JPH05134275A - 光制御素子 - Google Patents
光制御素子Info
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- JPH05134275A JPH05134275A JP3295936A JP29593691A JPH05134275A JP H05134275 A JPH05134275 A JP H05134275A JP 3295936 A JP3295936 A JP 3295936A JP 29593691 A JP29593691 A JP 29593691A JP H05134275 A JPH05134275 A JP H05134275A
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- light
- electro
- electrode
- optical
- control element
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/295—Analog deflection from or in an optical waveguide structure]
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/20—LiNbO3, LiTaO3
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】レーザビームプリンタや光ディスクに適用され
るものであって、光を高速に偏向したり、光の結像位置
を高速に変化させる光制御素子に関し、小さい印加電圧
で大きい偏向角度あるいは大きな光結像位置変化を可能
とする。 【構成】電気光学材料２と、電気光学材料の表面に装着
した光屈折手段１と、電気光学材料の表面および裏面に
設けた電極３、４とを有することを特徴とする。
るものであって、光を高速に偏向したり、光の結像位置
を高速に変化させる光制御素子に関し、小さい印加電圧
で大きい偏向角度あるいは大きな光結像位置変化を可能
とする。 【構成】電気光学材料２と、電気光学材料の表面に装着
した光屈折手段１と、電気光学材料の表面および裏面に
設けた電極３、４とを有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光制御素子に関するもの
であり、特にレーザビームプリンタや光ディスクに適用
されるものであって、光を高速に偏向したり、光の結像
位置を高速に変化させる光制御素子に関するものであ
る。
であり、特にレーザビームプリンタや光ディスクに適用
されるものであって、光を高速に偏向したり、光の結像
位置を高速に変化させる光制御素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】透明媒体に電界を印加することで屈折率
が変化する電気光学効果を用いた光制御素子（ＥＯ素
子）は従来からいくつか提案されており、 電気光学材料内を通過する光を利用する方式のもの 電気光学材料上に形成した導波層を通過する光（導
波光）を利用する方式のもの 等がある。図２は上記の方式を用いた光偏向器の説明
図である。図２において、２は電気光学材料を示し、厚
さｄ(ｍｍ)の三角プリズム形状に形成されている。７、
８は電極を示し、電気光学材料２の表面および裏面に設
けられている。電極７、８に電圧を印加すると電気光学
材料２内に電界が発生し、この電界により出射光１０を
偏向させている。図３は上記の方式を用いた光偏向器
の説明図である。図３において、２は電気光学材料であ
る。電気光学材料２上には導波層４０が形成されてい
る。導波層４０上には電極４１、４２が形成されてお
り、電極４１、４２間に電圧を印加すると導波層４０表
面に電界が発生し、この電極間を通過した光（導波光）
１０は偏向する。プリズム１は光９を導波層４０に導く
ために用いられるものであるが、プリズム１の代わりに
グレーティング（回折格子）を用いる場合もある。
が変化する電気光学効果を用いた光制御素子（ＥＯ素
子）は従来からいくつか提案されており、 電気光学材料内を通過する光を利用する方式のもの 電気光学材料上に形成した導波層を通過する光（導
波光）を利用する方式のもの 等がある。図２は上記の方式を用いた光偏向器の説明
図である。図２において、２は電気光学材料を示し、厚
さｄ(ｍｍ)の三角プリズム形状に形成されている。７、
８は電極を示し、電気光学材料２の表面および裏面に設
けられている。電極７、８に電圧を印加すると電気光学
材料２内に電界が発生し、この電界により出射光１０を
偏向させている。図３は上記の方式を用いた光偏向器
の説明図である。図３において、２は電気光学材料であ
る。電気光学材料２上には導波層４０が形成されてい
る。導波層４０上には電極４１、４２が形成されてお
り、電極４１、４２間に電圧を印加すると導波層４０表
面に電界が発生し、この電極間を通過した光（導波光）
１０は偏向する。プリズム１は光９を導波層４０に導く
ために用いられるものであるが、プリズム１の代わりに
グレーティング（回折格子）を用いる場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】ここで、上記の方
式において、出射光１０を大きく偏向させるためには前
記電界を大きくし、且つ入射光９の偏向方向のビーム径
Ｄを大きくする必要がある。また、小さな印加電圧で大
きな電界を得るためには電気光学材料２の厚さｄを小さ
くする必要がある。このことを考慮して上記の方式の
光制御素子において出射光１０を大きく偏向させようと
する場合には、厚さｄの小さい電気光学材料に対し横方
向に大きく広げられた楕円形状の光を入射させる必要が
あり、このような構成を実現させること自体に困難性が
あった。 また、上記の方式において、出射光１０を
大きく偏向させようとする場合には、電界を大きくし、
且つ偏向方向の光の幅を広くする必要がある。電界を大
きくするには電極間隔ｄを小さくすればよいのだが、光
の幅を大きくするためには電極間隔ｄを大きくしなけれ
ばならないという矛盾が生じる。結果として、この方式
においても大きな偏向角度を得ることは困難な方式であ
った。本発明は、小さい印加電圧で大きい偏向角度ある
いは大きな光結像位置変化を可能とする光制御素子を提
供することを目的としている。
式において、出射光１０を大きく偏向させるためには前
記電界を大きくし、且つ入射光９の偏向方向のビーム径
Ｄを大きくする必要がある。また、小さな印加電圧で大
きな電界を得るためには電気光学材料２の厚さｄを小さ
くする必要がある。このことを考慮して上記の方式の
光制御素子において出射光１０を大きく偏向させようと
する場合には、厚さｄの小さい電気光学材料に対し横方
向に大きく広げられた楕円形状の光を入射させる必要が
あり、このような構成を実現させること自体に困難性が
あった。 また、上記の方式において、出射光１０を
大きく偏向させようとする場合には、電界を大きくし、
且つ偏向方向の光の幅を広くする必要がある。電界を大
きくするには電極間隔ｄを小さくすればよいのだが、光
の幅を大きくするためには電極間隔ｄを大きくしなけれ
ばならないという矛盾が生じる。結果として、この方式
においても大きな偏向角度を得ることは困難な方式であ
った。本発明は、小さい印加電圧で大きい偏向角度ある
いは大きな光結像位置変化を可能とする光制御素子を提
供することを目的としている。
【０００４】
【問題点を解決するための手段】本発明の光制御素子
は、電気光学材料と、前記電気光学材料の表面に装着し
た光屈折手段と、前記電気光学材料の表面および裏面に
設けた電極とを有する構成とすることにより上記目的を
達成するようにした。さらに、前記電気光学材料上に導
波層を形成したことにより上記目的を達成するようにし
た。
は、電気光学材料と、前記電気光学材料の表面に装着し
た光屈折手段と、前記電気光学材料の表面および裏面に
設けた電極とを有する構成とすることにより上記目的を
達成するようにした。さらに、前記電気光学材料上に導
波層を形成したことにより上記目的を達成するようにし
た。
【０００５】
【作用】上記のように構成することにより、小さい印加
電圧で大きい偏向角度あるいは大きな光結像位置変化を
可能とする光制御素子を提供することができる。
電圧で大きい偏向角度あるいは大きな光結像位置変化を
可能とする光制御素子を提供することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は本発明となる光制御素子の説明図である。図
１に示す光制御素子は電気光学材料２内を通過する光を
偏向する機能をもっている。電気光学材料２は厚み方向
をｚ方向とするＬｉＮｂＯ3結晶を用いる。光の通過す
る状況は図６に示されている。入射光８は偏向方向が矢
印で示すようにほぼｚ方向に近い傾きで偏向する。電気
光学材料２の厚みは薄いため光が材料２内を概略表面に
平行に進むようにさせる必要がある。材料２の屈折率は
２．２２と高いため、それより屈折率の高いルチルプリ
ズム１を光屈折手段として用いて光を材料２内に導く。
材料２内の光は裏面で全反射され、ルチルプリズム１で
外に取り出される。電気光学材料２の表面には三角形状
をした電極４が形成され、裏面には電極３が全面に形成
されている。それぞれの電極はリード線５、６によって
電圧が印加され、ｚ方向に電界を発生させる。この電界
により電気光学材料２内の屈折率が変化し、光を偏向さ
せる。三角形状の電極により光を偏向させる原理を図
４、図５で説明する。図４は、電極１０の下を電気光学
材料２内の光が通過する場合を示している。光の幅をＤ
としている。電極のないところの屈折率をｎ、電極のあ
るところは電気光学効果で屈折率がｎ＋Δｎになってい
るとする。電気光学材料の電気光学係数をｒ，材料の厚
みをｄ，印加電圧をＶとすると，Δｎは次式で表され
る。 Δｎ＝（１／２）ｎ3ｒＶ／ｄ （１） 図４の偏向角φは、 φ＝Δｎｌ （２） 図５は電気光学材料の外に出射した光を焦点距離ｆのレ
ンズ１１で絞り込んだ場合を示す。材料の外に出射した
光の偏向角ψは、 ψ＝ｎφ （３） 絞り込んだスポット径δは、 δ＝４λｆ／（πＤ） （４） で与えられる。解像点数Ｎは、 Ｎ＝ｆψ／δ で表され、式（１）から式（４）を用いて次式となる。 Ｎ＝（１／８λ）πｌｎ4ｒ（Ｖ／ｄ） （５） 三角電極の底辺ｌは光の幅Ｄに比例するので、式（５）
から解像点数を増すには光の幅Ｄを大きく、かつ電気光
学材料の厚みｄを小さくする必要があることがわかる。
すでに図１および図６で述べた本発明の光制御素子では
材料表面から光を入射させるので入射光の幅Ｄを容易に
大きくすることができる。また、電気光学材料の幅ｄは
研磨あるいは蒸着等の手段で小さくすることができる。
式（５）において、電気光学材料としてＬｉＮｂＯ3結
晶を用い、 ｒ＝ ３０．８×１０(-12）ｍ／Ｖ ｎ＝ ２．２２ λ＝ ０．６３３［μm］ ｌ＝ ５．０ ［mm］ ｄ＝ ０．１ ［mm］ Ｖ＝１００．０ ［ｖ］ とすると、解像点数は約２が得られる。図１および図６
においてはプリズムによって、電気光学材料２内に光を
導いたが、図７のごとくグレーティングを用いてもよ
い。また、図８のごとく光を出射するときは材料２端面
から出射させるのも便利である。図９は図１および図６
で用いた三角形状電極ではなく円形状電極１６を用いた
本発明の他の実施例を示し、プリズムの代わりにグレー
ティング１３を用いた場合を例にとり説明している。電
気光学材料２内の光の伝導は図７と同様である。円形状
電極１６と裏面の一様電極間にはそれぞれリード線５、
６を通して電圧が印加される。この光制御素子は光結像
位置を高速に変化させる機能をもつ。すなはち高速可変
焦点の円筒レンズとしての機能をもっている。この動作
原理を図１０を用いて説明する。光１４が円形状電極１
６の下を通過している。円形状電極１６には電圧が印加
されており、出射した光１７は電気光学効果により変調
されている。ここで、１９は材料と空中との界面として
いる。材料の外に配置された球面形状からなるレンズ１
８はスクリーン２０上に光を絞り込む。光２２は電極１
６に電圧が印加されていない場合であり、図１１におい
て２３に示すようにスクリーン２０上では等方的なスポ
ット形状をしている。電極に電圧を印加すると、この光
制御素子の光を一方向に収束あるいは発散させる機能に
より図１０において２１のごとく材料表面方向の光の結
像位置が変化する。このため、スクリーン上では図１１
において２４に示すようにスポット形状が一方向に大き
くなった楕円状スポットが得られる。 したがって、こ
の素子はスポット径を可変にする素子として用いること
ができる。つぎに、具体的に、動作特性を算出する。円
形状電極に電圧Ｖが印加され、その場所の屈折率がΔｎ
だけ増したとする。このとき円形状電極部は円筒レンズ
のような機能を持つ。そして、その誘起されたレンズの
焦点距離をｆ1とすると、ｆ1は次式で与えられる。 ｆ1＝Ｄ／（４Δｎ） （６） レンズ１８の焦点距離をｆ2とすると、誘起されたレン
ズ１６のためにスクリーンでの結像点は、 Δｂ＝−(ｆ２)2／ｆ１ （７） だけ、ずれることになる。
る。図１は本発明となる光制御素子の説明図である。図
１に示す光制御素子は電気光学材料２内を通過する光を
偏向する機能をもっている。電気光学材料２は厚み方向
をｚ方向とするＬｉＮｂＯ3結晶を用いる。光の通過す
る状況は図６に示されている。入射光８は偏向方向が矢
印で示すようにほぼｚ方向に近い傾きで偏向する。電気
光学材料２の厚みは薄いため光が材料２内を概略表面に
平行に進むようにさせる必要がある。材料２の屈折率は
２．２２と高いため、それより屈折率の高いルチルプリ
ズム１を光屈折手段として用いて光を材料２内に導く。
材料２内の光は裏面で全反射され、ルチルプリズム１で
外に取り出される。電気光学材料２の表面には三角形状
をした電極４が形成され、裏面には電極３が全面に形成
されている。それぞれの電極はリード線５、６によって
電圧が印加され、ｚ方向に電界を発生させる。この電界
により電気光学材料２内の屈折率が変化し、光を偏向さ
せる。三角形状の電極により光を偏向させる原理を図
４、図５で説明する。図４は、電極１０の下を電気光学
材料２内の光が通過する場合を示している。光の幅をＤ
としている。電極のないところの屈折率をｎ、電極のあ
るところは電気光学効果で屈折率がｎ＋Δｎになってい
るとする。電気光学材料の電気光学係数をｒ，材料の厚
みをｄ，印加電圧をＶとすると，Δｎは次式で表され
る。 Δｎ＝（１／２）ｎ3ｒＶ／ｄ （１） 図４の偏向角φは、 φ＝Δｎｌ （２） 図５は電気光学材料の外に出射した光を焦点距離ｆのレ
ンズ１１で絞り込んだ場合を示す。材料の外に出射した
光の偏向角ψは、 ψ＝ｎφ （３） 絞り込んだスポット径δは、 δ＝４λｆ／（πＤ） （４） で与えられる。解像点数Ｎは、 Ｎ＝ｆψ／δ で表され、式（１）から式（４）を用いて次式となる。 Ｎ＝（１／８λ）πｌｎ4ｒ（Ｖ／ｄ） （５） 三角電極の底辺ｌは光の幅Ｄに比例するので、式（５）
から解像点数を増すには光の幅Ｄを大きく、かつ電気光
学材料の厚みｄを小さくする必要があることがわかる。
すでに図１および図６で述べた本発明の光制御素子では
材料表面から光を入射させるので入射光の幅Ｄを容易に
大きくすることができる。また、電気光学材料の幅ｄは
研磨あるいは蒸着等の手段で小さくすることができる。
式（５）において、電気光学材料としてＬｉＮｂＯ3結
晶を用い、 ｒ＝ ３０．８×１０(-12）ｍ／Ｖ ｎ＝ ２．２２ λ＝ ０．６３３［μm］ ｌ＝ ５．０ ［mm］ ｄ＝ ０．１ ［mm］ Ｖ＝１００．０ ［ｖ］ とすると、解像点数は約２が得られる。図１および図６
においてはプリズムによって、電気光学材料２内に光を
導いたが、図７のごとくグレーティングを用いてもよ
い。また、図８のごとく光を出射するときは材料２端面
から出射させるのも便利である。図９は図１および図６
で用いた三角形状電極ではなく円形状電極１６を用いた
本発明の他の実施例を示し、プリズムの代わりにグレー
ティング１３を用いた場合を例にとり説明している。電
気光学材料２内の光の伝導は図７と同様である。円形状
電極１６と裏面の一様電極間にはそれぞれリード線５、
６を通して電圧が印加される。この光制御素子は光結像
位置を高速に変化させる機能をもつ。すなはち高速可変
焦点の円筒レンズとしての機能をもっている。この動作
原理を図１０を用いて説明する。光１４が円形状電極１
６の下を通過している。円形状電極１６には電圧が印加
されており、出射した光１７は電気光学効果により変調
されている。ここで、１９は材料と空中との界面として
いる。材料の外に配置された球面形状からなるレンズ１
８はスクリーン２０上に光を絞り込む。光２２は電極１
６に電圧が印加されていない場合であり、図１１におい
て２３に示すようにスクリーン２０上では等方的なスポ
ット形状をしている。電極に電圧を印加すると、この光
制御素子の光を一方向に収束あるいは発散させる機能に
より図１０において２１のごとく材料表面方向の光の結
像位置が変化する。このため、スクリーン上では図１１
において２４に示すようにスポット形状が一方向に大き
くなった楕円状スポットが得られる。 したがって、こ
の素子はスポット径を可変にする素子として用いること
ができる。つぎに、具体的に、動作特性を算出する。円
形状電極に電圧Ｖが印加され、その場所の屈折率がΔｎ
だけ増したとする。このとき円形状電極部は円筒レンズ
のような機能を持つ。そして、その誘起されたレンズの
焦点距離をｆ1とすると、ｆ1は次式で与えられる。 ｆ1＝Ｄ／（４Δｎ） （６） レンズ１８の焦点距離をｆ2とすると、誘起されたレン
ズ１６のためにスクリーンでの結像点は、 Δｂ＝−(ｆ２)2／ｆ１ （７） だけ、ずれることになる。
【０００７】結像点がΔｂずれたことによる、光スポッ
トの拡がりδ（Δｂ）は次式で与えられる。
トの拡がりδ（Δｂ）は次式で与えられる。
【０００８】 δ（Δｂ）2＝(δ０)2{１＋(Δｂ)2／(ｚ０)2} （８） ただし、δ０は結像点ずれがないときのスポット径、ｚ
０は次式であらわされる量である。 ｚ０＝π(δ０)2／（４λ） （９） 結像点ずれによるスポット径の拡がりの比率をｍとする
と、 ｍ＝δ（Δｂ）／δ０ であり、式（６）から式（９）および式（１）を代入し
て次式が求められる。 ｍ＝√［１＋〔（π／２λ）Ｄｎ3ｒ（Ｖ／ｄ）〕2］ （１０） 電気光学材料としてＬｉＮｂＯ3結晶を用い、 ｒ＝ ３０．８×１０(-12) ｍ／Ｖ ｎ＝ ２．２２ λ＝ ０．６３３［μm］ Ｄ＝ ５．０ ［mm］ ｄ＝ ０．１ ［mm］ Ｖ＝１００．０ ［ｖ］ とすると、式（１０）からｍ＝４．２となりスポット径
を４倍も変化させることができることがわかる。
０は次式であらわされる量である。 ｚ０＝π(δ０)2／（４λ） （９） 結像点ずれによるスポット径の拡がりの比率をｍとする
と、 ｍ＝δ（Δｂ）／δ０ であり、式（６）から式（９）および式（１）を代入し
て次式が求められる。 ｍ＝√［１＋〔（π／２λ）Ｄｎ3ｒ（Ｖ／ｄ）〕2］ （１０） 電気光学材料としてＬｉＮｂＯ3結晶を用い、 ｒ＝ ３０．８×１０(-12) ｍ／Ｖ ｎ＝ ２．２２ λ＝ ０．６３３［μm］ Ｄ＝ ５．０ ［mm］ ｄ＝ ０．１ ［mm］ Ｖ＝１００．０ ［ｖ］ とすると、式（１０）からｍ＝４．２となりスポット径
を４倍も変化させることができることがわかる。
【０００９】第７図に示した入射光から出射光に変換す
るために両方グレーティングを用いた素子は次の点でも
優れている。すなわち、レーザとして半導体レーザを用
いる場合、半導体レーザは環境温度の変化で波長変動を
生じ易いが、第７図の素子は波長変動があってもそれに
影響されない光学的特性を示す。この理由は、レーザ光
に波長変動があり、入射側グレーティングで光が異なる
角度で回折されても、結晶裏面で反射し、出射側グレー
ティングを出射する光は出射側グレーティングの回折
時、入射側グレーティングと同様の回折効果で相殺さ
れ、結果として出射光の出射角度は波長変動に影響され
ないことになる。もし、出射光の出射角度が突然に変わ
るようなことがあれば、レーザプリンタの場合はレーザ
光による光記録位置が突然変化することを生じ、良好な
印字品質が得られないことは明らかである。
るために両方グレーティングを用いた素子は次の点でも
優れている。すなわち、レーザとして半導体レーザを用
いる場合、半導体レーザは環境温度の変化で波長変動を
生じ易いが、第７図の素子は波長変動があってもそれに
影響されない光学的特性を示す。この理由は、レーザ光
に波長変動があり、入射側グレーティングで光が異なる
角度で回折されても、結晶裏面で反射し、出射側グレー
ティングを出射する光は出射側グレーティングの回折
時、入射側グレーティングと同様の回折効果で相殺さ
れ、結果として出射光の出射角度は波長変動に影響され
ないことになる。もし、出射光の出射角度が突然に変わ
るようなことがあれば、レーザプリンタの場合はレーザ
光による光記録位置が突然変化することを生じ、良好な
印字品質が得られないことは明らかである。
【００１０】いままでは、電気光学材料内を光が伝導す
る場合を示したが、導波層を伝導させてもよい。図１２
は電気光学材料２としてｚカットＬｉＮｂＯ3結晶を用
い、表面２５にＴｉ拡散による導波層を形成させた場合
を示している。入射光８はグレーティング１３で導波層
に導かれ、導波光２６となる。電極５０はすでに説明し
たように、光偏向素子として用いる場合は三角形状、可
変焦点素子として用いる場合は円形状のものを用いる。
る場合を示したが、導波層を伝導させてもよい。図１２
は電気光学材料２としてｚカットＬｉＮｂＯ3結晶を用
い、表面２５にＴｉ拡散による導波層を形成させた場合
を示している。入射光８はグレーティング１３で導波層
に導かれ、導波光２６となる。電極５０はすでに説明し
たように、光偏向素子として用いる場合は三角形状、可
変焦点素子として用いる場合は円形状のものを用いる。
【００１１】以上述べた光制御素子は高速で光を制御で
きるので幅広い装置への適用が可能である。例えば、レ
ーザビームプリンタ装置では記録材料に記録するドット
の大きさを高速に変化させることで中間調記録を精度良
く行うことができる。すなわち、ドットを記録する時、
大きなドットで記録すると黒濃度の濃い記録となり、小
さなドットで記録すると黒濃度の薄い記録となる。この
方法で、黒から白までの階調数が大きくとれることにな
り中間調が重要な画像を忠実に記録できる。図１３は光
制御素子として、本発明の図１に示した光偏向素子を用
いた場合を示している。レーザビームプリンタでは記録
材料上を回転多面鏡で光を矢印２７で示すように走査す
る。光を強度変調することでドット２８、２９、３０が
記録される。ドット２８は光の記録時間を短くした場合
で、小さなドットすなわち黒濃度の薄い記録がなされ
る。ドット２９は光の記録時間を長くした場合で、ドッ
ト２８より濃い記録となる。ドット３０は記録時間をド
ット２９の場合と同じにし、さらに本発明の光偏向素子
で光走査線と垂直方向に光を鋸歯状的に振動させて記録
したものである。記録されるドットは大きなものとなり
黒濃度の濃い記録となる。光走査線に垂直な方向に振動
させる振幅を変化させることで幅広い階調が表現できる
ようになる。
きるので幅広い装置への適用が可能である。例えば、レ
ーザビームプリンタ装置では記録材料に記録するドット
の大きさを高速に変化させることで中間調記録を精度良
く行うことができる。すなわち、ドットを記録する時、
大きなドットで記録すると黒濃度の濃い記録となり、小
さなドットで記録すると黒濃度の薄い記録となる。この
方法で、黒から白までの階調数が大きくとれることにな
り中間調が重要な画像を忠実に記録できる。図１３は光
制御素子として、本発明の図１に示した光偏向素子を用
いた場合を示している。レーザビームプリンタでは記録
材料上を回転多面鏡で光を矢印２７で示すように走査す
る。光を強度変調することでドット２８、２９、３０が
記録される。ドット２８は光の記録時間を短くした場合
で、小さなドットすなわち黒濃度の薄い記録がなされ
る。ドット２９は光の記録時間を長くした場合で、ドッ
ト２８より濃い記録となる。ドット３０は記録時間をド
ット２９の場合と同じにし、さらに本発明の光偏向素子
で光走査線と垂直方向に光を鋸歯状的に振動させて記録
したものである。記録されるドットは大きなものとなり
黒濃度の濃い記録となる。光走査線に垂直な方向に振動
させる振幅を変化させることで幅広い階調が表現できる
ようになる。
【００１２】図１４は光制御素子として図９に示した本
発明の可変焦点素子を用いたレーザビームプリンタの記
録方法を示している。可変焦点素子を動作させないとき
はドット２８、２９が記録される。可変焦点素子を動作
させ、光スポットを３１に示すように走査線２７と垂直
方向に大きくし、記録すると、ドットは３２に示すよう
に大きなものとなり、黒濃度の濃い記録ができる。この
方法も、スポットの大きさを変化させることで幅広い階
調が表現できるようになる。
発明の可変焦点素子を用いたレーザビームプリンタの記
録方法を示している。可変焦点素子を動作させないとき
はドット２８、２９が記録される。可変焦点素子を動作
させ、光スポットを３１に示すように走査線２７と垂直
方向に大きくし、記録すると、ドットは３２に示すよう
に大きなものとなり、黒濃度の濃い記録ができる。この
方法も、スポットの大きさを変化させることで幅広い階
調が表現できるようになる。
【００１３】以上、図１３および図１４で述べたよう
に、本発明の光制御素子を用いると階調数の高い記録が
可能となる。
に、本発明の光制御素子を用いると階調数の高い記録が
可能となる。
【００１４】図１５は相変化型と称される光ディスク装
置に用いる例を示している。図１５（ａ）は光ディスク
が矢印３３で示すように回転し、トラック３４上を記録
スポットＷがデータを記録している場合を示している。
図１５（ｂ）は本発明の図９に示した光制御素子を動作
させスポットをＷから図中Ｅに示すようにトラック方向
に細長くしデータを消去する場合を示している。このよ
うに細長いスポットにするのは、一度熱せられた光ディ
スク相変化材料が、スポットが細長いため徐冷されるこ
とになり、消去状態に対応する相に相変化するためであ
る。
置に用いる例を示している。図１５（ａ）は光ディスク
が矢印３３で示すように回転し、トラック３４上を記録
スポットＷがデータを記録している場合を示している。
図１５（ｂ）は本発明の図９に示した光制御素子を動作
させスポットをＷから図中Ｅに示すようにトラック方向
に細長くしデータを消去する場合を示している。このよ
うに細長いスポットにするのは、一度熱せられた光ディ
スク相変化材料が、スポットが細長いため徐冷されるこ
とになり、消去状態に対応する相に相変化するためであ
る。
【００１５】また、本発明の光偏向素子は光ディスクに
おいて、光を高速に偏向することで異なるトラックに高
速にアクセスしデータを読みだす装置においても有効に
適用
おいて、光を高速に偏向することで異なるトラックに高
速にアクセスしデータを読みだす装置においても有効に
適用
【００１６】できるものとなる。
【発明の効果】以上説明したように本発明の光制御素子
によれば、電気光学材料と、前記電気光学材料の表面に
装着した光屈折手段と、前記電気光学材料の表面および
裏面に設けた電極とを有する光制御素子を構成すること
により、小さい印加電圧で大きい偏向角度あるいは大き
な光結像位置変化を可能とする光制御素子を提供するこ
とができる。
によれば、電気光学材料と、前記電気光学材料の表面に
装着した光屈折手段と、前記電気光学材料の表面および
裏面に設けた電極とを有する光制御素子を構成すること
により、小さい印加電圧で大きい偏向角度あるいは大き
な光結像位置変化を可能とする光制御素子を提供するこ
とができる。
【図１】 本発明となる光制御素子の説明図である。
【図２】 従来の光偏向器を示す説明図である。
【図３】 従来の導波層形光偏向素子を示す説明図であ
る。
る。
【図４】 三角形状電極を用いた光偏向素子の偏向原理
の説明図である。
の説明図である。
【図５】 三角形状電極を用いた光偏向素子の偏向原理
の説明図である。
の説明図である。
【図６】 本発明の素子中を光が伝搬する状況を説明す
る断面図である。
る断面図である。
【図７】 本発明の素子中を光が伝搬する状況を説明す
る断面図である。
る断面図である。
【図８】 本発明の素子中を光が伝搬する状況を説明す
る断面図である。
る断面図である。
【図９】 本発明の可変焦点機能を持つ光制御素子を示
す図である。
す図である。
【図１０】円形状電極を用いた素子の可変焦点原理を説
明する模式図である。
明する模式図である。
【図１１】円形状電極を用いた素子の可変焦点原理を説
明する模式図である。
明する模式図である。
【図１２】本発明の導波層を利用した光制御素子を示す
模式図である。
模式図である。
【図１３】本発明をレーザビームプリンタに適用した場
合の説明図である。
合の説明図である。
【図１４】本発明をレーザビームプリンタに適用した場
合の説明図である。
合の説明図である。
【図１５】本発明を相変化型光ディスクに適用した場合
の説明図である。
の説明図である。
１・・・ルチルプリズム、２・・・電気光学材料、３・・・電
極、４・・・電極、５・・・リード線、６・・・リード線。
極、４・・・電極、５・・・リード線、６・・・リード線。
Claims (2)
- 【請求項１】 電気光学材料と、 前記電気光学材料の表面に装着した光屈折手段と、 前記電気光学材料の表面および裏面に設けた電極と、 を有することを特徴とする光制御素子。
- 【請求項２】 前記電気光学材料上に導波層を形成した
ことを特徴とする請求項１記載の 光制御素
子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295936A JPH05134275A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 光制御素子 |
| US07/973,620 US5444567A (en) | 1991-11-12 | 1992-11-09 | Light control device |
| DE4238251A DE4238251A1 (en) | 1991-11-12 | 1992-11-12 | Light beam deflection controller for laser printer or optical disc system - has thin base of electro optical material with electrode controlling deflection through pair of prisms |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295936A JPH05134275A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 光制御素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05134275A true JPH05134275A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=17827036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3295936A Pending JPH05134275A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 光制御素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5444567A (ja) |
| JP (1) | JPH05134275A (ja) |
| DE (1) | DE4238251A1 (ja) |
Cited By (2)
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| US6999169B2 (en) | 2002-01-10 | 2006-02-14 | Yokogawa Electric Corporation | Spectrometer |
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| US6317251B1 (en) | 1996-02-05 | 2001-11-13 | Corning Applied Technologies Corporation | Thin film electro-optic beam steering device |
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| US6603889B2 (en) | 2001-05-17 | 2003-08-05 | Optronx, Inc. | Optical deflector apparatus and associated method |
| US6690844B2 (en) | 2001-05-17 | 2004-02-10 | Optronx, Inc. | Optical fiber apparatus and associated method |
| US6526187B1 (en) | 2001-05-17 | 2003-02-25 | Optronx, Inc. | Polarization control apparatus and associated method |
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| US6885789B2 (en) * | 2002-06-07 | 2005-04-26 | Fujitsu Limited | Optical switch fabricated by a thin film process |
| US6865310B2 (en) * | 2002-08-09 | 2005-03-08 | Fujitsu Limited | Multi-layer thin film optical waveguide switch |
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| US3951513A (en) * | 1974-09-09 | 1976-04-20 | Masi James V | Semiconductor light modulating optical wave guide |
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-
1991
- 1991-11-12 JP JP3295936A patent/JPH05134275A/ja active Pending
-
1992
- 1992-11-09 US US07/973,620 patent/US5444567A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-12 DE DE4238251A patent/DE4238251A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4238251A1 (en) | 1993-05-13 |
| US5444567A (en) | 1995-08-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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