JPH04196869A - Optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、光走査装置における光学補正部の構成に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to the configuration of an optical correction section in an optical scanning device.
[従来の技術〕
従来の技術は、文献ED79−30・・・佐原 進「焦
点距離可変ネマチック液晶レンズセル」記載のようにネ
マチック液晶を眼鏡等に利用したり、液晶としては、デ
イスプレィ、シャッタ、光偏光素子などに応用するもの
であった。[Prior art] Conventional technology uses nematic liquid crystals for eyeglasses, etc. as described in document ED79-30... Susumu Sahara "Variable focal length nematic liquid crystal lens cell", and as liquid crystals, displays, shutters, etc. It was applied to light polarizing elements, etc.
[発明が解決しようとする課題]
上記従来技術は液晶レンズにおける屈折率は一様に変化
するものであり、屈折率を不均一にするものではなかっ
た。又、従来、液晶レンズを光走査の光学補正に用いる
例は見られない。[Problems to be Solved by the Invention] In the prior art described above, the refractive index of a liquid crystal lens changes uniformly, and the refractive index does not become non-uniform. Furthermore, conventionally, there has been no example of using a liquid crystal lens for optical correction of optical scanning.
本発明の目的は、液晶レンズを光走査の光学補正に有効
な形で利用することにある。又、その中で屈折率を不均
一とした液晶レンズを用いることにある。An object of the present invention is to utilize a liquid crystal lens in an effective manner for optical correction of optical scanning. Another advantage is to use a liquid crystal lens with a non-uniform refractive index.
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するために、液晶レンズに屈折率分布を
持たせ、必要に応じてそれらを可変とする。手段を持つ
ものである。[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, a liquid crystal lens is provided with a refractive index distribution, and the refractive index distribution is made variable as necessary. It is something that has the means.
液晶レンズに屈折率分布を持たせ、必要に応じて、それ
らを可変とすることで、歪曲収差、像面湾曲2面倒れの
補正が可能になる。By providing a liquid crystal lens with a refractive index distribution and making the distribution variable as necessary, distortion aberration and curvature of field can be corrected.
従来の光走査装置においては、光学レンズを用いて、光
学補正するのが通常であった。このとき、光学レンズと
しては、光学用のガラスが一般的であり、最近は、その
廉価・製造の安易性よりプラスチックが用いられるよう
になってきている。この種のレンズの場合、レンズ内で
の屈折率分布の一様性より、幾何学的補正のみを考えた
場合でも、像面湾曲と歪曲収差を補正するために、主走
査方向に対して、走査ミラー3と感光部材5の間に3つ
の曲面、これに加えて面倒れを補正するには、副走査方
向に、レーザ発光部1と走査ミラー3の間に1つの曲面
、走査ミラー3と感光部材5の間に2〜4の曲面が必要
だった。これを第2図に示す、シリンダレンズ9.f−
Qレンズその110゜f−Qレンズその211に上記曲
面を配するものである。In conventional optical scanning devices, optical correction is usually performed using an optical lens. At this time, optical glass is generally used as the optical lens, and recently, plastic has come to be used because of its low cost and ease of manufacture. In the case of this type of lens, due to the uniformity of the refractive index distribution within the lens, even if only geometric correction is considered, in order to correct field curvature and distortion aberration, in the main scanning direction, In addition to three curved surfaces between the scanning mirror 3 and the photosensitive member 5, one curved surface is provided between the laser emitting unit 1 and the scanning mirror 3 in the sub-scanning direction, and one curved surface is provided between the scanning mirror 3 and the scanning mirror 3 in the sub-scanning direction. Two to four curved surfaces were required between the photosensitive members 5. This is shown in FIG. 2 as a cylinder lens 9. f-
The above curved surface is arranged on the 110°f-Q lens 211 of the Q lens.
本発明の特徴は液晶性を有する光学補正レンズを光走査
に用いることで、上述した必要曲率面数の低減と廉価性
、コンパクト性、液晶性を利用した新たな負荷価値を付
けんとするものである。以下の詳細な実施例においては
、特に強誘電性液晶と高分子液晶について述べるが、そ
の他の液晶を用いてもなんらさしつかえない。The present invention is characterized by using an optical correction lens having liquid crystal properties for optical scanning, thereby reducing the number of required curvature surfaces as described above, and adding new load value by utilizing low cost, compactness, and liquid crystal properties. It is. In the following detailed examples, ferroelectric liquid crystals and polymer liquid crystals will be particularly described, but other liquid crystals may also be used.
まず、強誘電性液晶を利用した場合であるが、液晶性を
有する状態で利用するには、セルに強誘電性液晶を封入
する必要がある。第3図が、その−例であるが、(a)
が平行する2枚の液晶セル13を使用した場合であり、
(b)が液晶セルをベンド、させて使用した場合である
。液晶サイドセル15は、通常の液晶厚5μm程度では
いらないが、光学補正の特性を良くしようとすると、液
晶厚を厚くする必要があり、この際には必要になるが、
液晶材料の改善によりその限りでない。ここで上記第3
図の構成では、大幅な特性改善は難がしく、例えば第4
図に示すように、セルの片側のみにベンド液晶セル14
を入れたり、第5図に示すように、片側に曲率セル16
を入れることで大きな補正効果を得ることができる。First, in the case of using ferroelectric liquid crystal, in order to use it in a liquid crystal state, it is necessary to seal the ferroelectric liquid crystal into the cell. Figure 3 is an example of this, (a)
is the case when two parallel liquid crystal cells 13 are used,
(b) is the case where the liquid crystal cell is bent and used. The liquid crystal side cell 15 does not need a normal liquid crystal thickness of about 5 μm, but in order to improve the optical correction characteristics, it is necessary to increase the liquid crystal thickness, and in this case, it is necessary.
This is no longer the case due to improvements in liquid crystal materials. Here, the third
With the configuration shown in the figure, it is difficult to significantly improve the characteristics;
As shown in the figure, bend liquid crystal cell 14 on only one side of the cell.
or insert a curvature cell 16 on one side as shown in Figure 5.
A large correction effect can be obtained by adding .
実際の補正時の利用法であるが、第6図に示すように液
晶セルの内側に透明電極17を付け、これに電圧発生部
7より電圧を加える。この際加える電圧を変化させるこ
とで、液晶セルの屈折率を変えようというものである。In actual use for correction, as shown in FIG. 6, a transparent electrode 17 is attached inside the liquid crystal cell, and a voltage is applied to it from the voltage generating section 7. The idea is to change the refractive index of the liquid crystal cell by changing the applied voltage.
第7図は強誘電性液晶セル6を用いた。−光走査装置構
成例である。これは走査ミラー3とレーザ制御部1の間
に強誘電性液晶セル6を配したものである。走査位置に
応じて焦点距離を変え、像面湾曲の一部又は全てを補正
しようとするもので、他の光学系で残りを補足せよとす
るものである。In FIG. 7, a ferroelectric liquid crystal cell 6 was used. - An example of the configuration of an optical scanning device. This has a ferroelectric liquid crystal cell 6 arranged between a scanning mirror 3 and a laser control section 1. It attempts to correct part or all of the curvature of field by changing the focal length depending on the scanning position, and attempts to compensate for the rest with another optical system.
第8図は電圧発生部7の一構成例である。同期センサ4
からの信号を受けて、制御部19が記憶部20から、必
要な出力情報を読み出し、出力部18より必要な電圧を
出力するものである。FIG. 8 shows an example of the configuration of the voltage generating section 7. Synchronous sensor 4
In response to a signal from the control section 19, the control section 19 reads necessary output information from the storage section 20, and outputs a necessary voltage from the output section 18.
第1図は走査ミラーと感光体の間に強誘電性液晶セルを
配置した場合の一光学製置構成例である。FIG. 1 is an example of an optical installation configuration in which a ferroelectric liquid crystal cell is disposed between a scanning mirror and a photoreceptor.
この液晶セル6は様々な用途に用いることができる。以
下にその詳細な例を説明する。This liquid crystal cell 6 can be used for various purposes. A detailed example will be explained below.
まず第一に像面湾曲又は歪曲収差を補正する場合の一例
であるが、例えば第6図の構成にして、走査する位置に
応じて印加電圧を変動させることで、像面湾曲又は歪曲
収差の一部又は全てを補正することができる。又、第9
図に示すように、曲率セルを用いることで、加える電圧
を変化させなくとも像面湾曲又は歪曲収差の一部又は全
てを補正することができる。この際、熱論印加電圧を変
動させてもよい。First of all, this is an example of correcting field curvature or distortion aberration. For example, by using the configuration shown in FIG. 6 and varying the applied voltage according to the scanning position, Part or all can be corrected. Also, the 9th
As shown in the figure, by using the curvature cell, part or all of the field curvature or distortion can be corrected without changing the applied voltage. At this time, the thermal applied voltage may be varied.
続いて面倒れ補正を行う場合の一例であるが、例えば第
10図に示すように、対向する液晶セル13の片側の透
明電極17を接地し、対向する電極を図に示すようなG
ND電極22を中に配し、両端に印加電圧電極21を配
した構成とし、ここに電圧を引加するものである。これ
により、第11図に示すように、y軸に対して印加電圧
Vccに対して屈折率nを変化させることが可能となる
。この構成において、両側の電極を上述した3つの電極
構成に変えることも可能である。Next, as an example of performing surface tilt correction, for example, as shown in FIG. 10, the transparent electrodes 17 on one side of the opposing liquid crystal cells 13 are grounded, and the opposing electrodes are connected to the ground as shown in the figure.
It has a configuration in which an ND electrode 22 is placed inside and applied voltage electrodes 21 are placed at both ends, to which a voltage is applied. Thereby, as shown in FIG. 11, it becomes possible to change the refractive index n with respect to the applied voltage Vcc with respect to the y-axis. In this configuration, it is also possible to change the electrodes on both sides to the three electrode configuration described above.
前述した面倒れ補正に加えて、像面湾曲、歪曲収差の一
部、又は全てを補正しようという構成の一例が第12図
である。第10図において、GND電極22にも電圧を
印加するものである。この電圧を可変とすることで屈折
率分布をzx平面内でも変化させ、像面湾曲、歪曲収差
の一部、又は全てを補正しようというものである。FIG. 12 shows an example of a configuration for correcting part or all of field curvature and distortion in addition to the above-mentioned surface tilt correction. In FIG. 10, a voltage is also applied to the GND electrode 22. By making this voltage variable, the refractive index distribution is changed even within the zx plane, and part or all of field curvature and distortion can be corrected.
又上記の実施例において、液晶セル13をベンド液晶セ
ル141曲率セル16とすることで像面湾曲、歪曲収差
の一部、又は全てを定電圧において補正をする方法が考
えられる。Further, in the above embodiment, a method may be considered in which the liquid crystal cell 13 is replaced by a bend liquid crystal cell 141 and a curvature cell 16 to correct part or all of the field curvature and distortion using a constant voltage.
又、別法として第10図において、印加電圧電極21の
抵抗率分布を考える方法が考えられる。Another method is to consider the resistivity distribution of the applied voltage electrode 21 in FIG. 10.
低抗率を変化させることで、屈折率分布を定電圧におい
ても変化させんというものである。By changing the low resistivity, the refractive index distribution does not change even at constant voltage.
第13図に強誘電性液晶の一般形を示す。実際使用する
際には、屈折率が電位により大きく変化するものが用い
られる。第13図の構造に、CN基等を置換しても上記
目的を達することも可能となる。例えば、第14図に示
す構成のものが一例として考えられる。Figure 13 shows the general form of a ferroelectric liquid crystal. In actual use, a material whose refractive index changes greatly depending on the electric potential is used. The above objective can also be achieved by substituting a CN group or the like in the structure shown in FIG. For example, the configuration shown in FIG. 14 can be considered as an example.
前述してきた説明は強誘電性液晶を用いた場合であるが
、以下では高分子液晶を用いた場合について述べる。高
分子液晶の特徴は、強誘電性液晶の、ように高速応答性
がないため、リアルタイム制御には向かない反面、液体
的な性質を示すモノマー状態から光重合させることでポ
リマー状態とすることで、その状態を固定できることに
ある。この状態では熱論セル等は不用である。つまり、
その状態で理想的な曲率、屈折率分布を持たすことがで
きれば、一般のレンズと同様に扱え、しかも、複数のレ
ンズの効果を持たせることが可能である。The above explanation is based on the case where a ferroelectric liquid crystal is used, but the case where a polymer liquid crystal is used will be described below. A feature of polymer liquid crystals is that they do not have the same high-speed response as ferroelectric liquid crystals, so they are not suitable for real-time control. , in that the state can be fixed. In this state, a thermal cell or the like is unnecessary. In other words,
If it can have an ideal curvature and refractive index distribution in that state, it can be handled in the same way as a general lens, and moreover, it can have the effects of multiple lenses.
第15図は高分子液晶レンズ24の一配置例である。走
査ミラー3と感光部材5の間に入れて前述したポリマー
状態で使用するのが一般的である。FIG. 15 shows an example of the arrangement of the polymer liquid crystal lens 24. Generally, it is placed between the scanning mirror 3 and the photosensitive member 5 and used in the aforementioned polymer state.
第16図がその形状の一例である。一般のレンズと同じ
ように、曲面を持った形状を持ち、内部に3次元的に屈
折率分布を持つものである。熱論形状としては曲面を持
たなくてもよく、屈折率分布も任意で良い。FIG. 16 shows an example of the shape. Like a general lens, it has a curved shape and has a three-dimensional refractive index distribution inside. The thermal shape does not need to have a curved surface, and the refractive index distribution may be arbitrary.
無給配置としては、レーザ1と走査ミラー3の間でもよ
く、走査ミラー3の表面であっても無給よく、位置を問
わない。このことは、すべての種類のレンズに共通であ
る。The unpaid arrangement may be between the laser 1 and the scanning mirror 3, or even on the surface of the scanning mirror 3, and the position does not matter. This is common to all types of lenses.
高分子液晶をポリマー状態ではなく、流動的なモノマー
状態で使用することも考えられる。この際はセルに入れ
る必要がある。第17図はその一例を示したものである
。千ツマー高分子液晶に固定電圧を印加することで屈折
率分布を得んとするものである。この際、熱論電圧を可
変としてもよい。光学補正としては、セル16or13
の形状が種々考えられるため、セル側の光学補正効果も
期待できる。第18図において、千ツマー高分子液晶2
9の配向性をよくするために、透明電極7とモノマー高
分子液晶7の間に配向膜を設けることも考えられる。こ
れは、他の液晶を用いる場合においても同様である。It is also conceivable to use the polymer liquid crystal not in a polymer state but in a fluid monomer state. In this case, you need to put it in a cell. FIG. 17 shows an example. The aim is to obtain a refractive index distribution by applying a fixed voltage to a 100% polymer liquid crystal. At this time, the thermal voltage may be made variable. For optical correction, cell 16or13
Since various shapes can be considered, an optical correction effect on the cell side can also be expected. In Figure 18, 1000 polymer liquid crystal 2
In order to improve the orientation of the liquid crystal 9, it is conceivable to provide an alignment film between the transparent electrode 7 and the monomer polymer liquid crystal 7. This also applies to cases where other liquid crystals are used.
第24図は印加電圧法の一例である。第12図での説明
と同様に3次元的に屈折率分布を持たせるものである。FIG. 24 is an example of the applied voltage method. Similar to the explanation in FIG. 12, a three-dimensional refractive index distribution is provided.
セルの形状を種々工夫したり、透明電極17の低抗率を
分布させたりする方法も考えられる。屈折率分布に寄与
する方法であればいかなる手段を追加してもよい。これ
は他の全ての場合に共通である。It is also conceivable to devise various cell shapes or to distribute the low resistivity of the transparent electrode 17. Any means may be added as long as it contributes to the refractive index distribution. This is common to all other cases.
又、高分子液晶の特徴として前述した電場以外にも磁場
に対して配向する性質がある。第18図はその一例であ
り、この構成では、透明電極17は不要となる。磁場発
生手段30でモノマー高分子液晶を3次元的に配向させ
るものである。In addition to the above-mentioned electric field, polymer liquid crystals have the property of being oriented in response to a magnetic field. FIG. 18 is an example of this, and in this configuration, the transparent electrode 17 is unnecessary. The monomer polymer liquid crystal is three-dimensionally aligned by the magnetic field generating means 30.
この際の磁場発生手段であるが、−例として単純には第
26図に示す構成でy軸方向に磁界を持たせることがで
きる。これは出力制御42がら8力する電流をコイル4
3に流すことで磁界を作るものである。上記をより高度
に制御しようとした一例が第27図である。(1)はy
方向のみならずX方向にも磁場を持たせるものである。As for the magnetic field generating means in this case, as an example, it is possible to generate a magnetic field in the y-axis direction simply by using the configuration shown in FIG. 26. This causes the current to flow from the output control 42 to the coil 4.
3 to create a magnetic field. FIG. 27 shows an example of an attempt to control the above to a higher degree. (1) is y
It provides a magnetic field not only in the direction but also in the X direction.
又、(2)は小コイル43を必要に応じて走査して用い
、部分的により精密に磁場を制御するものである。In addition, (2) is used to scan the small coil 43 as necessary to partially control the magnetic field more precisely.
第28図も磁場発生装置の一例である。電磁石により磁
場を発生している。図の例では、X方向とX方向に磁場
を発生させる。このとき、各コイル43に流す電流を制
御することで磁場を制御するものである。又、この際、
より細かく磁場を制御する一例として、第29図に示す
ように、位置変位部46を設けることで、位置を前後さ
せたり角度をつけたりして磁場を制御するものである。FIG. 28 is also an example of a magnetic field generator. A magnetic field is generated by an electromagnet. In the illustrated example, magnetic fields are generated in the X direction and the X direction. At this time, the magnetic field is controlled by controlling the current flowing through each coil 43. Also, at this time,
As an example of more finely controlling the magnetic field, as shown in FIG. 29, a position displacement section 46 is provided to control the magnetic field by moving the position back and forth or by changing the angle.
又、必要に応じて磁場発生部4sの先端の形状を変える
ことが考えられる。すなわち第29図に示すように(2
)の状態に対して(1)の状態では中央部の磁場を強く
、(3)の状態では中央部を弱くできる。この際、必要
に応じて先端部を先端を調整する方法も考えられるし、
先端部の形状を制御できる手段を設ける方法も考えられ
る。Furthermore, it is conceivable to change the shape of the tip of the magnetic field generating section 4s as necessary. That is, as shown in Figure 29, (2
) In the state (1), the magnetic field at the center can be made stronger, and in the state (3), the magnetic field can be made weaker. At this time, you may consider adjusting the tip of the tip if necessary.
It is also possible to provide a means for controlling the shape of the tip.
以上、述べてきた方法はX方向とX方向に磁界を発生さ
せるものであったが、磁場を発生させる手段を一例とし
てより複数設けることでX方向。The methods described above generate magnetic fields in the X direction and the
X方向、Z方向全ての方向に磁場を発生させる方法が考
えられる。A possible method is to generate magnetic fields in both the X and Z directions.
続いて、屈折率分布の調整法であるが、第19図にその
一例を示す。まずモノマー高分子液晶レンズ1200内
の液晶29を調整する場合の一例であるが、例えば、感
光部材5に当たる部分にセンサを置き実際にレーザ光を
照射する。これをセンサ部36で受光する。受光情報と
しては、位置情報、スポット径等がある。これらの情報
を受けとり、その値が走査ラインとして最適になるよう
に調整する部分が、情報処理部35である。情報処理部
35では、処理した情報を、電場・磁場発生部に送る。Next is a method for adjusting the refractive index distribution, and an example thereof is shown in FIG. First, as an example of adjusting the liquid crystal 29 in the monomer polymer liquid crystal lens 1200, for example, a sensor is placed at a portion corresponding to the photosensitive member 5 and a laser beam is actually irradiated. This light is received by the sensor section 36. The light reception information includes position information, spot diameter, etc. The information processing unit 35 is the part that receives this information and adjusts the values so that they are optimal for the scanning line. The information processing section 35 sends the processed information to the electric field/magnetic field generation section.
電場・磁場発生部では、制御部33が情報処理部35か
ら得た情報を記憶部34に記憶すると共に出力部32の
出力制御を行う。この際のセンサとしては、位置・スポ
ット径・スポット形状等の情報を得ることができる必要
があり、小型COD等が考えられる。第25図は、スポ
ット像について示したものである。理想的には、走査ラ
イン39上を理想とする形状(第25図は一例として円
とした)で理想とする位置に走査する必要がある。実際
には例えば理想スポット像40に対して受光スポット像
41のように位置・大きさ・形状が変形する。In the electric field/magnetic field generation section, the control section 33 stores information obtained from the information processing section 35 in the storage section 34 and controls the output of the output section 32 . The sensor in this case needs to be able to obtain information such as position, spot diameter, spot shape, etc., and a small COD or the like may be used. FIG. 25 shows a spot image. Ideally, it is necessary to scan the scanning line 39 in an ideal shape (a circle is shown as an example in FIG. 25) and at an ideal position. In reality, for example, the position, size, and shape of the received light spot image 41 are deformed with respect to the ideal spot image 40.
次に、入力値を最適となるように調整する方法であるが
、−例として第19図に示すように、情報処理部35に
、理想走査情報、許容範囲情報。Next is a method of adjusting the input values to make them optimal. As an example, as shown in FIG. 19, the information processing section 35 is provided with ideal scan information and allowable range information.
磁場変化における屈折率変化情報、屈折率分布レンズの
シミュレーション機能を備えることで、例えば、走査ラ
イン情報を取り込み、それを許容範囲に収め、しがも最
適化するように、調整するものである。調整済みの高力
情報は、記憶部34に記憶する。By providing refractive index change information due to magnetic field changes and simulation functions for gradient index lenses, for example, scanning line information can be taken in and adjusted to keep it within an acceptable range and to optimize it. The adjusted high force information is stored in the storage unit 34.
上記の際、作成誤差も考慮され、高分子液晶レンズ24
は調整されたこととなるが、走査ミラーについては考慮
されていない。一般に多面走査ミラーは、中心がら各走
査面までの誤差、各走査面毎に面倒れ誤差がある。つま
り、実際に使われる走査ミラー3と高分子液晶レンズ2
4の組み合わせで調整を行う場合は問題ないが、調整高
速化のために、走査ミラーを固定して、高分子液晶レン
ズのみを取り替えて調整する場合は、走査ミラーの製作
誤差許容値を考慮して調整を行う必要がある。第30図
は、その場合に使用される走査ミラー構成の一例である
。走査ミラ一部材48と光走査部50の間に例えば圧電
素子よりなる位置・向き調整部49を設け、走査ミラー
3の製作誤差の最悪値のデータ群を取り込み、それらす
べてを満足する調整値を導こうというものである。以上
は、走査ミラー3について述べたものであるが、レーザ
1や他の部材についても同様であり、上述した考え方を
適用することが考えられる。In the above case, manufacturing errors are also taken into consideration, and the polymer liquid crystal lens 24
has been adjusted, but the scanning mirror is not taken into account. In general, a multifaceted scanning mirror has errors from the center to each scanning surface and tilt errors for each scanning surface. In other words, the scanning mirror 3 and polymer liquid crystal lens 2 that are actually used
There is no problem when adjusting with the combination of 4, but if you want to fix the scanning mirror and replace only the polymer liquid crystal lens to speed up the adjustment, consider the manufacturing error tolerance of the scanning mirror. It is necessary to make adjustments. FIG. 30 is an example of a scanning mirror configuration used in that case. A position/orientation adjustment section 49 made of, for example, a piezoelectric element is provided between the scanning mirror member 48 and the optical scanning section 50, and a data group of the worst value of the manufacturing error of the scanning mirror 3 is taken in, and an adjustment value that satisfies all of them is determined. It is meant to guide you. Although the above description has been made regarding the scanning mirror 3, the same applies to the laser 1 and other members, and it is possible to apply the above-mentioned concept.
以上は、モノマー高分子液晶を用いた場合である。続い
て、ポリマー高分子液晶の調整法であるが、その−例を
示したのが第20図である。ポリマー高分子液晶レンズ
25の調整法は、第1段階として、第19図で示したモ
ノマー高分子液晶29調整した後に、重合手段発生部3
7により重合し、その後はセルをはずして、単なるレン
ズとして使用するものである。この際無給セルをつけた
まま使用してもよい。調整後、セルからはずして使用す
る場合には調整時にセルによる光学的効果を考慮した上
で調整しなければならない。又、光重合したとき一般の
プラスチックレンズと同様にひげを生じるので、これも
あらかじめ考慮に入れておく必要がある。上記目的を達
成するための一例として、情報処理部35にシミュレー
ション能力を持たせるか、あらかじめシミュレーション
によって得られた最適ライン出力例を持つことが考えら
れる。The above is a case where a monomer polymer liquid crystal is used. Next is a method for preparing a polymer liquid crystal, and FIG. 20 shows an example thereof. The method for adjusting the polymer polymer liquid crystal lens 25 is that, as a first step, after adjusting the monomer polymer liquid crystal 29 shown in FIG.
7, and then the cells are removed and used simply as a lens. At this time, you may use it with the unpaid cell attached. If the cell is used after being removed from the cell, the optical effect of the cell must be taken into consideration during the adjustment. In addition, when photopolymerized, whiskers occur like general plastic lenses, so this must be taken into consideration in advance. As an example of achieving the above objective, it is conceivable to provide the information processing section 35 with a simulation capability or to have an optimal line output example obtained in advance by simulation.
又、上記ポリマー高分子液晶の調整の最大の特徴として
、光路毎に調整を実行できることが挙げられる。全体を
調整しようとすると、許容誤差内でもなかなか調整が難
しいが、光路ごとに調整することが極めて高精度な調整
ができる。第31図はその一例を示したものである。調
整手順としては、■光路ごとに、まず発行情報制御部5
2がレーザlを照射し、それをセンサ36で受け、得た
情報が最適となるように情報処理部35が調整する。そ
の後、発行情報制御部が光重合用の光線を重合手段発生
部35から発光させ、正しい値に設定した部分を光重合
する。以下この繰参り返しを行い。面倒れの影響の含む
部分まで調整し終った後に残り全体を光重合させるもの
である。以上により光路毎に極めて精度高い調整が可能
になる。Furthermore, the most important feature of the adjustment of the polymer liquid crystal is that adjustment can be performed for each optical path. If you try to adjust the entire system, it will be difficult to do so even if it is within the tolerance, but if you adjust each optical path, you can achieve extremely high precision adjustment. FIG. 31 shows an example. As for the adjustment procedure, firstly, for each optical path, the issuance information control unit 5
2 emits a laser l, which is received by a sensor 36, and an information processing unit 35 adjusts the obtained information so that it is optimal. Thereafter, the issuance information control section causes the polymerization means generation section 35 to emit a light beam for photopolymerization, and photopolymerizes the portion set to the correct value. Repeat this process below. After adjusting the portion affected by surface tilt, the entire remaining portion is photopolymerized. With the above, extremely accurate adjustment is possible for each optical path.
又、ポリマー高分子液晶レンズ25のままで調整する方
法も考えられる。屈折率分布を変えるにはモノマー高分
子液晶26状態でなければならないが、第21図に示す
ようにポリマー状態からモノマー状態に変化させるには
大きなエネルギーを要する。第22図がその一構成例で
ある。エネルギー供給部により、必要な部分をポリマー
状態からモーマー状態とし、調整終了後に重合手段発生
部により、再び光重合するものである。この際無給前述
したように光路毎に調整する方法も考えられる。Alternatively, a method of adjusting the polymer liquid crystal lens 25 as it is may be considered. In order to change the refractive index distribution, the monomer polymer liquid crystal must be in the 26 state, but as shown in FIG. 21, a large amount of energy is required to change from the polymer state to the monomer state. FIG. 22 shows an example of the configuration. The energy supply section changes the required portion from the polymer state to the momer state, and after the adjustment is completed, the polymerization means generation section photopolymerizes it again. At this time, a method of adjusting each optical path may be considered as described above.
又、高分子液晶材料としては、6mが大きい方が有利で
ある。代表的材料を第23図に示す。又、CN=Nの代
わりに、CH=CH,N=N、COO等を使うことも考
えられる。Further, as a polymer liquid crystal material, a larger length of 6 m is advantageous. Typical materials are shown in Figure 23. Furthermore, instead of CN=N, it is also possible to use CH=CH, N=N, COO, etc.
上述してきた手法を利用した光走査装置を構成する場合
、組み立て調整を極めて簡易にできる。When constructing an optical scanning device using the method described above, assembly and adjustment can be made extremely simple.
第32図を用いて、−例として強誘電性液晶セル6を用
いる場合を説明する。まず前述した方法により強誘電性
液晶セル6の電圧発生部7の記憶部20を単独で調整す
る。続いて第32図に示すように光走査装置として組み
立てるが、この際どうしても取り付け誤差が生じる。こ
の際取り付け位置を調整する方法も考えられるが、1つ
以上の調整用センサ53を設けることで、強誘電性液晶
セル6の屈折率制御法を調整するこで、対応することが
考えられる。具体的には、調整用センサ53から得た位
置、スポット径の情報を情報処理部35に入力し、ここ
で得た情報に基材いて電圧発生部7の制御法にフィード
バックかけるものである。A case where a ferroelectric liquid crystal cell 6 is used as an example will be explained using FIG. 32. First, the storage section 20 of the voltage generating section 7 of the ferroelectric liquid crystal cell 6 is adjusted independently by the method described above. Subsequently, as shown in FIG. 32, an optical scanning device is assembled, but at this time, installation errors inevitably occur. At this time, a method of adjusting the mounting position may be considered, but it may be possible to deal with this by adjusting the refractive index control method of the ferroelectric liquid crystal cell 6 by providing one or more adjustment sensors 53. Specifically, information on the position and spot diameter obtained from the adjustment sensor 53 is input to the information processing section 35, and the information obtained here is fed back to the control method of the voltage generation section 7 based on the base material.
このような構成をとることで、取り付け位置を調整する
ことなく、電気的にオール自動で調整できることになる
。By adopting such a configuration, all electrical adjustments can be made automatically without having to adjust the mounting position.
又、屈折率分布を変えることなく、取り付け位置を調整
する構成を取った一例が第33図である。Further, FIG. 33 shows an example of a configuration in which the mounting position can be adjusted without changing the refractive index distribution.
調整用センサ53から得た情報を基に、情報処理部35
が、位置調整制御部53に調整量を伝え、位置調整制御
部53が各位置調整部55を用いて、最終的な位置調整
を行うものである。位置調整部としては例えば圧電素子
等が考えられる。この調整法においても自動調整が可能
となる。又、この調整法ではレンズの種類は問わないし
、光学系を形成するいかなるものを調整してもよい。又
、前述した屈折率制御法調整と組み合わせて使用しても
よい。Based on the information obtained from the adjustment sensor 53, the information processing section 35
transmits the adjustment amount to the position adjustment control section 53, and the position adjustment control section 53 uses each position adjustment section 55 to perform final position adjustment. As the position adjustment section, for example, a piezoelectric element or the like can be considered. Automatic adjustment is also possible with this adjustment method. Further, this adjustment method does not require any type of lens, and any element forming the optical system may be adjusted. Further, it may be used in combination with the above-mentioned refractive index control method adjustment.
以上より、本手法を用いることで、製作の自動化は著し
く改善されることになり、現在大きな問題となっている
人件費削減に極めて有力である。As described above, by using this method, the automation of manufacturing will be significantly improved, and it will be extremely effective in reducing labor costs, which is currently a major problem.
本発明の適用先の一例として、光走査装置としてはレー
ザ・ビーム・プリンタが考えられる。またスキャナにも
そのまま適用可能である。又、液晶レンズを、CD、カ
メラ、光学測定装置等に応用することが考えられる。又
、モータ制御に関しては、電動機等に応用可能でおる。As an example of an application of the present invention, a laser beam printer can be considered as an optical scanning device. It can also be applied directly to scanners. It is also possible to apply liquid crystal lenses to CDs, cameras, optical measurement devices, and the like. Also, regarding motor control, it can be applied to electric motors, etc.
[発明の効果]
本発明によれば、液晶レンズに屈折率分布を持たせ、必
要に応じて、それらを可変とできるので、歪曲収差、像
面湾曲9面倒れの補正が可能になる。[Effects of the Invention] According to the present invention, since the liquid crystal lens can have a refractive index distribution and can be made variable as necessary, distortion aberration and curvature of field 9 can be corrected.
第1図は光学系の一例を示す図、第2図は従来の光学系
の一例を示す図、第3図、第4図、第5図は液晶セルを
示す図、第6図は液晶駆動を示す図、第7図は液晶レン
ズを用いた光走査装置の構成図、第8図は電圧発生部の
構成図、第9図は液晶駆動を示す図、第10図は液晶駆
動を示す図、第11図は印加電圧に対する屈折率変化を
示す図、第12図は液晶駆動を示す図、第13図、第1
4図は強誘電性液晶の組成を示す図、第15図は高分子
液晶レンズを用いた光走査装置の構成図、第16図はポ
リマー高分子液晶レンズを示す図、第17図はモノマー
高分子液晶駆動を示す図、第18図は磁場配向制御の構
成図、第19図、第20図は高分子液晶レンズ調整を示
す図、第21図は高分子液晶のエネルギー遷移を示す図
、第22図は高分子液晶分子液晶レンズ調整を示す図、
第23図は高分子構成図、第24図は液晶レンズセルへ
の電圧印加を示す図、第25図はスポット像を示す図、
第26図、第27図は液晶レンズへの磁場印加を示す図
、第28図、第29図、第30図は調整用走査ミラー構
成図、第31図は調整用光学系の構成図、第32図は自
動調整の構成図、第33図は自動調整の構成図、第34
図は磁場発生装置を示す図である。
6・・・強誘電性液晶セル、7・・・電圧発生部、17
・磁場発生手段、24・・・高分子液晶レンズ、2S・
・・ポリマー高分子液晶レンズ、27・・・モノマー高
分子液晶、31・・・磁場・電場発生部、37・・・重
合手段発生部、53・・・調整用センサ、54・・・位
置調整制御部。
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55−−−イ之1−【訓−−5(−P
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一子
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鈷Figure 1 is a diagram showing an example of an optical system, Figure 2 is a diagram showing an example of a conventional optical system, Figures 3, 4, and 5 are diagrams showing a liquid crystal cell, and Figure 6 is a diagram showing a liquid crystal drive. 7 is a block diagram of an optical scanning device using a liquid crystal lens, FIG. 8 is a block diagram of a voltage generating section, FIG. 9 is a diagram showing a liquid crystal drive, and FIG. 10 is a diagram showing a liquid crystal drive. , Fig. 11 is a diagram showing refractive index changes with respect to applied voltage, Fig. 12 is a diagram showing liquid crystal driving, Fig. 13, Fig. 1
Figure 4 shows the composition of ferroelectric liquid crystal, Figure 15 shows the configuration of an optical scanning device using a polymer liquid crystal lens, Figure 16 shows a polymer liquid crystal lens, and Figure 17 shows the monomer height. Figure 18 is a diagram showing the molecular liquid crystal drive, Figure 18 is a block diagram of magnetic field alignment control, Figures 19 and 20 are diagrams showing polymer liquid crystal lens adjustment, Figure 21 is a diagram showing energy transition of polymer liquid crystal, Figure 21 is a diagram showing the energy transition of polymer liquid crystal, Figure 22 is a diagram showing polymer liquid crystal molecular liquid crystal lens adjustment;
FIG. 23 is a polymer configuration diagram, FIG. 24 is a diagram showing voltage application to a liquid crystal lens cell, and FIG. 25 is a diagram showing a spot image.
Figures 26 and 27 are diagrams showing the application of a magnetic field to the liquid crystal lens; Figures 28, 29, and 30 are configuration diagrams of the scanning mirror for adjustment; Figure 31 is a diagram of the configuration of the adjustment optical system; Figure 32 is a configuration diagram of automatic adjustment, Figure 33 is a configuration diagram of automatic adjustment, and Figure 34 is a configuration diagram of automatic adjustment.
The figure shows a magnetic field generator. 6... Ferroelectric liquid crystal cell, 7... Voltage generating section, 17
・Magnetic field generating means, 24...Polymer liquid crystal lens, 2S・
...Polymer polymer liquid crystal lens, 27... Monomer polymer liquid crystal, 31... Magnetic field/electric field generating section, 37... Polymerization means generating section, 53... Adjustment sensor, 54... Position adjustment control section.
, , 1 -・) Agent Patent attorney Katsuma Ogawa, '$ 1 Concave 7-Hada San Consultation II --- Chi &L; Mushi M number sushi crystal tlS ・-Mi*, Crystal Ikanse city Shihiro l-Kokuzu 5 hind (shi) (b) 16 ・・ **≦・t: 2 Lu light 6 Ward S Kyo 7th special 1 20--1 judgment) I'tP $ 9 hindrance 10th mouth ear 11th calculation 13z I 10 to J=5? ! =296 Rate 14 - ノ3r Z9---(/mer high incidence S insect S th +8 m 31-/j&At!'cage old arsenal r9!!1 36--- 't'-〒?P 5!hzom I 37- Φ Gogarin ¥ Shun leather 21 Tumo 22 Figure 38-11 working hours Luki - 4?Kurakanki p Leather 23 1!I K″C* M2n+I (ηll1l~2♂)Cη
Hzn++0 : Namako stay jF, 27f! 1 ¥; Z, ?Bahiro-Aki t is also 11!-Kamimotosha-・, Shimako"e' first come first served 2CIfD <27---4Ali, i, (beak Arithmetic 30 plan O...beggar kidney $3+3 v332 B S3---edited chant 71su 55--I-1-[Kun--5(-P Fuji 1← Ichiko Yuko
Claims (1)
する光走査装置。 2、請求項第1項記載の光走査装置において、セル封入
デバイスを用することを特徴とする光走査装置。 3、請求項第1項記載の光走査装置において、高分子液
晶デバイスにより光学補正を行うことを特徴とする光走
査装置。 4、請求項第3項記載の光走査装置において、走査光路
毎に最適に屈折率を設定することを特徴とする光走査装
置。 5、請求項第1項記載の光走査装置において、光学補正
の設定又は取り付け誤差の補正を自動的に行うことを特
徴とする光走査装置。[Claims] 1. An optical scanning device characterized by performing optical correction using a liquid crystal device. 2. An optical scanning device according to claim 1, characterized in that a cell encapsulation device is used. 3. The optical scanning device according to claim 1, wherein optical correction is performed by a polymer liquid crystal device. 4. The optical scanning device according to claim 3, wherein the refractive index is optimally set for each scanning optical path. 5. The optical scanning device according to claim 1, wherein optical correction setting or installation error correction is automatically performed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2322842A JPH04196869A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04196869A true JPH04196869A (en) | 1992-07-16 |
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ID=18148218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2322842A Pending JPH04196869A (en) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | Optical scanner |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH04196869A (en) |
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1990
- 1990-11-28 JP JP2322842A patent/JPH04196869A/en active Pending
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