JPH07181525A

JPH07181525A - 電気光学レンズ装置

Info

Publication number: JPH07181525A
Application number: JP32353493A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shibakuchi; 孝芝口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】光利用効率を損なうことなく、焦点距離可変
のレンズ作用を持たせること。【構成】直線偏光した光ビーム７を第１方向ｘに収束
させる第１レンズと、この第１レンズから射出される光
ビーム７のビームウエスト位置又はその近傍位置に配置
させた電気光学媒体４とこの電気光学媒体４の光ビーム
透過方向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加に
より光ビームを第２方向ｙに収束又は発散させるレンズ
作用を付与する所定の大きさ及び形状の電極対５とこれ
らの電極対５に電圧を印加する駆動電源６とを有する電
気光学レンズ２と、この電気光学レンズ２から射出され
る光ビーム７を前記第１方向ｘに収束させる第２レンズ
とにより構成し、電気光学レンズ２に対する光ビーム７
の入射位置Ｐａを第１方向ｘについてこの電気光学レン
ズ２の散乱損失の大きい中心位置からずらして設定し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ走査光学系、レ
ーザ走査画像記録機器等に利用される焦点距離可変の電
気光学レンズ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気光学レンズとして
は、例えば特開平１−２３００１７号公報に示されるよ
うなものがある。これは、電気光学媒体、例えばＰＬＺ
Ｔの対向する両面に帯状の細長い電極対を形成し、入射
ビームを帯状電極の方向に沿って入射させるものであ
り、この際、帯状電極対間に駆動電圧を印加すると電極
対間に屈折率分布が生じレンズ作用が発揮されるという
ものである。よって、電極対の大きさ及び形状を適切に
定めることにより、ビームの収束方向をある一定方向に
決めることができ、１次元レンズ作用を持たせることが
できる。つまり、シリンドリカルレンズと同等の作用を
持つものである。また、このような１次元レンズ作用を
持たせて２つの電気光学レンズを互いに直交する方向に
レンズ作用を持つように同一光軸上に配設すれば２次元
レンズ作用を持たせることができる。

【０００３】このような電気光学レンズ装置によれば、
印加する電圧を可変することにより、焦点位置を電気的
に制御し得るものであり、ビームウエスト位置を高速で
可変する用途への応用が考えられる。例えば、レーザビ
ームを用いた画像記録機器等への応用である。このよう
な用途においては、電気光学レンズの収差を極力小さく
しなければならず、上記公報方式の電気光学レンズで
は、未だ、充分な収束性能を持っているとはいえないも
のである。

【０００４】このような欠点を解消し、充分な収束性能
を持たせた電気光学レンズ装置として特開平２−２２２
９２２号公報に示されるものがある。これは、各々１次
元のレンズ作用を持ち収束方向を直交させた第１，２電
気光学レンズを各々入射ビームのビームウエスト位置に
配設させたものである。まず、固定レンズ（シリンドリ
カルレンズ）で第１電気光学レンズのビーム収束方向と
直交する方向に入射ビームを絞り込んで入射させ、この
第１電気光学レンズからの出射ビームをシリンドリカル
レンズで平行ビームに整形する。ついで、この平行ビー
ムを固定レンズ（シリンドリカルレンズ）で絞り込んで
第２電気光学レンズに入射させ、この第２電気光学レン
ズからの出射ビームをシリンドリカルレンズで平行ビー
ムに整形する。ここに、これらの第１，２電気光学レン
ズの電極対に電圧を印加し、互いに直交する方向の収束
パワーを変化させることにより焦点距離を独立して可変
し得るものとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特開平２−２２２９２
２号公報に示されるものは、要は、１次元の電気光学レ
ンズの収差の小さい領域（収束性能のよい領域）のみを
利用しようとするものであり、このために、電気光学レ
ンズを入射ビームのビームウエスト位置に配設させると
ともに固定レンズで入射ビームを絞り込んでこの電気光
学レンズの中心部に入射させるようにしたものである。

【０００６】ところが、この種の電気光学レンズにおい
てはその収束性能のよい領域を使用すると、その基材で
あるＰＬＺＴ電気光学セラミックス特有の散乱現象が生
ずることから、この部分を通過する光のビームパワーが
減少してしまう。この結果、光利用効率が悪くなってし
まう。

【０００７】また、電気光学レンズは電圧を印加してい
ない場合に発生する自然散乱の他に、電圧印加時に生ず
る電圧依存性の散乱を生ずるものであり、このような散
乱光が有効ビームに悪影響を及ぼすこともある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、直線偏光した光ビームを第１方向に収束させる第１
レンズと、この第１レンズから射出される光ビームのビ
ームウエスト位置又はその近傍位置に配置させた電気光
学媒体とこの電気光学媒体の光ビーム透過方向に沿って
対向する両面に形成されて電圧印加により光ビームを前
記第１方向と直交する第２方向に収束又は発散させるレ
ンズ作用を付与する所定の大きさ及び形状の電極対とこ
れらの電極対に電圧を印加する駆動電源とを有する電気
光学レンズと、この電気光学レンズから射出される光ビ
ームを前記第１方向に収束させる第２レンズとにより構
成し、前記電気光学レンズに対する光ビームの入射位置
を前記第１方向についてこの電気光学レンズの中心位置
からずらして設定した。

【０００９】請求項２記載の発明では、直線偏光した光
ビームを第１方向に収束させる第１レンズと、この第１
レンズから射出される光ビームのビームウエスト位置又
はその近傍位置に配置させた電気光学媒体とこの電気光
学媒体の光ビーム透過方向に沿って対向する両面に形成
されて電圧印加により光ビームを前記第１方向と直交す
る第２方向に収束又は発散させるレンズ作用を付与する
所定の大きさ及び形状の電極対とこれらの電極対に電圧
を印加する駆動電源とを有する電気光学レンズと、この
電気光学レンズから射出される光ビームを前記第１方向
に収束させる第２レンズと、前記電気光学レンズ以降の
光路上に配設されて散乱光を遮断するアパーチャとによ
り構成した。

【００１０】また、請求項３記載の発明では、直線偏光
した光ビームを第１方向に収束させる第１レンズと、こ
の第１レンズから射出される光ビームのビームウエスト
位置又はその近傍位置に配置させた第１電気光学媒体と
この第１電気光学媒体の光ビーム透過方向に沿って対向
する両面に形成されて電圧印加により光ビームを前記第
１方向と直交する第２方向に収束又は発散させるレンズ
作用を付与する所定の大きさ及び形状の第１電極対とこ
れらの第１電極対に電圧を印加する第１駆動電源とを有
する第１電気光学レンズと、この第１電気光学レンズか
ら射出される光ビームを前記第１方向に収束させる第２
レンズと、この第２レンズから射出される光ビームの偏
光方向を９０°回転させる１／２波長板と、この１／２
波長板から射出される光ビームを前記第２方向に収束さ
せる第３レンズと、この第３レンズから射出される光ビ
ームのビームウエスト位置又はその近傍位置に配置させ
た第２電気光学媒体とこの第２電気光学媒体の光ビーム
透過方向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加に
より光ビームを前記第１方向に収束又は発散させるレン
ズ作用を付与する所定の大きさ及び形状の第２電極対と
これらの第２電極対に電圧を印加する第２駆動電源とを
有する第２電気光学レンズと、この第２電気光学レンズ
から射出される光ビームを前記第２方向に収束させる第
４レンズとにより構成し、前記第１電気光学レンズに対
する光ビームの入射位置を前記第１方向についてこの第
１電気光学レンズの中心位置からずらして設定するとと
もに、前記第２電気光学レンズに対する光ビームの入射
位置を前記第２方向についてこの第２電気光学レンズの
中心位置からずらして設定した。

【００１１】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
発明の構成に加え、第１，２電気光学レンズ間の光路上
に散乱光を遮断する第１アパーチャを配設し、前記第２
電気光学レンズ以降の光路上に散乱光を遮断する第２ア
パーチャを配設した。

【００１２】請求項５記載の発明では、直線偏光した光
ビームを第１方向に収束させる第１レンズと、この第１
レンズから射出される光ビームのビームウエスト位置又
はその近傍位置に配置させた第１電気光学媒体とこの第
１電気光学媒体の光ビーム透過方向に沿って対向する両
面に形成されて電圧印加により光ビームを前記第１方向
と直交する第２方向に収束又は発散させるレンズ作用を
付与する所定の大きさ及び形状の第１電極対とこれらの
第１電極対に電圧を印加する第１駆動電源とを有する第
１電気光学レンズと、この第１電気光学レンズから射出
される光ビームを前記第１方向に収束させる第２レンズ
と、この第２レンズから射出される光ビームを前記第２
方向に収束させる第３レンズと、この第３レンズから射
出される光ビームのビームウエスト位置又はその近傍位
置に配置させた第２電気光学媒体とこの第２電気光学媒
体の光ビーム透過方向に沿って対向する両面に形成され
て電圧印加により光ビームを前記第１方向に収束又は発
散させるレンズ作用を付与する所定の大きさ及び形状の
第２電極対とこれらの第２電極対に電圧を印加する第２
駆動電源とを有する第２電気光学レンズと、この第２電
気光学レンズから射出される光ビームを前記第２方向に
収束させる第４レンズと、第１，２電気光学レンズ間の
光路上に配設されて散乱光を遮断する第１アパーチャ
と、前記第２電気光学レンズ以降の光路上に配設されて
散乱光を遮断する第２アパーチャとにより構成した。

【００１３】請求項６記載の発明では、請求項５記載の
発明の構成に関し、第１，２電気光学レンズを同一構造
として９０°方向を異ならせて配設するとともに、これ
らの第１，２電気光学レンズ間に１／２波長板を配設し
た。

【００１４】

【作用】請求項１，３記載の発明においては、電気光学
レンズに対する光ビームの入射位置を中心位置からずら
して設定し、電気光学結晶特有の散乱現象を抑制するよ
うにしたので、ビームパワーの減少を避けて光の利用効
率を高めることができる。この際、基本的に、電気光学
レンズを入射ビームのビームウエスト位置又はその近傍
位置に配設させているので、極めて収差の小さい領域の
みを利用するものとなり、一層高性能なレンズ作用が得
られる。

【００１５】請求項２，４及び５記載の発明において
は、電気光学レンズ以降の光路上に散乱光を遮断するア
パーチャを配設しているので、散乱光による悪影響を軽
減できる。

【００１６】請求項６記載の発明においては、第１，２
電気光学レンズ間の光軸上には１／２波長板を介在させ
て偏光方向を９０°回転させるようにしているので、レ
ンズ作用方向が直交するこれらの第１，２電気光学レン
ズに対する光ビームの偏光方向も直交する方向となり、
結局、第１，２電気光学レンズとしては同一構造の電気
光学レンズを方向を異ならせて配設するだけでよく、電
気光学レンズ特有の収差が生じやすいといった問題も回
避される。

【００１７】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１ないし図３に基
づいて説明する。本実施例の電気光学レンズ装置は、請
求項１記載の発明に相当し、光軸（ｚ軸方向）上に、シ
リンドリカルレンズ（第１レンズ）１、電気光学レンズ
２及びシリンドリカルレンズ（第２レンズ）３を順に配
設させて構成されている。

【００１８】ここに、電気光学レンズ２は、例えばＰＬ
ＺＴ電気光学セラミックス、具体的には２次電気光学効
果を有する（Ｐａ，Ｌａ)(Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃ 電気光学セ
ラミックスによる矩形状の電気光学媒体４の光ビーム透
過方向に沿って対向するｙ軸方向の両面に光軸方向にス
トライプ状とした電極対５を形成し、この電極対５間に
駆動電源６によって印加電圧Ｖを選択的に印加するよう
に構成されている。これにより、光ビームをｙ軸方向
（第２方向）に収束させるレンズ作用を持つものとされ
ている。

【００１９】また、前記シリンドリカルレンズ１は、Ｐ
で示すようにｙ軸方向に直線偏光した光ビーム７をｘ方
向（第１方向）に収束させてそのビームウエスト位置
（又は、その近傍位置）前記電気光学レンズ２に入射さ
せるものである。より詳細には、図１に示すように、電
気光学レンズ２の電極対５間なるレンズ作用領域に対し
て収差が小さくなるような扁平なビーム形状で光ビーム
７を入射させるためのものである。前記シリンドリカル
レンズ３は電気光学レンズ２からの出射ビームに対して
ｘ軸方向の収束作用を示してビーム整形するためのもの
である。

【００２０】このような基本的構成において、ｙ軸方向
に直線偏光した光ビーム７はシリンドリカルレンズ１に
よってｘ軸方向に収束され、図１に示したように、レン
ズ作用領域に収差が小さくなるようなビーム形状とされ
て電気光学レンズ２に入射する。そこで、駆動電源６に
よって電極対５間に電圧Ｖを印加すると光ビーム７をｙ
軸方向に収束させるレンズ作用が生ずる。このような電
気光学レンズ２からの出射ビームはシリンドリカルレン
ズ３によりビーム整形されて最終出力となる。電極対５
間に電圧Ｖが印加されていない状態では、光ビーム７は
ｙ軸方向の収束作用を受けることなく電気光学媒体４を
透過する。

【００２１】ここに、電気光学媒体４として２次電気光
学効果を有する（Ｐａ，Ｌａ)(Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃ 電気光
学セラミックスを用いた場合の電気光学レンズ２の動作
について詳細に説明する。まず、電気光学レンズ２の電
極対５に電圧が印加されていない場合には、光ビーム７
は電気光学媒体４で何らの変化も受けずに透過してその
まま出射する。一方、電極対５に電圧Ｖを印加すると、
電気光学媒体４中の電極対５で挾まれた領域に、電極付
近で強く中央付近で弱くなる電界分布が生ずる。この結
果、２次電気光学効果により電気光学媒体４中には屈折
率分布が生ずる。この結果、例えば、図２において、電
界の方向をｙ軸方向、光ビーム７の入射方向をｚ軸方
向、入射する光ビーム７の偏光方向をｙ軸方向とする
と、ｙ軸方向の屈折率分布ｎ_yは、近似的に、ｎ_y≒ｎ₀｛１−（１／２）ｎ₀ ²Ｒ₃₃Ｅ_y ²｝ …………（１）となる。ただし、ｎ₀はＶ＝０での（Ｐａ，Ｌａ)(Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ₃ 電気光学セラミックスの屈折率、Ｒ₃₃は
２次電気光学係数である。

【００２２】（１）式より、電界Ｅ_yによる屈折率変化
Δｎ_yは、 Δｎ_y＝−（１／２）ｎ₀ ³Ｒ₃₃Ｅ_y ² …………………（２）となり、電界強度の２乗に比例することが分かる。そし
て、電界の強い箇所では屈折率が小さくなり、光収束作
用がｙ軸方向に生ずるものとなる。

【００２３】このような基本的構成において、例えば電
気光学レンズ２の焦点距離を１５cmとして動作させた場
合の収束ビーム径（実測値／理論値）と収束ビームパワ
ー（相対値）との入射ビーム位置（ｘ座標）依存性を測
定したところ、図３に示すような結果が得られたもので
ある。図において、横軸はｘ座標であり、原点は電気光
学レンズ２の中心（電極対５の幅方向中心）位置にとっ
ている。図示した特性によれば、収束性能は電気光学レ
ンズ２に対する光ビーム７の入射位置が原点位置（中心
位置，ｘ＝０）にある場合に最もよくなるが、収束ビー
ムパワーは逆に最小になってしまい、光利用効率の悪い
ものとなってしまう。このような現象は、電気光学レン
ズ２内での散乱・損失によるものと考えられ、この現象
を避けることは困難である。

【００２４】しかして、本実施例では、前述したような
基本的構成において、シリンドリカルレンズ１から射出
される光ビーム７の電気光学レンズ２に対する入射位置
を、その原点（中心）位置ではなく、図１中に実線（又
は仮想線）で示すように、原点位置から＋ｘ軸方向（又
は、−ｘ軸方向）に僅かにずれた位置Ｐａに設定したも
のである。つまり、電気光学レンズ２において収束性能
の比較的よい領域を使用しつつ、原点位置から外れた位
置に入射させることにより散乱現象を軽減してビームパ
ワーの低減を避けることができるようにしたものであ
る。よって、電気光学レンズ２の原点位置に入射させる
場合に比して、収束性能は多少悪くなるが、実使用上で
要求される収束性能を満足し得る範囲で使用すれば何ら
問題のないものである。

【００２５】よって、光の利用効率を損なうことなく、
電気光学レンズ２を用いた焦点距離可変のレンズ装置を
提供できる。

【００２６】つづいて、本発明の第二の実施例を図４及
び図５により説明する。前記実施例で示した部分と同一
部分は同一符号を用いて示す（以下の実施例でも同様と
する）。本実施例は、請求項２記載の発明に相当し、電
気光学レンズ２以降の光路上、ここでは電気光学レンズ
２・シリンドリカルレンズ３間に散乱光を遮断するため
のアパーチャ８を設けたものである。

【００２７】即ち、電気光学レンズ２を用いたレンズ装
置において、光ビーム７の散乱は、電気光学レンズ２が
動作していないとき（Ｖ＝０）に発生する自然散乱に加
え、電気光学レンズ２が動作するとき（Ｖ≠０）にその
印加電圧に応じて散乱光が増加する、所謂、電圧依存性
を持つ散乱がある。このような散乱光が本来の光ビーム
７の有効ビーム内に入り込むと悪影響を及ぼすものとな
る。このような点を考慮し、本実施例では電気光学レン
ズ２の直後に有効ビームのみを通過させる開口部８ａを
形成したアパーチャ８を設け、電気光学レンズ２によっ
て生ずる散乱光が光ビーム７の有効ビーム内に入り込ま
ないように遮断させるようにしたものである。

【００２８】ここに、本実施例では電気光学レンズ２を
ビームウエスト位置又はその近傍位置に配設させている
ので、アパーチャ８に形成する開口部８ａもその位置で
のビーム断面形状に合致するような扁平形状（ｘ軸方向
に扁平）として形成され、最も効果的に散乱光を遮断し
得るように構成されている。なお、前記実施例のように
電気光学レンズ２に対する光ビーム７の入射位置を原点
位置からずらしている場合であれば、それに併せて、ア
パーチャ８の開口部８ａの位置もｘ軸方向にずらして設
定すればよい。

【００２９】さらには、このようなアパーチャ８を設け
る位置としては、電気光学レンズ２直後に配設させた上
述した例に限らず、電気光学レンズ２以降の光路上のど
の位置に配設させてもよい。

【００３０】本発明の第三の実施例を図６及び図７に基
づいて説明する。本実施例の電気光学レンズ装置は、前
述した第一の実施例構成を利用しつつ、２次元電気光学
レンズ装置として構成したもので、請求項３記載の発明
に相当するものである。即ち、前述した実施例の電気光
学レンズ２を第１電気光学レンズとするとともに、シリ
ンドリカルレンズ３以降の光路上に、１／２波長板９、
シリンドリカルレンズ（第３レンズ）１０、電気光学レ
ンズ（第２電気光学レンズ）１１及びシリンドリカルレ
ンズ（第４レンズ）１２を順に配設させて構成されてい
る。

【００３１】ここに、第２電気光学レンズとなる電気光
学レンズ１１は、構造的には、電気光学レンズ２と全く
同一とされその配設方向をｘ−ｙ軸方向で入替えた（９
０°方向を異ならせた）ものとされている。即ち、矩形
状の電気光学媒体（第２電気光学媒体）１３の光ビーム
透過方向に沿って対向するｘ軸方向の両面に光軸方向に
ストライプ状とした電極対（第２電極対）１４を形成
し、この電極対１４間に駆動電源１５によって印加電圧
Ｖ₂ （本実施例では、駆動電源６側の印加電圧をＶ₁ と
する）を選択的に印加するように構成されている。これ
により、電気光学レンズ１１は光ビーム７をｘ軸方向
（第２方向）に収束させるレンズ作用を持つものとされ
ている。

【００３２】シリンドリカルレンズ１，３は前述した実
施例で前述したとおりである。１／２波長板９は光ビー
ム７の偏光方向を９０°回転（ｙ軸方向→ｘ軸方向）さ
せるためのものである。シリンドリカルレンズ１０は、
１／２波長板９によりｘ軸方向の直線偏光に変換された
光ビーム７をｙ方向に収束させてそのビームウエスト位
置（又は、その近傍位置）に配設させた前記電気光学レ
ンズ１１に入射させるものである。より詳細には、図７
（ｂ）に示すように、電気光学レンズ１１の電極対１４
間なるレンズ作用領域に対して収差が小さくなるような
扁平なビーム形状で光ビーム７を入射させるためのもの
である。シリンドリカルレンズ１２は電気光学レンズ１
１からの出射ビームに対してｙ軸方向の収束作用を示し
てビーム整形するためのものである。

【００３３】このような構成において、ｙ軸方向に直線
偏光した光ビーム７はシリンドリカルレンズ１によって
ｘ軸方向に収束され、図７（ａ）に示したように、レン
ズ作用領域に収差が小さくなるようなビーム形状とされ
て電気光学レンズ２に入射する。ここで、駆動電源６に
よって電極対５間に電圧Ｖ₁ を印加すると光ビーム７を
ｙ軸方向に収束させるレンズ作用が生ずる。このような
電気光学レンズ２からの出射ビームはシリンドリカルレ
ンズ３によりｘ軸方向に平行化された後、１／２波長板
９で偏光方向が９０°回転されてｘ軸方向の直線偏光と
なり、シリンドリカルレンズ１０によるビーム変換を受
ける。ここに、シリンドリカルレンズ１０によってｙ軸
方向に収束されて、図７（ｂ）に示したように、レンズ
作用領域に収差が小さくなるようなビーム形状とされて
電気光学レンズ１１に入射する。ここで、駆動電源１５
によって電極対１４間に電圧Ｖ₂ を印加すると光ビーム
７をｘ軸方向に収束させるレンズ作用が生ずる。このよ
うな電気光学レンズ１１からの出射ビームはシリンドリ
カルレンズ１２によりビーム整形されて最終出力とな
る。

【００３４】よって、電気光学レンズ２，１１を駆動電
源６，１５により独立して駆動制御することにより、ｙ
軸及びｘ軸方向の焦点距離を独立して可変し得る２次元
電気光学レンズ装置となる。

【００３５】本実施例では、このような基本的な２次元
電気光学レンズ装置において、前述した第一の実施例と
同様に、電気光学レンズ２に関しては散乱損失の大きな
原点位置（中心位置）を避けて図７（ａ）に示すように
原点位置からｘ軸方向（又は、−ｘ軸方向）にずらした
位置をシリンドリカルレンズ１から射出される光ビーム
７の入射位置として設定するとともに、電気光学レンズ
１１に関しても散乱損失の大きなｙ軸方向の原点位置
（中心位置）を避けて図７（ｂ）に示すように原点位置
からｙ軸方向（又は、−ｙ軸方向）にずらした位置Ｐｂ
をシリンドリカルレンズ９から射出される光ビーム７の
入射位置として設定したものである。

【００３６】よって、本実施例によれば、第一の実施例
に準じて、電気光学レンズ２部分での光損失が少ないと
ともに電気光学レンズ１１部分でも光損失の少ないレン
ズ機能を確保できる。

【００３７】ついで、本発明の第四の実施例を図８によ
り説明する。本実施例は、前記第三の実施例のような２
次元電気光学レンズ装置を基本としつつ、第二の実施例
のように、散乱光を遮断するためのアパーチャ８，１６
を設けたもので、請求項４，５及び６記載の発明に相当
する。即ち、開口部８ａを有するアパーチャ８は前述し
た場合と同様に、例えば、電気光学レンズ２直後の光路
上に配設されている。また、アパーチャ１６も開口部８
ａと同様な開口部１６ａを有するもので、電気光学レン
ズ１１直後の光路上に配設される。ここに、開口部１６
ａの方向は開口部８ａと９０°異なる方向、即ち、ｙ軸
方向に扁平な形状とすることでこの位置でのビーム断面
形状に合致するように形成されている。実際には、アパ
ーチャ８，１６としては全く同一形状のものを用意して
その設置個所により９０°回転させて使用するようにす
ればよい。

【００３８】よって、本実施例によれば、電気光学レン
ズ２に起因する散乱光はアパーチャ８により光ビーム７
の有効ビーム内に悪影響を及ぼさないように遮断でき、
電気光学レンズ１１に起因する散乱光はアパーチャ１６
により光ビーム７の有効ビーム内に悪影響を及ぼさない
ように遮断でき、良好なる２次元レンズ作用を発揮させ
ることができる。

【００３９】なお、前記実施例のように電気光学レンズ
２，１１に対する光ビーム７の入射位置を原点位置から
ずらしている場合であれば、それに併せて、アパーチャ
８，１６の開口部８ａ，１６ａの位置も各々ｘ軸方向，
ｙ軸方向にずらして設定すればよい。さらには、このよ
うなアパーチャ８，１６を設ける位置としては、電気光
学レンズ２，１１直後に配設させた上述した例に限ら
ず、アパーチャ８に関しては電気光学レンズ２，１１間
の光路上、アパーチャ１６に関しては電気光学レンズ１
１以降の光路上のどの位置に配設させてもよい。

【００４０】つづいて、本発明の第五の実施例を図９及
び図１０により説明する。本実施例は、請求項２記載の
発明に相当するものであるが、第二の実施例（図４）で
説明した実施例の電気光学レンズ２に代えてｘ軸方向に
収束作用を示す電気光学レンズ１７を用いたものであ
る。即ち、この電気光学レンズ１７は電気光学レンズ２
における電極対５に代えて、電気光学媒体４のｙ軸方向
の両面に２本ずつストライプ状に離間形成した電極によ
る電極対１８を設けて駆動電源６に接続したものであ
る。

【００４１】このような基本的構成において、ｙ軸方向
に直線偏光した光ビーム７はシリンドリカルレンズ１に
よってｙ軸方向に収束され、２本ずつのストライプ状電
極による電極対１８間の収差が小さな領域に扁平ビーム
形状とされて電気光学レンズ１７に入射する。ここで、
駆動電源６によって電極対１８間に電圧Ｖを印加すると
光ビーム７をｘ軸方向に収束させるレンズ作用が生ず
る。このような電気光学レンズ１７からの出射ビームは
シリンドリカルレンズ３によってビーム変換を受け、ｙ
軸方向に収束されるビーム整形を受けて最終出力とな
る。

【００４２】即ち、本実施例の場合、電気光学レンズ１
７直後では光ビーム７の断面形状がｙ軸方向に扁平なビ
ーム形状となっているので、本実施例では図１０に示す
ようにｙ軸方向に扁平とした開口部１９ａを形成したア
パーチャ１９を電気光学レンズ１７直後の光路上に配設
させて、散乱光の有効ビーム内への影響をなくすように
構成されている。

【００４３】なお、本実施例に関しても、例えば電気光
学レンズ１７に対する光ビーム７の入射位置を原点位置
からずらしている場合であれば、それに併せて、アパー
チャ１９の開口部１９ａの位置もｘ軸方向にずらして設
定すればよい。さらには、このようなアパーチャ１９を
設ける位置としては、電気光学レンズ１７直後に配設さ
せた上述した例に限らず、電気光学レンズ１７以降の光
路上のどの位置に配設させてもよい。

【００４４】本発明の第六の実施例を図１１及び図１２
により説明する。本実施例の電気光学レンズ装置は、前
述した第五の実施例構成を利用しつつ、２次元電気光学
レンズ装置として構成したもので、第四の実施例と同様
に請求項４，５及び６記載の発明に相当する。具体的に
は、前記第五の実施例における電気光学レンズ１７を第
１電気光学レンズとし、アパーチャ１９を第１アパーチ
ャとするとともに、シリンドリカルレンズ３以降の光路
上に、１／２波長板９、シリンドリカルレンズ１０を順
次配設し、さらに、電気光学レンズ（第２電気光学レン
ズ）２０、アパーチャ２１、シリンドリカルレンズ１２
を順次配設させたものである。

【００４５】ここに、第２電気光学レンズとなる電気光
学レンズ２０は、構造的には、電気光学レンズ１７と全
く同一とされその配設方向をｘ−ｙ軸方向で入替えた
（９０°方向を異ならせた）ものとされている。即ち、
矩形状の電気光学媒体（第２電気光学媒体）１３の電極
対１４に代えて、電気光学媒体１３のｘ軸方向の両面に
２本ずつストライプ状に離間形成した電極による電極対
（第２電極対）２２を設けて駆動電源（第２駆動電源）
１５に接続したものである。これにより、電気光学レン
ズ２０はｙ軸方向に収束性を示すものとされている。よ
って、この電気光学レンズ２０直後に配設させるアパー
チャ２１の開口部２１ａは図１２（ｂ）に示すようにそ
の位置でのビーム断面形状に合致するようにｙ軸方向に
扁平とした形状とされている。

【００４６】本実施例による場合も、第四の実施例の場
合と同様の効果が得られる。

【００４７】なお、本実施例による場合も、電気光学レ
ンズ１７，２０に対する光ビーム７の入射位置を原点位
置からずらしている場合であれば、それに併せて、アパ
ーチャ１９，２１の開口部１９ａ，２１１の位置も各々
ｘ軸方向，ｙ軸方向にずらして設定すればよい。さらに
は、このようなアパーチャ１９，２１を設ける位置とし
ては、電気光学レンズ１７，２０直後に配設させた上述
した例に限らず、アパーチャ１９に関しては電気光学レ
ンズ１７，２０間の光路上、アパーチャ２０に関しては
電気光学レンズ２０以降の光路上のどの位置に配設させ
てもよい。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、直線偏光
した光ビームを第１方向に収束させる第１レンズと、こ
の第１レンズから射出される光ビームのビームウエスト
位置又はその近傍位置に配置させた電気光学媒体とこの
電気光学媒体の光ビーム透過方向に沿って対向する両面
に形成されて電圧印加により光ビームを前記第１方向と
直交する第２方向に収束又は発散させるレンズ作用を付
与する所定の大きさ及び形状の電極対とこれらの電極対
に電圧を印加する駆動電源とを有する電気光学レンズ
と、この電気光学レンズから射出される光ビームを前記
第１方向に収束させる第２レンズとにより１次元構造で
構成し、前記電気光学レンズに対する光ビームの入射位
置を前記第１方向についてこの電気光学レンズの中心位
置からずらして設定し、また、請求項３記載の発明によ
れば、直線偏光した光ビームを第１方向に収束させる第
１レンズと、この第１レンズから射出される光ビームの
ビームウエスト位置又はその近傍位置に配置させた第１
電気光学媒体とこの第１電気光学媒体の光ビーム透過方
向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加により光
ビームを前記第１方向と直交する第２方向に収束又は発
散させるレンズ作用を付与する所定の大きさ及び形状の
第１電極対とこれらの第１電極対に電圧を印加する第１
駆動電源とを有する第１電気光学レンズと、この第１電
気光学レンズから射出される光ビームを前記第１方向に
収束させる第２レンズと、この第２レンズから射出され
る光ビームの偏光方向を９０°回転させる１／２波長板
と、この１／２波長板から射出される光ビームを前記第
２方向に収束させる第３レンズと、この第３レンズから
射出される光ビームのビームウエスト位置又はその近傍
位置に配置させた第２電気光学媒体とこの第２電気光学
媒体の光ビーム透過方向に沿って対向する両面に形成さ
れて電圧印加により光ビームを前記第１方向に収束又は
発散させるレンズ作用を付与する所定の大きさ及び形状
の第２電極対とこれらの第２電極対に電圧を印加する第
２駆動電源とを有する第２電気光学レンズと、この第２
電気光学レンズから射出される光ビームを前記第２方向
に収束させる第４レンズとにより２次元構造で構成し、
前記第１電気光学レンズに対する光ビームの入射位置を
前記第１方向についてこの第１電気光学レンズの中心位
置からずらして設定するとともに、前記第２電気光学レ
ンズに対する光ビームの入射位置を前記第２方向につい
てこの第２電気光学レンズの中心位置からずらして設定
したので、電気光学結晶特有の散乱現象を抑制すること
ができ、ビームパワーの減少を避けて光の利用効率を高
めることができ、この際、基本的には、電気光学レンズ
を入射ビームのビームウエスト位置又はその近傍位置に
配設させているので、極めて収差の小さい領域のみを利
用するものとなり、一層高性能なレンズ作用を得ること
ができる。

【００４９】請求項２記載の発明によれば、直線偏光し
た光ビームを第１方向に収束させる第１レンズと、この
第１レンズから射出される光ビームのビームウエスト位
置又はその近傍位置に配置させた電気光学媒体とこの電
気光学媒体の光ビーム透過方向に沿って対向する両面に
形成されて電圧印加により光ビームを前記第１方向と直
交する第２方向に収束又は発散させるレンズ作用を付与
する所定の大きさ及び形状の電極対とこれらの電極対に
電圧を印加する駆動電源とを有する電気光学レンズと、
この電気光学レンズから射出される光ビームを前記第１
方向に収束させる第２レンズと、前記電気光学レンズ以
降の光路上に配設されて散乱光を遮断するアパーチャと
により１次元構造で構成し、請求項４記載の発明によれ
ば、請求項３記載の発明の２次元構造の構成に加え、第
１，２電気光学レンズ間の光路上に散乱光を遮断する第
１アパーチャを配設し、前記第２電気光学レンズ以降の
光路上に散乱光を遮断する第２アパーチャを配設し、請
求項５記載の発明によれば、直線偏光した光ビームを第
１方向に収束させる第１レンズと、この第１レンズから
射出される光ビームのビームウエスト位置又はその近傍
位置に配置させた第１電気光学媒体とこの第１電気光学
媒体の光ビーム透過方向に沿って対向する両面に形成さ
れて電圧印加により光ビームを前記第１方向と直交する
第２方向に収束又は発散させるレンズ作用を付与する所
定の大きさ及び形状の第１電極対とこれらの第１電極対
に電圧を印加する第１駆動電源とを有する第１電気光学
レンズと、この第１電気光学レンズから射出される光ビ
ームを前記第１方向に収束させる第２レンズと、この第
２レンズから射出される光ビームを前記第２方向に収束
させる第３レンズと、この第３レンズから射出される光
ビームのビームウエスト位置又はその近傍位置に配置さ
せた第２電気光学媒体とこの第２電気光学媒体の光ビー
ム透過方向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加
により光ビームを前記第１方向に収束又は発散させるレ
ンズ作用を付与する所定の大きさ及び形状の第２電極対
とこれらの第２電極対に電圧を印加する第２駆動電源と
を有する第２電気光学レンズと、この第２電気光学レン
ズから射出される光ビームを前記第２方向に収束させる
第４レンズと、第１，２電気光学レンズ間の光路上に配
設されて散乱光を遮断する第１アパーチャと、前記第２
電気光学レンズ以降の光路上に配設されて散乱光を遮断
する第２アパーチャとにより２次元構造に構成したの
で、電気光学レンズの自然散乱、電圧依存性を持つ散乱
に起因する散乱光による光ビームの有効ビームに対する
悪影響を軽減することができる。

【００５０】請求項６記載の発明においては、請求項５
記載の発明の構成に関し、第１，２電気光学レンズとを
同一構造として９０°方向を異ならせて配設するととも
に、これらの第１，２電気光学レンズ間に１／２波長板
を配設したので、レンズ作用方向が直交するこれらの第
１，２電気光学レンズに対する光ビームの偏光方向も直
交する方向となり、結局、第１，２電気光学レンズとし
ては同一構造の電気光学レンズを方向を異ならせて配設
するだけでよく、電気光学レンズ特有の収差が生じやす
いといった問題も回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す電気光学レンズの
正面図である。

【図２】電気光学レンズ装置構成を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）はその側面図である。

【図３】入射ビーム位置による収束ビーム径及びビーム
パワー依存性を示す特性図である。

【図４】本発明の第二の実施例の電気光学レンズ装置構
成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面図であ
る。

【図５】そのアパーチャの正面図である。

【図６】本発明の第三の実施例の電気光学レンズ装置構
成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面図であ
る。

【図７】その電気光学レンズの正面図である。

【図８】本発明の第四の実施例の電気光学レンズ装置構
成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面図であ
る。

【図９】本発明の第五の実施例の電気光学レンズ装置構
成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面図であ
る。

【図１０】そのアパーチャの正面図である。

【図１１】本発明の第六の実施例の電気光学レンズ装置
構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面図であ
る。

【図１２】その電気光学レンズの正面図である。

【符号の説明】

１第１レンズ２電気光学レンズ，第１電気光学レンズ３第２レンズ４電気光学媒体，第１電気光学媒体５電極対，第１電極対６駆動電源，第１駆動電源７光ビーム８アパーチャ，第１アパーチャ９１／２波長板１０第３レンズ１１第２電気光学レンズ１２第４レンズ１３第２電気光学媒体１４第２電極対１５第２駆動電源１６第２アパーチャ１７電気光学レンズ，第１電気光学レンズ１８電極対，第１電極対１９アパーチャ，第１アパーチャ２０第２電気光学レンズ２１第２アパーチャ２２第２電極対

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線偏光した光ビームを第１方向に収束
させる第１レンズと、この第１レンズから射出される光
ビームのビームウエスト位置又はその近傍位置に配置さ
せた電気光学媒体とこの電気光学媒体の光ビーム透過方
向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加により光
ビームを前記第１方向と直交する第２方向に収束又は発
散させるレンズ作用を付与する所定の大きさ及び形状の
電極対とこれらの電極対に電圧を印加する駆動電源とを
有する電気光学レンズと、この電気光学レンズから射出
される光ビームを前記第１方向に収束させる第２レンズ
とよりなり、前記電気光学レンズに対する光ビームの入
射位置を前記第１方向についてこの電気光学レンズの中
心位置からずらして設定したことを特徴とする電気光学
レンズ装置。
【請求項２】直線偏光した光ビームを第１方向に収束
させる第１レンズと、この第１レンズから射出される光
ビームのビームウエスト位置又はその近傍位置に配置さ
せた電気光学媒体とこの電気光学媒体の光ビーム透過方
向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加により光
ビームを前記第１方向と直交する第２方向に収束又は発
散させるレンズ作用を付与する所定の大きさ及び形状の
電極対とこれらの電極対に電圧を印加する駆動電源とを
有する電気光学レンズと、この電気光学レンズから射出
される光ビームを前記第１方向に収束させる第２レンズ
と、前記電気光学レンズ以降の光路上に配設されて散乱
光を遮断するアパーチャとよりなることを特徴とする電
気光学レンズ装置。
【請求項３】直線偏光した光ビームを第１方向に収束
させる第１レンズと、この第１レンズから射出される光
ビームのビームウエスト位置又はその近傍位置に配置さ
せた第１電気光学媒体とこの第１電気光学媒体の光ビー
ム透過方向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加
により光ビームを前記第１方向と直交する第２方向に収
束又は発散させるレンズ作用を付与する所定の大きさ及
び形状の第１電極対とこれらの第１電極対に電圧を印加
する第１駆動電源とを有する第１電気光学レンズと、こ
の第１電気光学レンズから射出される光ビームを前記第
１方向に収束させる第２レンズと、この第２レンズから
射出される光ビームの偏光方向を９０°回転させる１／
２波長板と、この１／２波長板から射出される光ビーム
を前記第２方向に収束させる第３レンズと、この第３レ
ンズから射出される光ビームのビームウエスト位置又は
その近傍位置に配置させた第２電気光学媒体とこの第２
電気光学媒体の光ビーム透過方向に沿って対向する両面
に形成されて電圧印加により光ビームを前記第１方向に
収束又は発散させるレンズ作用を付与する所定の大きさ
及び形状の第２電極対とこれらの第２電極対に電圧を印
加する第２駆動電源とを有する第２電気光学レンズと、
この第２電気光学レンズから射出される光ビームを前記
第２方向に収束させる第４レンズとよりなり、前記第１
電気光学レンズに対する光ビームの入射位置を前記第１
方向についてこの第１電気光学レンズの中心位置からず
らして設定するとともに、前記第２電気光学レンズに対
する光ビームの入射位置を前記第２方向についてこの第
２電気光学レンズの中心位置からずらして設定したこと
を特徴とする電気光学レンズ装置。
【請求項４】第１，２電気光学レンズ間の光路上に散
乱光を遮断する第１アパーチャを配設し、前記第２電気
光学レンズ以降の光路上に散乱光を遮断する第２アパー
チャを配設したことを特徴とする請求項３記載の電気光
学レンズ装置。
【請求項５】直線偏光した光ビームを第１方向に収束
させる第１レンズと、この第１レンズから射出される光
ビームのビームウエスト位置又はその近傍位置に配置さ
せた第１電気光学媒体とこの第１電気光学媒体の光ビー
ム透過方向に沿って対向する両面に形成されて電圧印加
により光ビームを前記第１方向と直交する第２方向に収
束又は発散させるレンズ作用を付与する所定の大きさ及
び形状の第１電極対とこれらの第１電極対に電圧を印加
する第１駆動電源とを有する第１電気光学レンズと、こ
の第１電気光学レンズから射出される光ビームを前記第
１方向に収束させる第２レンズと、この第２レンズから
射出される光ビームを前記第２方向に収束させる第３レ
ンズと、この第３レンズから射出される光ビームのビー
ムウエスト位置又はその近傍位置に配置させた第２電気
光学媒体とこの第２電気光学媒体の光ビーム透過方向に
沿って対向する両面に形成されて電圧印加により光ビー
ムを前記第１方向に収束又は発散させるレンズ作用を付
与する所定の大きさ及び形状の第２電極対とこれらの第
２電極対に電圧を印加する第２駆動電源とを有する第２
電気光学レンズと、この第２電気光学レンズから射出さ
れる光ビームを前記第２方向に収束させる第４レンズ
と、第１，２電気光学レンズとの間の光路上に配設され
て散乱光を遮断する第１アパーチャと、前記第２電気光
学レンズ以降の光路上に配設されて散乱光を遮断する第
２アパーチャとよりなることを特徴とする電気光学レン
ズ装置。
【請求項６】第１，２電気光学レンズを同一構造とし
て９０°方向を異ならせて配設するとともに、これらの
第１，２電気光学レンズ間に１／２波長板を配設したこ
とを特徴とする請求項５記載の電気光学レンズ装置。