JPH04331928A - 偏向ビーム発生装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音響光学素子を用いた
偏向ビーム発生装置、特にＰ偏光した光及びＳ偏光した
光を同一方向に偏向することができる偏向ビーム発生装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ顕微鏡、レーザプリング、ファク
シミリ、スキャナグラフのような画像形成装置において
は、音響光学素子を有する偏向ビーム発生装置が広く用
いられている。この偏向ビーム発生装置では、偏向信号
を発生させる駆動回路を音響光学素子に接続し、音響光
学素子に周波数が周期的に変化する超音波を供給してい
る。そして、音響光学素子に格子定数が周期的に変化す
る回折格子を形成し、形成された回折格子によって入射
ビームを周期的に偏向させてる。

【０００３】この偏向ビーム発生装置に用いられる音響
光学素子は特定の偏光方向に偏光した光に対して強い回
折作用を有し、これと直交する偏光方向に偏光した光に
対してはほとんど回折作用を与えない特性を有している
。このため、従来の偏向ビーム発生装置では、特定の偏
光方向に直線偏光した光を放射する光源と組み合せて用
いるのが一般的であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】直線偏光した光を放射
する光源は価格が高価であるため、このような光源を用
いた偏向ビーム発生装置は製造コストが高価になる欠点
があった。一方、安価で比較的高い出力の光源も種々の
ものが市販されているが、安価な光源は一方に偏光した
光とこれと直交する方向に偏光した光を同時に出力する
特性を有しているため、そのまま音響光学素子と組み合
せたのでは高出力の偏向ビームを発生させることができ
なかった。しかしながら、Ｐ偏光とＳ偏光とを同一方向
に偏向できれば、高い出力の偏向ビームを発生させるこ
とができ、偏向ビーム発生装置の製造コストを相当低減
できる大きな利点が達成できる。また、Ｓ偏光した光と
Ｐ偏光した光とを同一方向に偏向できれば、音響光学素
子の適用範囲を広げることができる大きな利点も達成で
きる。

【０００５】従って、本発明の目的は、一方向に偏光し
た光とこれと直交する方向に偏光した光を放射する光源
と組み合せても高い出力の偏向ビームを発生させること
ができる偏向ビーム発生装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による偏向ビーム
発生装置は、第１の方向に偏光した光及び第１の方向と
直交する第２方向に偏光した光を放射する光源装置と、
偏向信号を発生させる駆動回路と、この駆動回路によっ
て駆動され、光源装置から放射された光のうち前記第１
の方向に偏光した光を偏光面が９０°回転し前記偏向信
号に応じた方向に偏向された回折光として出射させると
共に、前記第２の方向に偏光した光を同一の偏光状態の
非回折光として出射させる音響光学素子と、音響光学素
子から出射した回折光及び非回折光を、音響光学素子か
らの各出射光路に沿って反対向きにそれぞれ伝播させて
前記音響光学素子に再入射させる光学系と、前記非回折
光の音響光学素子からの出射光路中に配置したλ／４板
とを具えることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】音響光学素子は一方向に偏光した光（例えば、
Ｓ偏光）に対して強い回折作用を有し、これと直交する
方向に偏光した光（Ｐ偏光）に対してほとんど回折作用
を有していない。従って、Ｓ偏光した光とＰ偏光した光
とが重畳された光ビームを音響光学素子に投射すると、
Ｓ偏光成分は回折作用を受け偏光面が９０°回転した偏
向ビームとして出射し、Ｐ偏光成分は回折作用を受けず
そのままの偏光状態で出射する。従って、光源からの入
射ビームは回折ビームと非回折ビームとに分離されるこ
とになる。そして、非回折ビームの出射光路中にλ／４
板を配置すると共に、偏向ビーム及び非回折ビームを、
音響光学素子からの各出射光路に沿って反対向きにそれ
ぞれ伝播させて音響光学素子に再入射させる光学系を配
置する。再入射した際非回折ビームはλ／４板を２回通
過するからその偏光面が９０°回転しＰ偏光からＳ偏光
に変換され、回折ビームはＰ偏光のまま再入射する。こ
れら回折ビーム及び非回折ビームは、音響光学素子の光
源から入射する光ビームの入射位置とほぼ同一の位置に
入射する共に、偏光面が回転した非回折ビームは光源か
らの光ビームが受ける回折作用と同一の回折作用を受け
るから、回折ビームと非回折ビームは音響光学素子を出
射した後同一の光路に沿って伝播する。この結果、光源
から放射される光ビーム中のＰ偏光成分とＳ偏光成分と
を同一方向に偏向させることができる。尚、光源装置と
して、Ｓ偏光した光とＰ偏光した光を同時に放射する光
源や、Ｐ偏光した光とＳ偏光した光とが時間的に相異し
て放射すると光源装置、Ｓ偏光した光とＰ偏光した光と
の比率が時間的に変化して放射する光源装置、或は円偏
光や楕円偏光と放射する光源装置を用いることもできる
。

【０００８】

【実施例】図１は本発明による偏向ビーム発生装置の一
例の構成を示す線図である。Ｓ偏光とＰ偏光を同時に放
射する光源１から光ビームを投射し、この光ビームをエ
キスパンダ２により拡大平行光束とする。この光ビーム
を音響光学素子３に入射させる。音響光学素子３はトラ
ンスジューサ３ａを有し、このトランスジューサに偏向
信号を発生させる可変周波数発振回路　（図示せず）　
を接続して音響光学素子３に周波数が周期的に変化する
超音波を投射する。音響光学素子には屈折率の周期的変
化が生じて回折格子が形成されるので、形成されたまま
回折格子により入射ビームは所定の偏向角に亘って周期
的に偏向される。すなわち、可変周波数発振回路からト
ランスジューサ３ａに周波数が時間的に連続して変化す
る偏向信号が供給され、トランスジューサから音響光学
素子に周波数が時間的に連続して変化する超音波が供給
されるので、入射ビームは偏向角が時間的に連続して変
化するように偏向される。本例では、音響光学素子とし
てＳ偏光の光に対しては高い回折効率を有し、これと直
交するＰ偏光の光に対してはほとんど回折作用を有しな
いものを用いる。音響光学素子３に入射した光ビームの
うちＳ偏光した光は回折されて偏向信号に応じた方向に
偏向され、偏光面が９０°回転した回折光（Ｐ偏光）と
して出射し集束性レンズ４に入射する。一方、音響光学
素子３に入射したＰ偏光の光は回折作用を受けずそのま
まの偏光状態で出射して集束性レンズ４に入射する。集
束性レンズ４の後側焦点面又はその近傍に平面鏡５を配
置すると共に、非偏向ビームの光路の集束性レンズ４と
平面鏡５との間にλ／４板６を配置する。集束性レンズ
４に入射する偏向ビーム（Ｐ偏光）及び非偏向ビーム（
Ｓ偏光）は平行光束として入射するから、これらの光ビ
ームは互いに分離されて全反射ミラー５上に結像する。 図面上、非偏向ビームを実線で示し、偏向ビームを破線
（偏向中心位置）、一点鎖線（一方の偏向限界位置）及
び二点鎖線（他方の偏向限界位置）で示す。偏向ビーム
及び非偏向ビームは全反射ミラー５で反射し、入射ビー
ムと同一の光路に沿って反対向きに伝播し、再び集束性
レンズ４に入射し平行光束に変換され、音響光学素子３
の光源１側から入射したビームの入射位置とほぼ同一の
位置に入射する。ここで、Ｐ偏光である非偏向ビームは
λ／４板を２回通過するから偏光面が９０°回転し、Ｓ
偏光として入射する。この結果、この光ビームは音響光
学素子３により回折されＰ偏光となって出射する。一方
、偏向ビームはＰ偏光であるから音響光学素子３による
回折作用を受けずそのまま透過する。この場合、音響光
学素子に入射する非偏向ビームは、光源１からのＳ偏光
した光が受ける回折作用と同一の回折作用を受けて偏向
されるため、出射後偏向ビームと同一の光路に沿って伝
播する。 この結果、音響光学素子に再入射した際音響光学素子３
によって回折されたビームと最初に入射したとき回折さ
れたビームとが合成されて一層大きな光強度を有する偏
向ビームとなって出射する。音響光学素子３を出射した
偏向ビームはリレーレンズ６を経て後段に配置した光学
系に入射し、被走査面上で走査ビームとして使用される
ことになる。尚、λ／４板を配置することにより、回折
光の光路長と非回折光の光路長との間で差が生ずるため
、集束性レンズ４と平面鏡５との間の回折光の光路中に
ガラス板のような光路長補正素子を挿入することが望ま
しい。

【０００９】図２は本発明による偏向ビーム発生装置の
変形例の構成を示す線図である。本例では、再入射光学
系として２個の平面鏡を用い、偏向ビームの出射光路側
に平面鏡１０を配置し、非偏向ビームの出射光路側にλ
／４板６と平面鏡１１を配置する。偏向ビームは平面鏡
１０によって反射され音響光学素子３に入射し回折作用
を受けずに出射する。また、非偏向ビームは平面鏡１１
で反射し、再び音響光学素子３に入射し、回折作用を受
け偏向ビームとして出射する。このように構成すれば、
簡単な光学系により音響光学素子の回折効率を増大させ
ることができる。尚、本例の場合、ビーム間に若干のず
れが生ずるが、ずれ量は微小でありしかも後段の光学系
により圧縮されるため大きな不都合が生じない。このビ
ーム間のずれが問題となるような装置においては、音響
光学素子３と全反射ミラー１０との間に集束性レンズを
配置することによりビーム間のずれを容易に除去するこ
とができる。

【００１０】本発明は上述した実施例だけに限定されず
種々の変形が可能である。例えば、上述した実施例では
光源からの光をエキスパンダを介して音響光学素子に直
接入射させる例を以て説明したが、光源と音響光学素子
との間に別の光学系を配置し、この光学系から円偏光又
は楕円偏光した光ビームを音響光学素子に入射させてビ
ーム偏向を行なう場合にも勿論適用することができる。 この場合にも、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とが同一方向に
偏向されるので、高い出力強度の偏向ビームを形成する
ことができる。

【００１１】また、上述した実施例では、Ｓ偏光した光
とＰ偏光した光とが重畳された光ビームを偏向する例に
ついて説明したが、Ｓ偏光した光とＰ偏光した光とが時
間的に相異して入射する場合にも、さらにＰ偏光した光
とＳ偏光した光の比率が時間的に変化する場合にも勿論
適用することができる。

【００１２】さらに上述した実施例では、１個の光源か
らＳ偏光した光とＰ偏光した光を放射する例を以って説
明したが、複数の光源から放射された光ビームを偏向す
る場合にも適用でき、この場合にもＰ偏光した光とＳ偏
光した光の両方を同一方向に偏向させることができる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、音
響光学素子から出射した非回折光の光路中にλ／４板を
配置すると共に、非回折光及び回折光を、音響光学素子
からの各出射光路に沿って反対向きにそれぞれ伝播させ
て音響光学素子に再入射させる構成としているから、音
響光学素子にＰ偏光した光とＳ偏光した光とが重畳され
た光ビームが入射しても、Ｐ偏光成分及びＳ偏光成分の
光の両方を同一方向に偏向させることができる。この結
果、安価な光源を用いても高い出力強度の偏向ビームを
発生させることができ、偏向ビーム発生装置の製造コス
トを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による偏向ビーム発生装置の一例
の構成を示す線図である。

【図２】図２は本発明による偏向ビーム発生装置の変形
例を示す線図である。

【符号の説明】

１　　光源 ２　　エキスパンダ ３　　音響光学素子 ４　　集束性レンズ ５　　平面鏡 ６　　λ／４板 ７　　リレーレンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の方向に偏光した光及び第１の方
   向と直交する第２方向に偏光した光を放射する光源装置
   と、偏向信号を発生させる駆動回路と、この駆動回路に
   よって駆動され、光源装置から放射された光のうち前記
   第１の方向に偏光した光を偏光面が９０°回転し前記偏
   向信号に応じた方向に偏向された回折光として出射させ
   ると共に、前記第２の方向に偏光した光を同一の偏光状
   態の非回折光として出射させる音響光学素子と、音響光
   学素子から出射した回折光及び非回折光を、音響光学素
   子からの各出射光路に沿って反対向きにそれぞれ伝播さ
   せて前記音響光学素子に再入射させる光学系と、前記非
   回折光の音響光学素子からの出射光路中に配置したλ／
   ４板とを具えることを特徴とする偏向ビーム発生装置。