１の音響波に入射する前の光ビームＬ２・
・・第１の音響波を通過した光ビームＬ３・・・第２の
音響波を通過した光ビームｌｋｌ・・・光ビームＬ！の
波数ベクトルｌｋ２・・・光ビーム上２０波数ベクトル
ｌｋ３・・・光ビームＬ３の波数ベクトルＩＫＩ・・・
第１の音響波の波数ベクトルＩＫ２・・・第２の音響波
の波数ベクトルし−１−一部 第３図 第４図 （＋）　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）第５
図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）音響波が伝播可能な１つの音響光学媒質と、この
   音響光学媒質を通過する光ビームの光路に交わる方向に
   進行して該光ビームを回折、偏向させる第１の音響波を
   該音響光学媒質において発生させる第１の音響波発生手
   段と、 回折された前記光ビームの光路に交わる方向に進行して
   該光ビームを、前記回折による偏向をさらに増幅させる
   方向に回折、偏向させる第２の音響波を前記音響光学媒
   質において発生させる第２の音響波発生手段とからなり
   、 前記第１および第２の音響波発生手段が、前記第１の音
   響波によって回折される前、後の光ビームの波数ベクト
   ルをそれぞれｌｋ＿１、ｌｋ＿２、第２の音響波によっ
   て回折された光ビームの波数ベクトルをｌｋ＿３、第１
   、第２の音響波の波数ベクトルをｌＫ＿１、ｌＫ＿２と
   したとき、 ｌｋ＿１＋ｌＫ＿１＝ｌｋ＿２ ｌｋ＿２＋ｌＫ＿２＝ｌｋ＿３ なる条件を満たしながらそれぞれ第１、第２の音響波の
   周波数および進行方向を連続的に変化させるように形成
   されていることを特徴とする光偏向装置。
2. （２）音響波が伝播可能な第１の音響光学媒質と、この
   第１の音響光学媒質を通過する光ビームの光路に交わる
   方向に進行して該光ビームを回折、偏向させる第１の音
   響波を該音響光学媒質において発生させる第１の音響波
   発生手段と、 前記第１の音響光学媒質から出射した光ビームが入射す
   る位置に配された、音響波が伝播可能な第２の音響光学
   媒質と、 この第２の音響光学媒質に入射した前記光ビームの光路
   に交わる方向に進行して該光ビームを、前記回折による
   偏向をさらに増幅させる方向に回折、偏向させる第２の
   音響波を該音響光学媒質において発生させる第２の音響
   波発生手段とからなり、 前記第１および第２の音響波発生手段が、前記第１の音
   響波によって回折される前、後の光ビームの波数ベクト
   ルをそれぞれｌｋ＿１、ｌｋ＿２、前記第２の音響光学
   媒質内に入射して前記第２の音響波によって回折される
   前の光ビームの波数ベクトルをｌｋ＿２’、第２の音響
   波によって回折された光ビームの波数ベクトルをｌｋ＿
   ３、第１、第２の音響波の波数ベクトルをｌＫ＿１、ｌ
   Ｋ＿２としたとき、ｌｋ＿１＋ｌＫ＿１＝ｌｋ＿２ ｌｋ＿２’＋ｌＫ＿２＝ｌｋ＿３ なる条件を満たしながらそれぞれ第１、第２の音響波の
   周波数および進行方向を連続的に変化させるように形成
   されていることを特徴とする光偏向装置。
3. （３）前記第１、第２の音響波発生手段の音響波発生部
   分が、前記光ビームをはさんで互いに反対側に配置され
   ていることを特徴とする請求項１または２記載の光偏向
   装置。