JPH0131167B2 - - Google Patents
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- JPH0131167B2 JPH0131167B2 JP55130279A JP13027980A JPH0131167B2 JP H0131167 B2 JPH0131167 B2 JP H0131167B2 JP 55130279 A JP55130279 A JP 55130279A JP 13027980 A JP13027980 A JP 13027980A JP H0131167 B2 JPH0131167 B2 JP H0131167B2
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- JP
- Japan
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- lens
- optical fiber
- optical
- deflection
- direction perpendicular
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/103—Scanning systems having movable or deformable optical fibres, light guides or waveguides as scanning elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
- G02B6/322—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends and having centering means being part of the lens for the self-positioning of the lightguide at the focal point, e.g. holes, wells, indents, nibs
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Description
本発明は、両折率分布型レンズに入射させるビ
ームを相対的に変位させることにより出射ビーム
を光軸に対して偏向させるようにした光偏向器に
関するものである。 従来この種のビーム偏向装置としては図１に示
すようなものがあつた。 図において１はレーザー、２は変調器、３は反
射鏡、４は結像レンズ、５はポリゴナルミラー、
６は記録紙８上にフオーカスしたスポツトをあら
わす。 次に動作について説明する。 レーザ１から出射されたビームは、変調器２で
変調され、反射鏡３で反射されたのち結像レンズ
４によつて記録紙８にスポツト６を結ばせる。 その間にポリゴナルミラー５を挿入し、矢印の
方向に回転させることによつてスポツト６を記録
紙８の上を７の位置まで走査させる。 レーザ１はHe―Neガスレーザでも半導体レー
ザーを用いてもよい。 変調器２としてはＡ―Ｏ変調器や電気光学効果
を利用した変調器が用いられる。この装置は、ポ
リゴナルミラー５を機械的に回転させ、光を偏向
させる方式を利用しておりコンピユータ・アウト
プツトのための高速プリンタとして実用化されて
いるものである。従来の機械式に活字を打ちだす
ラインプリンターに比べてこの光偏向方式による
プリンターは高速、高信頼性という特徴を有して
いる。しかしこの光偏向方式は回転ポリゴナルミ
ラーという機械的な部分を残しているため次のよ
うな欠点をもつ。 すなわち、ポリゴナルミラーは極めて精度の高
い加工研磨技術が必要であり、また実際に走査さ
せるためには精密な機械設計を必要とする。その
ためにハウジングや可動部分はかなり大きくなり
小型にまとめることはむずかしい。 更にポリゴナルミラーの製作コストは極めて高
いとされている。 したがつて、上記のような光偏向方式は大型の
プリンターなどの極めて限られた用途にしか用い
られていなかつた。 本発明は上記のような従来のものの欠点を除去
するためになされたもので屈折率分布型レンズ
と、このレンズにレーザ光源からのビームを導く
光フアイバーと、ビーム入射位置を相対的に変位
させる装置とを具え屈折率分布型レンズからの出
射ビームを偏向させるようにした小型でかつ安価
な装置を提供しようというものである。以下この
発明の詳細を図を用いて説明する。 第３図に示すように長さｚで切断研磨をした屈
折率分布型レンズ９端面の中心軸から距離ｄだけ
はなれた点に平行光１０を入射させると光線はレ
ンズ中を正弦波を描いて進行し出射光１１が中心
軸からθだけ傾いてでてくる。 ここで屈折率分布型レンズ９の屈折率分布は次
式で表わされる。 Ｎ＝No（１−Ａ／２r2） (1) No：中心軸上屈折率 Ａ：正の定数 Ｎ：中心軸から距離ｒの位置の屈折率 上記のような屈折率分布をもつた屈折率分布型
レンズ９に中心軸からｄだけはなれて平行光を入
射させると次のような関係式を満足するように出
射光がでてくる。 θ＝（No√sin√ｚ）ｄ (2) すなわち入射位置の軸ズレ量ｄと出射角度θの
間には比例関係があり、軸ズレ量ｄを決めると出
射角度θが一義的に決まる。 比例関係を示す比例定数はNo，√，Ｚによ
り決定される。 出射角度θのフレ量を大きくしたい時は、sin
（√・Ｚ）＝１すなわちレンズの長さを1/4周期
長の奇数倍にえらび、かつ定数Ａの大きなものを
えらべばよい。レンズ長さは必ずしも1/4周期長
の奇数倍に厳密に一致しなくても±30度程度の位
相差のずれ範囲内であれば充分であり、レンズを
保持する治具や他の設計要件から自由にえらんで
よい。 例えば外径2.0ｍ／ｍ，√＝0.287mm-1（Ａは(1)
式の定数）であるような屈折率分布型レンズ９に
おける入射ビーム軸ズレ量ｄと出射ビームの振れ
角θの関係は、第４図のａの直線で表わされ、同
じ直径で√＝0.225mm-1なるレンズ９を用いれ
ばｂの直接のようになる。 レンズ出射端とスクリーン、記録紙などのビー
ム受光体の間の距離で実際の走査量が決まる。た
とえば前者のレンズを用いてレンズ出射端とスク
リーンあるいは記録紙の間を10cmとすればビーム
の入射位置と屈折率分布型レンズを光軸と直角方
向に相対的に２mm変位させるだけで15.3cmの走査
ができることになる。 更に大幅な走査をしたい場合はレンズとスクリ
ーンあるいは記録紙の間の距離を離すか、または
レンズ９を並列にいくつかならべればよい。 次に上記の原理を応用した本発明に係る偏向装
置の一例を第２図に示す。 第２図において１２は上記の屈折率分布型レン
ズ９から構成される偏向素子であり、この偏向素
子１２の片端面１２Ａに端部を近接させて光フア
イバー１３を配設し、この光フアイバー１３の他
端部にほぼ４分の１周期長に切断した他の屈折率
分布型レンズ１６を光軸を合せて接合し、このレ
ンズ１６で半導体レーザ光源１４からの拡散する
ビーム１５を紋り込んで光フアイバー１３に入射
させる。 また、偏向素子１２の側面に電歪素子１７を取
り付けて電気的励起により光偏向素子１２を光軸
と直交する方向に強制往復動させるように構成す
るとともに光フアイバー１３の端部１３Ａは支持
部材２０で固定し、これにより偏向素子１２への
入射ビームの位置を光軸直交方向に振らせる。 このようにして光偏向素子１２を記録紙，スク
リーン等の受光体の前面から離して配置しておけ
ばこの受光体は偏向素子１２からの出射ビーム１
８により所定幅内でスキヤニングされる。 光フアイバー１３としては、高屈折率コア部分
と低屈折率クラツド部分からなるステツプ型のフ
アイバー、または偏向素子１２と同様の屈折率分
布をもついわゆるグレーデツド型のフアイバーの
どちらも使用可能である。 ただし、いずれにしても光フアイバー１３のコ
ア径は偏向素子１２の径よりも充分小にしておく
ことが必要であり、特にコア径を偏向素子１２の
固有スポツトサイズ
ームを相対的に変位させることにより出射ビーム
を光軸に対して偏向させるようにした光偏向器に
関するものである。 従来この種のビーム偏向装置としては図１に示
すようなものがあつた。 図において１はレーザー、２は変調器、３は反
射鏡、４は結像レンズ、５はポリゴナルミラー、
６は記録紙８上にフオーカスしたスポツトをあら
わす。 次に動作について説明する。 レーザ１から出射されたビームは、変調器２で
変調され、反射鏡３で反射されたのち結像レンズ
４によつて記録紙８にスポツト６を結ばせる。 その間にポリゴナルミラー５を挿入し、矢印の
方向に回転させることによつてスポツト６を記録
紙８の上を７の位置まで走査させる。 レーザ１はHe―Neガスレーザでも半導体レー
ザーを用いてもよい。 変調器２としてはＡ―Ｏ変調器や電気光学効果
を利用した変調器が用いられる。この装置は、ポ
リゴナルミラー５を機械的に回転させ、光を偏向
させる方式を利用しておりコンピユータ・アウト
プツトのための高速プリンタとして実用化されて
いるものである。従来の機械式に活字を打ちだす
ラインプリンターに比べてこの光偏向方式による
プリンターは高速、高信頼性という特徴を有して
いる。しかしこの光偏向方式は回転ポリゴナルミ
ラーという機械的な部分を残しているため次のよ
うな欠点をもつ。 すなわち、ポリゴナルミラーは極めて精度の高
い加工研磨技術が必要であり、また実際に走査さ
せるためには精密な機械設計を必要とする。その
ためにハウジングや可動部分はかなり大きくなり
小型にまとめることはむずかしい。 更にポリゴナルミラーの製作コストは極めて高
いとされている。 したがつて、上記のような光偏向方式は大型の
プリンターなどの極めて限られた用途にしか用い
られていなかつた。 本発明は上記のような従来のものの欠点を除去
するためになされたもので屈折率分布型レンズ
と、このレンズにレーザ光源からのビームを導く
光フアイバーと、ビーム入射位置を相対的に変位
させる装置とを具え屈折率分布型レンズからの出
射ビームを偏向させるようにした小型でかつ安価
な装置を提供しようというものである。以下この
発明の詳細を図を用いて説明する。 第３図に示すように長さｚで切断研磨をした屈
折率分布型レンズ９端面の中心軸から距離ｄだけ
はなれた点に平行光１０を入射させると光線はレ
ンズ中を正弦波を描いて進行し出射光１１が中心
軸からθだけ傾いてでてくる。 ここで屈折率分布型レンズ９の屈折率分布は次
式で表わされる。 Ｎ＝No（１−Ａ／２r2） (1) No：中心軸上屈折率 Ａ：正の定数 Ｎ：中心軸から距離ｒの位置の屈折率 上記のような屈折率分布をもつた屈折率分布型
レンズ９に中心軸からｄだけはなれて平行光を入
射させると次のような関係式を満足するように出
射光がでてくる。 θ＝（No√sin√ｚ）ｄ (2) すなわち入射位置の軸ズレ量ｄと出射角度θの
間には比例関係があり、軸ズレ量ｄを決めると出
射角度θが一義的に決まる。 比例関係を示す比例定数はNo，√，Ｚによ
り決定される。 出射角度θのフレ量を大きくしたい時は、sin
（√・Ｚ）＝１すなわちレンズの長さを1/4周期
長の奇数倍にえらび、かつ定数Ａの大きなものを
えらべばよい。レンズ長さは必ずしも1/4周期長
の奇数倍に厳密に一致しなくても±30度程度の位
相差のずれ範囲内であれば充分であり、レンズを
保持する治具や他の設計要件から自由にえらんで
よい。 例えば外径2.0ｍ／ｍ，√＝0.287mm-1（Ａは(1)
式の定数）であるような屈折率分布型レンズ９に
おける入射ビーム軸ズレ量ｄと出射ビームの振れ
角θの関係は、第４図のａの直線で表わされ、同
じ直径で√＝0.225mm-1なるレンズ９を用いれ
ばｂの直接のようになる。 レンズ出射端とスクリーン、記録紙などのビー
ム受光体の間の距離で実際の走査量が決まる。た
とえば前者のレンズを用いてレンズ出射端とスク
リーンあるいは記録紙の間を10cmとすればビーム
の入射位置と屈折率分布型レンズを光軸と直角方
向に相対的に２mm変位させるだけで15.3cmの走査
ができることになる。 更に大幅な走査をしたい場合はレンズとスクリ
ーンあるいは記録紙の間の距離を離すか、または
レンズ９を並列にいくつかならべればよい。 次に上記の原理を応用した本発明に係る偏向装
置の一例を第２図に示す。 第２図において１２は上記の屈折率分布型レン
ズ９から構成される偏向素子であり、この偏向素
子１２の片端面１２Ａに端部を近接させて光フア
イバー１３を配設し、この光フアイバー１３の他
端部にほぼ４分の１周期長に切断した他の屈折率
分布型レンズ１６を光軸を合せて接合し、このレ
ンズ１６で半導体レーザ光源１４からの拡散する
ビーム１５を紋り込んで光フアイバー１３に入射
させる。 また、偏向素子１２の側面に電歪素子１７を取
り付けて電気的励起により光偏向素子１２を光軸
と直交する方向に強制往復動させるように構成す
るとともに光フアイバー１３の端部１３Ａは支持
部材２０で固定し、これにより偏向素子１２への
入射ビームの位置を光軸直交方向に振らせる。 このようにして光偏向素子１２を記録紙，スク
リーン等の受光体の前面から離して配置しておけ
ばこの受光体は偏向素子１２からの出射ビーム１
８により所定幅内でスキヤニングされる。 光フアイバー１３としては、高屈折率コア部分
と低屈折率クラツド部分からなるステツプ型のフ
アイバー、または偏向素子１２と同様の屈折率分
布をもついわゆるグレーデツド型のフアイバーの
どちらも使用可能である。 ただし、いずれにしても光フアイバー１３のコ
ア径は偏向素子１２の径よりも充分小にしておく
ことが必要であり、特にコア径を偏向素子１２の
固有スポツトサイズ
【式】
（λ：使用波長）に一致させておけば出射ビーム
１８の拡がりを極めて小さく抑えることができ
る。 なお、上記実施例では電歪素子１７により偏向
素止１２を変位させるようにしたが、他の手段で
あつてもよい。また偏向素子１２を固定して光フ
アイバー１３の端部１３Ａを移動させるかあるい
は光フアイバー１３と素子１２の双方を反対方向
に移動させるようにしてもよい。 以上実施例で説明したように本発明は、長さを
ほぼ４分の１周期長の奇数倍とした屈折率分布型
レンズと該レンズの片面に端部を近接して配置し
た光フアイバーと、この光フアイバーの前記端部
又は前記レンズの少なくとも一方をレンズの光軸
に直交する方向に相対移動させる装置と、前記光
フアイバーの他端部から光を入射させるレーザー
光源と、前記レンズの光出射端面から一定距離を
おいて配置した記録紙等の受光体とを具え、前記
レンズの光軸直交方向への相対移動により出射ビ
ームを前記受光体面上で走査するようにした光走
査装置である。そして本発明によれば従来に比し
て装置全体を非常にコンパクトなものにすること
ができ、またレーザービームを偏向素子端面に光
フアイバーで導いて入射させるようにしているの
で半導体レーザの如く光源からのビームモードが
不安定であつても常に一定したビーム径で偏向素
子に入射させることができるとともに、使用する
光フアイバーの径の選定のみで偏向素子への入射
ビーム径を極めて容易に最適値に制御することが
でき、高精度で解像力の高いビームスキヤニング
を実現できる。 本発明に係る装置は、光学式プリンター、大型
プロジエクター、計測、デイススプレーなど広範
な用途に用いることができる。
１８の拡がりを極めて小さく抑えることができ
る。 なお、上記実施例では電歪素子１７により偏向
素止１２を変位させるようにしたが、他の手段で
あつてもよい。また偏向素子１２を固定して光フ
アイバー１３の端部１３Ａを移動させるかあるい
は光フアイバー１３と素子１２の双方を反対方向
に移動させるようにしてもよい。 以上実施例で説明したように本発明は、長さを
ほぼ４分の１周期長の奇数倍とした屈折率分布型
レンズと該レンズの片面に端部を近接して配置し
た光フアイバーと、この光フアイバーの前記端部
又は前記レンズの少なくとも一方をレンズの光軸
に直交する方向に相対移動させる装置と、前記光
フアイバーの他端部から光を入射させるレーザー
光源と、前記レンズの光出射端面から一定距離を
おいて配置した記録紙等の受光体とを具え、前記
レンズの光軸直交方向への相対移動により出射ビ
ームを前記受光体面上で走査するようにした光走
査装置である。そして本発明によれば従来に比し
て装置全体を非常にコンパクトなものにすること
ができ、またレーザービームを偏向素子端面に光
フアイバーで導いて入射させるようにしているの
で半導体レーザの如く光源からのビームモードが
不安定であつても常に一定したビーム径で偏向素
子に入射させることができるとともに、使用する
光フアイバーの径の選定のみで偏向素子への入射
ビーム径を極めて容易に最適値に制御することが
でき、高精度で解像力の高いビームスキヤニング
を実現できる。 本発明に係る装置は、光学式プリンター、大型
プロジエクター、計測、デイススプレーなど広範
な用途に用いることができる。
第１図は従来の装置を示す斜視図、第２図は本
発明の一実施例を示す概略図、第３図は本発明で
使用する偏向素子の作用を示す側面図、第４図は
同素子への入射ビームの軸線からの変位量と出射
ビームの振れ角との関係の具体例を示すグラフで
ある。 ９……屈折率分布型レンズ、１０……平行光、
１１……出射光、１２……光偏向素子、１３……
光フアイバー、１４……レーザー光源、１７……
電歪素子。
発明の一実施例を示す概略図、第３図は本発明で
使用する偏向素子の作用を示す側面図、第４図は
同素子への入射ビームの軸線からの変位量と出射
ビームの振れ角との関係の具体例を示すグラフで
ある。 ９……屈折率分布型レンズ、１０……平行光、
１１……出射光、１２……光偏向素子、１３……
光フアイバー、１４……レーザー光源、１７……
電歪素子。
Claims (1)
- １ 長さをほぼ４分の１周期長の奇数倍とした屈
折率分布型レンズと、該レンズの片面に端部を近
接して配置した光フアイバーと、この光フアイバ
ーの前記端部又は前記レンズの少なくとも一方を
レンズの光軸に直交する方向に相対移動させる装
置と、前記光フアイバーの他端部から光を入射さ
せるレーザ光源と、前記レンズの光出射端面から
一定距離をおいて配置した記録紙等の受光体とを
具え、前記レンズの光軸直交方向への相対移動に
より出射ビームを前記受光体面上で走査するよう
にした光走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55130279A JPS5754915A (en) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | Optical deflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55130279A JPS5754915A (en) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | Optical deflector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5754915A JPS5754915A (en) | 1982-04-01 |
| JPH0131167B2 true JPH0131167B2 (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=15030502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55130279A Granted JPS5754915A (en) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | Optical deflector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5754915A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59223677A (ja) * | 1983-06-01 | 1984-12-15 | 三菱電機株式会社 | エレベ−タかご室の表示装置 |
| US4940333A (en) * | 1986-12-31 | 1990-07-10 | Anthony R. Torres | Method and apparatus for detecting universally and selectively concentration gradients, and for deflecting a light beam in a controlled fashion |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54102135A (en) * | 1978-01-30 | 1979-08-11 | Nec Corp | Optical path changeover device |
-
1980
- 1980-09-19 JP JP55130279A patent/JPS5754915A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54102135A (en) * | 1978-01-30 | 1979-08-11 | Nec Corp | Optical path changeover device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5754915A (en) | 1982-04-01 |
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