JPH02208067A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPH02208067A JPH02208067A JP1027826A JP2782689A JPH02208067A JP H02208067 A JPH02208067 A JP H02208067A JP 1027826 A JP1027826 A JP 1027826A JP 2782689 A JP2782689 A JP 2782689A JP H02208067 A JPH02208067 A JP H02208067A
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Landscapes
- Light Sources And Details Of Projection-Printing Devices (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
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- Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Optical Systems Of Projection Type Copiers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、光プリンタなどに使用される光走査装置に間
し、特に高精細な光走査を実現出来る光走査装置に間す
る。
し、特に高精細な光走査を実現出来る光走査装置に間す
る。
従来光プリンタなどに応用されている代表的光走査法は
つぎの二つがある。一つは第１３図に示すようなレーザ
ビームなどを偏向する手段をもつものである。もう一つ
は光源アレイを点滅、走査するか、もしくはシャッタア
レイを開閉、走査するものである（第１４図）。 光偏向による方法の代表的装置は回転多面鏡で、大きな
偏向角、分解点数をとれる特徴をもっている。しかし小
型化が難しく、光学系の調整が複雑で機械的振動に弱い
という難点を持っているため高い精度を要求される用途
には適さない、このような難点を解決する光偏向素子と
しては音響光学効果や電気光学効果などを用いた屈折率
の変調を利用したものが知られている。これらは固体素
子であるため小型化が可能であり、また可動部がないた
め調整が容易であり機械的振動の影響も受けにくい、し
たがって走査光スポ・ントの位置精度が高い特徴がある
。しかし一般に偏向角および分解点数が回転多面鏡など
機械的手段による偏向に比べると小さく応用範囲が狭い
。これら偏向による光走査は光源の数は少なくてよいの
が一般的利点であるが、これは光走査の幅が広くなると
″′Ｔ′における光強度を一定に保つのが難しくなると
いう共通の難点につながる。 一方、光源あるいはシャッタのアレイを用いる光走査方
法は本来可動部をもたず、要素となる素子数を増加すれ
ば走査幅を原理的には自由に広げられるという利点を持
っている。しかし走査幅が広がるにつれて発光素子ある
いは光シャッタなどの素子数が増加し、それにともなっ
てそれらを駆動する回路（ＩＣ）も増大するためワイヤ
ボンディングなど作製プロセスが煩雑になるという問題
点があった。 この問題点を解決する手段が先の発明
である（特願昭６３−６５３５９ ｒ発光素子アレイ
とその駆動方法」）、すなわち第８図の等価回路に示す
ように発光素子Ｔ（ｉ）には制御電極６（１）のある形
を採用し、これを抵抗等ＲＬ、 Ｒ１を介して接続し
ておく、このようなネットワークのもとてクロックライ
ンφ１、φ２、φ３に順に適当に大きさを設定した電圧
もしくは電流パルスを加えることにより点灯した発光素
子を次々に隣接した素子へ移すことが可能である。この
ような制御電極を有する発光素子のひとつに発光サイリ
スタがある（青木昌治編著「発光ダイオード」工業調査
会 ρ１６７〜１６９）。 通常のサイリスタと同様にｐｎｐｎ構造をもち、一方の
ｐｎ接合が発光ダイオードとして動作する＠ ｐｎｐ
ｎ構造をもつサイリスタ（第９図）の電流−電圧特性は
よく知られているように第１θ図のような負性抵抗特性
をもつ、アノード電圧があるしきい値（ＯＮ電圧）を越
えると素子はＯＮ状態になり電流が流れ、発光サイリス
タでは発光が開始する。またこの素子のゲート電極に電
圧を加えることにより素子のＯＮ電圧を変化させること
ができる。 この素子Ｔ（ｉ）、（ｉ＝・・・−１，０，１・・・）
を第８図のようなネットワーク内に接続し、多数配列し
た場合を考える。この接続のもとて例えば転送りロック
φ３がハイレベルでＴ（０）がＯＮになっているとする
。このときゲート電極Ｇ＠の電位は零ボルト近くまで弓
き下げられる＊ Ｖ（ＩＫを一定とするとＲｔ、
Ｒ＋からなる抵抗ネットワークにより各サイリスタのゲ
ート電圧は決定され、隣接の素子Ｔ（−１）およびＴ（
１）のＯＮ電圧ＶＶＯＮＩもっとも低下し、Ｔ（−２）
、Ｔ（２〉のＯＮ電圧ＶＯＮ２はこれより高くなる。し
たがってこのＶＯＮＩとＶＯＮ２の中間に電圧を設定し
たクロックパルスを例えばφ１のラインに加ねえ、φ３
をローレベルにすると、■（１）だけが、 またφ２に
加えるとＴ（−１）だけがそれぞれＯＮ状態になるが、
Ｔ（２）、Ｔ（−２）はＯＦＦのまま保たれる。言い替
えればＯＮ状態の素子をクロックパルスにより任意に隣
へ移行させることができる。このような方式を採用する
ことにより発光素子アレイを駆動する回路を大幅に減ら
すことができ、光走査幅の増大が容易になる。
つぎの二つがある。一つは第１３図に示すようなレーザ
ビームなどを偏向する手段をもつものである。もう一つ
は光源アレイを点滅、走査するか、もしくはシャッタア
レイを開閉、走査するものである（第１４図）。 光偏向による方法の代表的装置は回転多面鏡で、大きな
偏向角、分解点数をとれる特徴をもっている。しかし小
型化が難しく、光学系の調整が複雑で機械的振動に弱い
という難点を持っているため高い精度を要求される用途
には適さない、このような難点を解決する光偏向素子と
しては音響光学効果や電気光学効果などを用いた屈折率
の変調を利用したものが知られている。これらは固体素
子であるため小型化が可能であり、また可動部がないた
め調整が容易であり機械的振動の影響も受けにくい、し
たがって走査光スポ・ントの位置精度が高い特徴がある
。しかし一般に偏向角および分解点数が回転多面鏡など
機械的手段による偏向に比べると小さく応用範囲が狭い
。これら偏向による光走査は光源の数は少なくてよいの
が一般的利点であるが、これは光走査の幅が広くなると
″′Ｔ′における光強度を一定に保つのが難しくなると
いう共通の難点につながる。 一方、光源あるいはシャッタのアレイを用いる光走査方
法は本来可動部をもたず、要素となる素子数を増加すれ
ば走査幅を原理的には自由に広げられるという利点を持
っている。しかし走査幅が広がるにつれて発光素子ある
いは光シャッタなどの素子数が増加し、それにともなっ
てそれらを駆動する回路（ＩＣ）も増大するためワイヤ
ボンディングなど作製プロセスが煩雑になるという問題
点があった。 この問題点を解決する手段が先の発明
である（特願昭６３−６５３５９ ｒ発光素子アレイ
とその駆動方法」）、すなわち第８図の等価回路に示す
ように発光素子Ｔ（ｉ）には制御電極６（１）のある形
を採用し、これを抵抗等ＲＬ、 Ｒ１を介して接続し
ておく、このようなネットワークのもとてクロックライ
ンφ１、φ２、φ３に順に適当に大きさを設定した電圧
もしくは電流パルスを加えることにより点灯した発光素
子を次々に隣接した素子へ移すことが可能である。この
ような制御電極を有する発光素子のひとつに発光サイリ
スタがある（青木昌治編著「発光ダイオード」工業調査
会 ρ１６７〜１６９）。 通常のサイリスタと同様にｐｎｐｎ構造をもち、一方の
ｐｎ接合が発光ダイオードとして動作する＠ ｐｎｐ
ｎ構造をもつサイリスタ（第９図）の電流−電圧特性は
よく知られているように第１θ図のような負性抵抗特性
をもつ、アノード電圧があるしきい値（ＯＮ電圧）を越
えると素子はＯＮ状態になり電流が流れ、発光サイリス
タでは発光が開始する。またこの素子のゲート電極に電
圧を加えることにより素子のＯＮ電圧を変化させること
ができる。 この素子Ｔ（ｉ）、（ｉ＝・・・−１，０，１・・・）
を第８図のようなネットワーク内に接続し、多数配列し
た場合を考える。この接続のもとて例えば転送りロック
φ３がハイレベルでＴ（０）がＯＮになっているとする
。このときゲート電極Ｇ＠の電位は零ボルト近くまで弓
き下げられる＊ Ｖ（ＩＫを一定とするとＲｔ、
Ｒ＋からなる抵抗ネットワークにより各サイリスタのゲ
ート電圧は決定され、隣接の素子Ｔ（−１）およびＴ（
１）のＯＮ電圧ＶＶＯＮＩもっとも低下し、Ｔ（−２）
、Ｔ（２〉のＯＮ電圧ＶＯＮ２はこれより高くなる。し
たがってこのＶＯＮＩとＶＯＮ２の中間に電圧を設定し
たクロックパルスを例えばφ１のラインに加ねえ、φ３
をローレベルにすると、■（１）だけが、 またφ２に
加えるとＴ（−１）だけがそれぞれＯＮ状態になるが、
Ｔ（２）、Ｔ（−２）はＯＦＦのまま保たれる。言い替
えればＯＮ状態の素子をクロックパルスにより任意に隣
へ移行させることができる。このような方式を採用する
ことにより発光素子アレイを駆動する回路を大幅に減ら
すことができ、光走査幅の増大が容易になる。
しかしながら、上記従来の方法にはつぎのような問題点
があった。すなわち上記の駆動方法を採用すれば発光素
子アレイによる光走査において走査幅を広げることはか
なり容易になるが、発光素子と走査される光スポットと
は走査幅によらず常に一対一対応である。したがって光
スポットの精細度を向上させるためには発光素子の発光
面積を小さくし素子間のピッチを短くする必要がある。 しかし発光素子に一定の光出力強度を要求する限り発光
面積を減少させるには限度がある。したがって上記方法
による光走査では、ある程度以上の光スポットの短ピツ
チ化、すなわち高精細化は困難となる。
があった。すなわち上記の駆動方法を採用すれば発光素
子アレイによる光走査において走査幅を広げることはか
なり容易になるが、発光素子と走査される光スポットと
は走査幅によらず常に一対一対応である。したがって光
スポットの精細度を向上させるためには発光素子の発光
面積を小さくし素子間のピッチを短くする必要がある。 しかし発光素子に一定の光出力強度を要求する限り発光
面積を減少させるには限度がある。したがって上記方法
による光走査では、ある程度以上の光スポットの短ピツ
チ化、すなわち高精細化は困難となる。
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたも
ので、しきい電流もしくはしきい電圧を制御するための
制御電極を有する発光素子を多数個、一次元、二次元、
もしくは三次元的に配列し、各発光素子の制御電極を、
近傍に位置する少なくとも２つの発光素子の制御電極と
互いに電気的手段にて接続した光走査Ｈ置であって、各
々の発光素子に、各発光素子から発した光の出射方向を
制御できる光偏向素子を設けた光走査装置である。 前記光偏向素子としては、電流の注入により屈折率に傾
斜を生じさせる光偏向素子、電界をかけて屈折率を制御
する光偏向素子等、入射された光の向きを変化させ、制
御できる素子であれば任意の素子が使用できる。
ので、しきい電流もしくはしきい電圧を制御するための
制御電極を有する発光素子を多数個、一次元、二次元、
もしくは三次元的に配列し、各発光素子の制御電極を、
近傍に位置する少なくとも２つの発光素子の制御電極と
互いに電気的手段にて接続した光走査Ｈ置であって、各
々の発光素子に、各発光素子から発した光の出射方向を
制御できる光偏向素子を設けた光走査装置である。 前記光偏向素子としては、電流の注入により屈折率に傾
斜を生じさせる光偏向素子、電界をかけて屈折率を制御
する光偏向素子等、入射された光の向きを変化させ、制
御できる素子であれば任意の素子が使用できる。
第１図に示すように発光素子Ｔと該発光素子と対をなす
光偏向素子りを多数一次元に配列し、発光素子Ｔ（１）
の発する光ビームが入射する光偏向素子をＤ（ｉ）とす
る。 発光素子Ｔ（０）がＯＮになるのと同時に光幅光素子Ｄ
（０）が偏向動作を開始するように制御し、光幅光素子
Ｄ（０）の偏向ビームが受光面１００上の終点ｘ１に達
すると同時に発光素子Ｔ（１）を発光させかつ光幅光素
子口（１）の動作を開始させる。このとき上記の終点ｘ
ｌに当たる光スポットの位置と光幅光素子Ｄ（１）の偏
向開始点のスポット位置を一致させるように調整する。 以下同様に設定し、制御すれば、この系により連続的か
つ広範囲の光走査が実現する。さらに光偏向素子００分
解点数をＮとすれば、発光素子数を増加させずに精細度
をＮ倍にできる。 いま全発光素子数が門であれば、各発光素子に光偏向素
子を付加したときの総素子数は２Ｍである。 したがってＮ＞２であれば、同じ素子数で発光素子だけ
のアレイの場合より精細度を向上できる。このことから
本発明に用いる光偏向素子の分解点数はそれほど大きく
なくても効果を発揮できるといえる。
光偏向素子りを多数一次元に配列し、発光素子Ｔ（１）
の発する光ビームが入射する光偏向素子をＤ（ｉ）とす
る。 発光素子Ｔ（０）がＯＮになるのと同時に光幅光素子Ｄ
（０）が偏向動作を開始するように制御し、光幅光素子
Ｄ（０）の偏向ビームが受光面１００上の終点ｘ１に達
すると同時に発光素子Ｔ（１）を発光させかつ光幅光素
子口（１）の動作を開始させる。このとき上記の終点ｘ
ｌに当たる光スポットの位置と光幅光素子Ｄ（１）の偏
向開始点のスポット位置を一致させるように調整する。 以下同様に設定し、制御すれば、この系により連続的か
つ広範囲の光走査が実現する。さらに光偏向素子００分
解点数をＮとすれば、発光素子数を増加させずに精細度
をＮ倍にできる。 いま全発光素子数が門であれば、各発光素子に光偏向素
子を付加したときの総素子数は２Ｍである。 したがってＮ＞２であれば、同じ素子数で発光素子だけ
のアレイの場合より精細度を向上できる。このことから
本発明に用いる光偏向素子の分解点数はそれほど大きく
なくても効果を発揮できるといえる。
実施例−１
ＡＩＧａＡｓ／ＧａＡｓ系で構成した複合素子による実
施例を以下に説明する。第１１図のような光偏向機能村
き半導体レーザの一例がＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、２３巻、 Ｉ）、３６１ （＋９８７）に
開示されている。半導体レーザの出射光が伝搬する半導
体導波路に二つの電極を設け、この電極に非対称な大き
さの電流を注入することによって導波路部分の屈折率に
傾斜を生じさせ光偏向を行う０本実施例では発光素子と
してビームの収束性のよい半導体レーザを採用し、しき
い電流の制御を行うためレーザサイリスタとする。レー
ザサイリスタの一例は１９８７年秋季応用物理学会講演
会、１８ｐ−ＺＧ−１０に開示されている。光偏向素子
は原理的には上記文献のものと同様に電流の注入による
方式を用い、画電極をサイリスタ構造化して外部信号に
よる制御を可能とした。このような素子を第１図のよう
に７レイ状に配列し、第８図に示したネットワークに接
続して光走査装置を構成した。 第２図は素子間の電気接続を示す図で、第３図はこの電
気接続および光の結合を実現するための複合素子アレイ
の平面配置図の一部である。この配置は一例であって、
レーザサイリスタＴからの発光出力１４が効率よく光偏
向素子８に入射するように配置されていれば電気配線の
パターンなどはこれと異なっていてもよい、なお本実施
例の抵抗Ｒ１はダイオードに置き換えてもよい、先発間
（特願昭６３−１６４３５３ ｒ発光素子アレイ」）に
述べられているように抵抗をダイオードに置き換えるこ
とにより、クロックラインを２系統に減らすことができ
る。第４図はＡＩＧＢＡｓ／ＧａＡｓ系で構成したレー
ザサイリスタアレイ部分く第３図中Ｘ−Ｘ’）、第５図
は光偏向素子部分（第３図中’／−Ｖ’）に相当する断
面構造図である。 つぎにデバイス構造を簡単に説明する。各結晶層の構成
はレーザサイリスタと光偏向素子とて共通とした。これ
は必須条件ではないが、作製プロセスを簡略化するため
に共通の結晶層を用いることが望ましい、ｎ形ＧａＡｓ
基板ｌに適当なｎ−ＧａＡｓバッファ層を形成しく図で
は省略されている）、つい”＆ｎ・ＡｌＧａＡｓ層２、
ｐ・ＡｌＧａＡｓ層３、 ノンドープＧａＡｓｐｓ４
、ｎ”ＡＩ ＧａＡｓ層５、ｐ−ＡｌＧａＡｓ層６を順
次形成する。さらに最上層にｐ−ＧａＡｓをコンタクト
層として形成する場合もある。ノンドープＧａＡｓ層４
がレーザの活性層であり、その両側のＡｌＧａＡｓ層３
，５がクラット層である０本実施例のレーザサイリスタ
では最上層から上部クラッド層５の途中までの一部を除
去してリッジ１３を形成する。レーザの構造は必ずしも
これに限らず、埋め込み構造なども使用できる。ゲート
電極のコンタクト１１は上部クラッド層であるｎ・Ａｌ
ＧａＡｓ層５に設ける。レーザサイリスタの光共振器の
偏向素子側端面１６（第３図舎照）はドライエツチング
法などで形成するが、他の端面１７は常開法によっても
よい、光偏向素子はレーザと同一の層構造で構成され、
光の伝搬方向に対して対称な位置に電流注入用素子Ｄ１
、Ｄ２が設けられ、これらはレーザ同様のサイリスタ構
造を持っている。上部電極７１．７２直下のｐ拳ＡｌＧ
ａＡｓ層６は横方向の電流を防ぐため分離溝１２により
分離する。ゲート電極のコンタクトｌｌはレーザ部分同
様に上層を除去して露出させたｎ−ＡｌＧａＡｓ層５に
設ける。光偏向素子はレーザの出射光１４が効率よく入
射できる位置に配置するが、画素子間は電気的には分離
しなければならない。 上記の素子形成に用いる結晶成長は液相成長、有機金属
気相成長あるいは分子線エピタキシーなどの方法のいず
れかで行うことができる。なお本実施例ではレーザの活
性層をＧａＡｓとしたため発光波長は９００ｎ＊前後と
なるが材料はＧａＡｓに限定されず、ＡｌＧａＡｓを用
いれば７８０ｎｍ程度まで、ＩｎＧａＰやＡｌＧａ１ｎ
Ｐを用いれば６００ｎａ＋台まで短波長化が可能で、用
途に応じて選択できる。 光走査装置としての駆動方法をつぎに説明する。 第２図に示したような接続下で、たとえばレーザサイリ
スタＴ（−１）、Ｔ（０）、Ｔ（＋）にクロックパルス
をφ２、φ３、φ１のラインに第６図のタイミングで鴫
に印加してＯＮとし、φ１のラインからレーザの駆動電
流１丁を供給して点灯、走査する。光偏向素子０（−１
）、０（の、０（１）の二つ一絹のサイリスタＤＩ（−
１）、Ｄ２（−１）、ＤＩ（０）、Ｄ ２ （０）、Ｄ
Ｉ（＋）、０２（＋）ニは第６ｒｙＩに示したように上
記クロックパルスよりそれぞれΔｔだけ早く立ち上がる
パルスなφ１′、φ１゛ゝ φ２、φ２°′ φ３′、
φ３１のラインを介して順に印加する。たとえばφ３に
クロックパルスが加わってレーザＴ（０）が点灯する直
前にラインφ３′、φ３″から光偏向素子Ｄ（０）の二
つのサイリスタ［）ｌ（０）、［１２（０）にパルスが
印加され、これら二つがＯＮになる。 Ｔ（０）が点灯すると同時にφ−φ Ｉ＋から対称なラ
ンプ電流＋０１、＋０２がＤｉ（０）、０２（０）に加
えられる。 上記クロックパルスは次のクロックパルスがφ１に送ら
れると同時に零になり、該ランプ電流は初期値に戻る。 これでサイリスタＤ Ｉ （０）、０２（０）はＯＦＦ
となる。この時点で隣の光偏向素子Ｄ（１）のサイリス
タＤＩ（＋）、Ｄ２（１）はすでにＯＮとなっており、
隣のレーザＴ（１）が点灯すると同時に偏向動作を開始
する。 以下同様なタイミングで動作する。 実施例−２ 本実施例では光偏向素子として電Ｗで屈折率を制御する
タイプを探用した。このような効果を利用した光偏向素
子は電気光学効果をもつ誘電体結晶プリズムを用いて実
現できることが知られている（末田正著 「光エレクト
ロニクス」 昭晃堂ｐ１９０〜＋９３） 、 半導体
の場合、電気光学効果だけでなくフランツ−ケルデイツ
シュ効果、あるいは童子井戸を用いれば量子閉じ込めシ
ュタルク効果等も、接合に逆バイアスを印加することに
より利用することができる。このような効果を半導体導
波路に適用すれば上記誘電体素子から半導体光偏向素子
が容易に類推される。第１２図にその構成例をボす。こ
れは、ｎ形ＧａＡｓ層基板ｌ上にｎ形ＡｌＧａＡｓ２２
、ノンドープＧａＡｓ４．ｐ形ＡｌＧａＡｓ２４を形成
し、さらにこの両面に電極３５ 、２９を設けたもので
ある。ここで入射光に対して斜めの側端部を有する電極
３５に、電ｆ５２９に対して負の電圧を印加すると、ノ
ンドープＧａＡｓ４が空乏化して電界が印加され、この
電界強度に依存してノンドープＧａＡｓ４の屈折率が変
化する。 したがって電極３５の下の屈折率とこれ以外の領域の屈
折率が異なりこの違いが外部から制御できるため出射光
１５の方向を制御することができる。この光偏向素子と
レーザサイリスタを絹み合わせて光走査装置を実現した
。レーザサイリスタは実施例１のものと同一素子でよく
、素子の配置も実施ｆ’ｔ４１同様でよい、ただし本実
施例の光偏向素子は逆バイアス状態で使用するためパワ
ーの消買が少なく、全素子を常時動作させていても差し
支えない、したがってこの場合第７図に示すようにクロ
ックラインは発光素子だけに設ければよく、光偏向素子
にはゲート電極は不要で、共通のランプ電圧を供給する
ラインだけを配線する。もちろんこのランプ電圧の始点
と終点は各レーザの点灯、消灯のタイミングに一致させ
ておく必要がある。 なお第１２図の光偏向素子は最も単純な例であり、他の
構造であってもよい０例えば光導波層は瞳子井戸層とし
てもよい、ただしこの場合レーザサイリスタも童子井戸
レーザとする方が作製プロセスが容具になる。 また電極形状も第１２図のものに限定する必要はなく、
有効に非対称な屈折率分布を形成できるものであればよ
い、さらに構成材料も上記効果を有するものであればよ
く、実施例１で挙げた材料は少なくとも利用できる。 上記実施例においては、光幅光素子として光偏向機能付
き半導体レーザおよび電界で屈折率を制御する物等を例
示したが、本発明は上記に限らず同様の機能を有する素
子であれば使用できる。
施例を以下に説明する。第１１図のような光偏向機能村
き半導体レーザの一例がＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、２３巻、 Ｉ）、３６１ （＋９８７）に
開示されている。半導体レーザの出射光が伝搬する半導
体導波路に二つの電極を設け、この電極に非対称な大き
さの電流を注入することによって導波路部分の屈折率に
傾斜を生じさせ光偏向を行う０本実施例では発光素子と
してビームの収束性のよい半導体レーザを採用し、しき
い電流の制御を行うためレーザサイリスタとする。レー
ザサイリスタの一例は１９８７年秋季応用物理学会講演
会、１８ｐ−ＺＧ−１０に開示されている。光偏向素子
は原理的には上記文献のものと同様に電流の注入による
方式を用い、画電極をサイリスタ構造化して外部信号に
よる制御を可能とした。このような素子を第１図のよう
に７レイ状に配列し、第８図に示したネットワークに接
続して光走査装置を構成した。 第２図は素子間の電気接続を示す図で、第３図はこの電
気接続および光の結合を実現するための複合素子アレイ
の平面配置図の一部である。この配置は一例であって、
レーザサイリスタＴからの発光出力１４が効率よく光偏
向素子８に入射するように配置されていれば電気配線の
パターンなどはこれと異なっていてもよい、なお本実施
例の抵抗Ｒ１はダイオードに置き換えてもよい、先発間
（特願昭６３−１６４３５３ ｒ発光素子アレイ」）に
述べられているように抵抗をダイオードに置き換えるこ
とにより、クロックラインを２系統に減らすことができ
る。第４図はＡＩＧＢＡｓ／ＧａＡｓ系で構成したレー
ザサイリスタアレイ部分く第３図中Ｘ−Ｘ’）、第５図
は光偏向素子部分（第３図中’／−Ｖ’）に相当する断
面構造図である。 つぎにデバイス構造を簡単に説明する。各結晶層の構成
はレーザサイリスタと光偏向素子とて共通とした。これ
は必須条件ではないが、作製プロセスを簡略化するため
に共通の結晶層を用いることが望ましい、ｎ形ＧａＡｓ
基板ｌに適当なｎ−ＧａＡｓバッファ層を形成しく図で
は省略されている）、つい”＆ｎ・ＡｌＧａＡｓ層２、
ｐ・ＡｌＧａＡｓ層３、 ノンドープＧａＡｓｐｓ４
、ｎ”ＡＩ ＧａＡｓ層５、ｐ−ＡｌＧａＡｓ層６を順
次形成する。さらに最上層にｐ−ＧａＡｓをコンタクト
層として形成する場合もある。ノンドープＧａＡｓ層４
がレーザの活性層であり、その両側のＡｌＧａＡｓ層３
，５がクラット層である０本実施例のレーザサイリスタ
では最上層から上部クラッド層５の途中までの一部を除
去してリッジ１３を形成する。レーザの構造は必ずしも
これに限らず、埋め込み構造なども使用できる。ゲート
電極のコンタクト１１は上部クラッド層であるｎ・Ａｌ
ＧａＡｓ層５に設ける。レーザサイリスタの光共振器の
偏向素子側端面１６（第３図舎照）はドライエツチング
法などで形成するが、他の端面１７は常開法によっても
よい、光偏向素子はレーザと同一の層構造で構成され、
光の伝搬方向に対して対称な位置に電流注入用素子Ｄ１
、Ｄ２が設けられ、これらはレーザ同様のサイリスタ構
造を持っている。上部電極７１．７２直下のｐ拳ＡｌＧ
ａＡｓ層６は横方向の電流を防ぐため分離溝１２により
分離する。ゲート電極のコンタクトｌｌはレーザ部分同
様に上層を除去して露出させたｎ−ＡｌＧａＡｓ層５に
設ける。光偏向素子はレーザの出射光１４が効率よく入
射できる位置に配置するが、画素子間は電気的には分離
しなければならない。 上記の素子形成に用いる結晶成長は液相成長、有機金属
気相成長あるいは分子線エピタキシーなどの方法のいず
れかで行うことができる。なお本実施例ではレーザの活
性層をＧａＡｓとしたため発光波長は９００ｎ＊前後と
なるが材料はＧａＡｓに限定されず、ＡｌＧａＡｓを用
いれば７８０ｎｍ程度まで、ＩｎＧａＰやＡｌＧａ１ｎ
Ｐを用いれば６００ｎａ＋台まで短波長化が可能で、用
途に応じて選択できる。 光走査装置としての駆動方法をつぎに説明する。 第２図に示したような接続下で、たとえばレーザサイリ
スタＴ（−１）、Ｔ（０）、Ｔ（＋）にクロックパルス
をφ２、φ３、φ１のラインに第６図のタイミングで鴫
に印加してＯＮとし、φ１のラインからレーザの駆動電
流１丁を供給して点灯、走査する。光偏向素子０（−１
）、０（の、０（１）の二つ一絹のサイリスタＤＩ（−
１）、Ｄ２（−１）、ＤＩ（０）、Ｄ ２ （０）、Ｄ
Ｉ（＋）、０２（＋）ニは第６ｒｙＩに示したように上
記クロックパルスよりそれぞれΔｔだけ早く立ち上がる
パルスなφ１′、φ１゛ゝ φ２、φ２°′ φ３′、
φ３１のラインを介して順に印加する。たとえばφ３に
クロックパルスが加わってレーザＴ（０）が点灯する直
前にラインφ３′、φ３″から光偏向素子Ｄ（０）の二
つのサイリスタ［）ｌ（０）、［１２（０）にパルスが
印加され、これら二つがＯＮになる。 Ｔ（０）が点灯すると同時にφ−φ Ｉ＋から対称なラ
ンプ電流＋０１、＋０２がＤｉ（０）、０２（０）に加
えられる。 上記クロックパルスは次のクロックパルスがφ１に送ら
れると同時に零になり、該ランプ電流は初期値に戻る。 これでサイリスタＤ Ｉ （０）、０２（０）はＯＦＦ
となる。この時点で隣の光偏向素子Ｄ（１）のサイリス
タＤＩ（＋）、Ｄ２（１）はすでにＯＮとなっており、
隣のレーザＴ（１）が点灯すると同時に偏向動作を開始
する。 以下同様なタイミングで動作する。 実施例−２ 本実施例では光偏向素子として電Ｗで屈折率を制御する
タイプを探用した。このような効果を利用した光偏向素
子は電気光学効果をもつ誘電体結晶プリズムを用いて実
現できることが知られている（末田正著 「光エレクト
ロニクス」 昭晃堂ｐ１９０〜＋９３） 、 半導体
の場合、電気光学効果だけでなくフランツ−ケルデイツ
シュ効果、あるいは童子井戸を用いれば量子閉じ込めシ
ュタルク効果等も、接合に逆バイアスを印加することに
より利用することができる。このような効果を半導体導
波路に適用すれば上記誘電体素子から半導体光偏向素子
が容易に類推される。第１２図にその構成例をボす。こ
れは、ｎ形ＧａＡｓ層基板ｌ上にｎ形ＡｌＧａＡｓ２２
、ノンドープＧａＡｓ４．ｐ形ＡｌＧａＡｓ２４を形成
し、さらにこの両面に電極３５ 、２９を設けたもので
ある。ここで入射光に対して斜めの側端部を有する電極
３５に、電ｆ５２９に対して負の電圧を印加すると、ノ
ンドープＧａＡｓ４が空乏化して電界が印加され、この
電界強度に依存してノンドープＧａＡｓ４の屈折率が変
化する。 したがって電極３５の下の屈折率とこれ以外の領域の屈
折率が異なりこの違いが外部から制御できるため出射光
１５の方向を制御することができる。この光偏向素子と
レーザサイリスタを絹み合わせて光走査装置を実現した
。レーザサイリスタは実施例１のものと同一素子でよく
、素子の配置も実施ｆ’ｔ４１同様でよい、ただし本実
施例の光偏向素子は逆バイアス状態で使用するためパワ
ーの消買が少なく、全素子を常時動作させていても差し
支えない、したがってこの場合第７図に示すようにクロ
ックラインは発光素子だけに設ければよく、光偏向素子
にはゲート電極は不要で、共通のランプ電圧を供給する
ラインだけを配線する。もちろんこのランプ電圧の始点
と終点は各レーザの点灯、消灯のタイミングに一致させ
ておく必要がある。 なお第１２図の光偏向素子は最も単純な例であり、他の
構造であってもよい０例えば光導波層は瞳子井戸層とし
てもよい、ただしこの場合レーザサイリスタも童子井戸
レーザとする方が作製プロセスが容具になる。 また電極形状も第１２図のものに限定する必要はなく、
有効に非対称な屈折率分布を形成できるものであればよ
い、さらに構成材料も上記効果を有するものであればよ
く、実施例１で挙げた材料は少なくとも利用できる。 上記実施例においては、光幅光素子として光偏向機能付
き半導体レーザおよび電界で屈折率を制御する物等を例
示したが、本発明は上記に限らず同様の機能を有する素
子であれば使用できる。
本発明によれば、発光素子に光偏向素子を付加したため
、発光素子アレイだけによる光走査装置に比へ、同一発
光素子数で走査光点の精細度を向上できる。また発光素
子はしきい電流もしくはしきい電圧を制御できるものと
し、制御用電極を電気的手段により接続したため、クロ
ックパルスの印加のみで走査が行え、光偏向素子を付加
しても駆動回路が複雑化しない効果がある。
、発光素子アレイだけによる光走査装置に比へ、同一発
光素子数で走査光点の精細度を向上できる。また発光素
子はしきい電流もしくはしきい電圧を制御できるものと
し、制御用電極を電気的手段により接続したため、クロ
ックパルスの印加のみで走査が行え、光偏向素子を付加
しても駆動回路が複雑化しない効果がある。
第１図は本発明の基本構成を示す概略図、第２図は第１
の実施例の等価回路図、第３図は同実施例の一部の平面
図、第４図は同実施例のレーザサイリスタ部分の断面図
、第５図は同実施例の光偏向素子部分の断面図、第６図
は同実施例の駆動タイミング図、第７図は第２の実施例
の等価回路図、第８図は先発病における発光素子アレイ
の駆動方法を示す等価回路図、第９図は従来のサイリス
タの基本構造図、第１Ｏ図はサイリスタの電流−電圧特
性、第１１図は光偏向機能付き半導体レーザの従来例の
斜視図、第１２図は第２の実施例に用いられる光偏向素
子の一構成例の斜視図、第１３図は偏向による光走査方
式を示す原理図、第１４図はアレイを用いた光走査方式
を示す原理図である。 Ｔ 発光素子、 ０ 光偏向素子、 φ、φ２、φ１ クロックライン 発光素子駆動電流、 Ｄ 光偏向素子駆動電流、 ＶＧＫ ゲート電圧用電源 ｎ形ＧａＡｓ基板、 ２，５．２２ ｎ形Ａ
ＩＧａＡｓＪ’！、３．２４ ｐ形ＡｌＧａＡｓ層、 ６ ｐ形ＡＩＧａＡｓＦｊ、 ２７ 、２８ 、２９ 、３５ 電極９ 抵抗層、 １１ゲート電極コンタク １２ 分離溝、 １４ 発光素子出射光、 １６、ＩＴ レーザ端面 ４ ノンドープＧａＡｓ層、 ２５ ｐ形ＧａＡｓ層、 ８．１０．２６ 絶縁膜、 １０ 抵抗層、 ト、 １３ リッジ １５ 偏向光ビーム 第１図 第２図 時間 第 図 第 図 第 図 第 図 電圧□ 第１０図 第１１ 図 第１２図 ２９電極
の実施例の等価回路図、第３図は同実施例の一部の平面
図、第４図は同実施例のレーザサイリスタ部分の断面図
、第５図は同実施例の光偏向素子部分の断面図、第６図
は同実施例の駆動タイミング図、第７図は第２の実施例
の等価回路図、第８図は先発病における発光素子アレイ
の駆動方法を示す等価回路図、第９図は従来のサイリス
タの基本構造図、第１Ｏ図はサイリスタの電流−電圧特
性、第１１図は光偏向機能付き半導体レーザの従来例の
斜視図、第１２図は第２の実施例に用いられる光偏向素
子の一構成例の斜視図、第１３図は偏向による光走査方
式を示す原理図、第１４図はアレイを用いた光走査方式
を示す原理図である。 Ｔ 発光素子、 ０ 光偏向素子、 φ、φ２、φ１ クロックライン 発光素子駆動電流、 Ｄ 光偏向素子駆動電流、 ＶＧＫ ゲート電圧用電源 ｎ形ＧａＡｓ基板、 ２，５．２２ ｎ形Ａ
ＩＧａＡｓＪ’！、３．２４ ｐ形ＡｌＧａＡｓ層、 ６ ｐ形ＡＩＧａＡｓＦｊ、 ２７ 、２８ 、２９ 、３５ 電極９ 抵抗層、 １１ゲート電極コンタク １２ 分離溝、 １４ 発光素子出射光、 １６、ＩＴ レーザ端面 ４ ノンドープＧａＡｓ層、 ２５ ｐ形ＧａＡｓ層、 ８．１０．２６ 絶縁膜、 １０ 抵抗層、 ト、 １３ リッジ １５ 偏向光ビーム 第１図 第２図 時間 第 図 第 図 第 図 第 図 電圧□ 第１０図 第１１ 図 第１２図 ２９電極
Claims (1)
- （１）しきい電流もしくはしきい電圧を制御するための
制御電極を有する発光素子を多数個、一次元、二次元、
もしくは三次元的に配列し、各発光素子の制御電極を、
近傍に位置する少なくとも２つの発光素子の制御電極と
互いに電気的手段にて接続した光走査装置であって、各
々の発光素子に、各発光素子から発した光の出射方向を
制御できる光偏向素子を設けたことを特徴とする光走査
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2782689A JP2784025B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 光走査装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2782689A JP2784025B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 光走査装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02208067A true JPH02208067A (ja) | 1990-08-17 |
| JP2784025B2 JP2784025B2 (ja) | 1998-08-06 |
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|---|---|---|---|
| JP2782689A Expired - Fee Related JP2784025B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 光走査装置 |
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1989
- 1989-02-07 JP JP2782689A patent/JP2784025B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |