JPH1083002A

JPH1083002A - 音響光学素子及び光ビーム走査装置

Info

Publication number: JPH1083002A
Application number: JP23675996A
Authority: JP
Inventors: Akiko Yamashita; 明子山下; Katsuto Sumi; 克人角
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: JP4054078B2

Abstract

(57)【要約】【課題】直線偏光を使用し広い周波数帯域に渡って高い
回折効率を得る。【解決手段】ｚ軸が入射光の入射方向に一致し、ｘ軸が
入射光の偏光方向に一致し、かつｙ軸がｚ軸及びｘ軸か
ら右手系で定まるｘｙｚ座標系を定める。ｚ軸回り、超
音波進行方向の軸回り、及びｚ軸と超音波進行方向とで
形成される平面に垂直な軸Ｂ回りに回転し、入射光に対
するＡＯＤの姿勢を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は音響光学素子及び
光ビーム走査装置に係り、特に、音響光学効果を利用し
た音響光学変調素子（ＡＯＭ）や音響光学偏向素子（Ａ
ＯＤ）等の音響光学素子、及びこの音響光学素子を利用
して画像記録や画像読取に使用する光ビーム走査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】異方性結晶内を進行する超音波と異方性
結晶内を進行する光波との間に生じる異方ブラッグ回折
を利用した音響光学素子の一種である従来のＡＯＤは、
音響光学媒体として二酸化テルル（ＴｅＯ₂）の単結晶
を利用し、ＴｅＯ₂結晶の［１１０］方向に進行しかつ
［１’１０］（ここで、１’とは−１方向を意味す
る。）方向に変位する横波超音波によってＴｅＯ₂結晶
内に入射した光波を回折させている（オン［１１０］型
偏向器）。このＴｅＯ₂結晶を利用したＡＯＤは、音響
光学媒体としてニオブ酸リチウム、または水晶を用いた
ＡＯＤと比較して大きな音響光学性能指数が得られ、高
い回折効率が得られる。

【０００３】しかしながら、広い周波数帯域に渡ってフ
ラットな回折効率が得られず、中心周波数付近において
効率が落ち込むため、使用周波数帯域が制限されてしま
う、という問題があった。また、高い回折効率を得るた
めには円偏光が必要であり、直線偏光のレーザ光の光路
中にλ／４板を挿入して円偏光に変換する必要があるた
め、高価になる、という問題があった。

【０００４】上記の問題点を解消したＡＯＤとして、超
音波の進行方向を結晶の［１１０］方向から大きく傾け
たオフ［１１０］型偏向器が知られている（特開昭５１
−９９０３９号公報）。このオフ［１１０］型偏向器に
よれば、上記のオン［１１０］型偏向器の問題点であっ
た中心周波数付近における効率の落ち込みが解消され、
また、入射させるレーザ光も直線偏光でよく、λ／４板
が不要になる。

【０００５】なお、従来は入射光の進行方向と超音波の
進行方向とを含む平面内でブラッグ条件を満足するよう
にブラッグ角のみを調整して回折効率を高くしており、
入射光の進行方向に直交する方向にＡＯＤを平行移動す
る調整は成されていたものの、その他のＡＯＤを回転す
る調整は成されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のオフ［１１０］型偏向器では、超音波の進行方向を
［１１０］方向から大きく傾ける必要があるため、大き
な結晶が必要となり、コストアップになる、という問題
がある。

【０００７】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、直線偏光を使用し広い周波数帯域に渡って
高い回折効率が得られる低コストの音響光学素子、及び
この音響光学素子を利用した光ビーム走査装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、異方ブラッグ回折が利用できると共に、
異方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と超音波の進行
方向とを含む面に対して平行にならないように音響光学
素子を配置したものである。

【０００９】さらに具体的には、本発明は、異方ブラッ
グ回折が利用できると共に、異方性結晶の光学軸が入射
光の進行方向と超音波の進行方向とを含む面に対して平
行にならず、かつ入射光の偏光面が入射光の進行方向と
超音波の進行方向とを含む面に対して平行となる条件、
及び異方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と超音波の
進行方向とを含む面に対して平行にならず、かつ入射光
の偏光面が入射光の進行方向と超音波の進行方向とを含
む面に対して平行にならない条件のいずれか１つの条件
を満足するように音響光学素子を配置したものである。

【００１０】異方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と
超音波の進行方向とを含む面に対して平行にならず、か
つ入射光の偏光面が入射光の進行方向と超音波の進行方
向とを含む面に対して平行となるように配置することに
より、異方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と超音波
の進行方向とを含む面に対して所定角度傾斜した状態に
なる。

【００１１】また、異方性結晶の光学軸が入射光の進行
方向と超音波の進行方向とを含む面に対して平行になら
ず、かつ入射光の偏光面が入射光の進行方向と超音波の
進行方向とを含む面に対して平行にならないように配置
することにより、異方性結晶の光学軸が入射光の進行方
向と超音波の進行方向とを含む面に対して所定角度傾斜
し、かつ入射光の偏光面が入射光の進行方向と超音波の
進行方向とを含む面に対して所定角度傾斜した状態にな
る。

【００１２】上記のように音響光学素子を配置するに
は、入射光を固定しておいて音響光学素子の姿勢を調整
してもよいし、音響光学素子を固定しておいて入射光の
進行方向を調整してもよいし、音響光学素子の姿勢及び
入射光の進行方向の両方を調整してもよい。

【００１３】本発明者等は、従来調整されていなかった
ブラッグ角以外の方向に音響光学素子の姿勢を調整し、
異方性結晶の光学軸が、入射光の進行方向と超音波の進
行方向とを含む面に対して平行にならないように音響光
学素子を配置すると、回折効率が高くなることを実験に
より見い出し、本発明に想到したものである。

【００１４】上記のように音響光学素子を配置すること
によって、異方性結晶を大きくすることなく直線偏光を
用いて従来より回折効率を高くすることができる。

【００１５】異方性結晶の光学軸が、入射光の進行方向
と超音波の進行方向とを含む面に対して平行にならない
ように音響光学素子を配置すると、異方性結晶の光学軸
が入射光の進行方向と超音波の進行方向とを含む面に対
して平行にならず、かつ入射光の偏光面が入射光の進行
方向と超音波の進行方向とを含む面に対して平行となる
条件、及び異方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と超
音波の進行方向とを含む面に対して平行にならず、かつ
入射光の偏光面が入射光の進行方向と超音波の進行方向
とを含む面に対して平行にならない条件のいずれか１つ
の条件を満足する。

【００１６】さらに具体的には、入射光の進行方向をｚ
軸、入射光の偏光方向をｘ軸とするｘｙｚ座標系を定
め、異方性結晶内を進行する超音波の進行方向とｘ軸と
が平行で、かつ異方性結晶の光学軸がｚ軸に一致した状
態を初期状態とし、初期状態からｚ軸と超音波の進行方
向とを含む面に垂直な軸回りに所定角度回転して異方性
結晶内を進行する超音波と異方性結晶内を進行する光波
との間に生じる異方ブラッグ回折を利用できるようにす
ると共に、超音波の進行方向と同じ方向の軸回り、また
は、超音波の進行方向と同じ方向の軸及びｚ軸の両方の
軸回りに回転して配置したものである。

【００１７】すなわち、異方性結晶の［１１０］方向と
ｘ軸とが平行で、かつ［００１］方向をｚ軸に一致させ
た状態を初期状態としたとき、初期状態から、［１１
０］方向の軸回り、または、［１１０］方向の軸及びｚ
軸の両方の軸回りに回転すると共に、ｚ軸と超音波の進
行方向とを含む面に垂直な軸回りに所定角度回転して配
置したものである。

【００１８】初期状態から、ｚ軸と超音波の進行方向と
を含む面に垂直な軸回りの角度を第１の所定角度、［１
１０］方向の軸回りの角度を第２の所定角度、ｚ軸回り
の角度を第３の所定角度とするとき、第１の所定角度及
び第２の所定角度を調整する場合には、第１の所定角度
はブラッグ角（例えば、略４°）、第２の所定角度は略
３°以上、好ましくは略９°とすることができ、これら
の角度をこの範囲に設定すると回折効率を好ましい値に
することができる。

【００１９】また、第１〜第３の所定角度を共に調整す
る場合には、上記第１の所定角度はブラッグ角（例え
ば、略４°）、第２の所定角度は略３°以上、第３の所
定角度は略３０°〜略９０°とすることができ、これら
の角度をこの範囲に設定すると回折効率を好ましい値に
することができる。また、第１の所定角度をブラッグ角
（例えば、略４°）、第２の所定角度を略５°〜略１０
°、第３の所定角度を略３０°〜略９０°、好ましく
は、第１の所定角度をブラッグ角（例えば、略４°）、
第２の所定角度を略７°〜略１０°、第３の所定角度を
略４５°〜略９０°、より好ましくは、第１の所定角度
をブラッグ角（例えば、略４°）、第２の所定角度を略
９°〜略１０°、第３の所定角度を略７０°〜略７５°
とすることができる。第１〜第３の所定角度を上記のよ
り好ましい値に調整した場合には、広い周波数帯域にわ
たって最も高くかつフラットな回折効率が得られる。

【００２０】上記異方性結晶は一軸結晶や二軸結晶を使
用することができるが、一軸結晶、特にＴｅＯ₂が好ま
しく、また本発明の音響光学素子は音響光偏向素子であ
るのが好ましい。

【００２１】上記の音響光学素子は、光ビームを走査し
て画像記録を行う画像記録装置、または光ビームを走査
して画像の読取を行う画像読取装置の光ビーム走査装置
に適用することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。まず、本発明をＴｅＯ₂単
結晶を用いたオン［１１０］型偏向器（ＡＯＤ）に適用
した場合について説明する。図１に示すように、このＡ
ＯＤは、頭部が斜めにカットされたＴｅＯ₂単結晶１０
と、ＴｅＯ₂単結晶１０の底面に貼着されかつ結晶の
［１１０］方向に進行しかつ［１’１０］方向に変位す
る横波超音波を発生するトランスデューサ１２から構成
されている。なお、ＴｅＯ₂単結晶１０の頭部には吸音
材（図示せず）を貼着してもよい。

【００２３】また、図１及び図２に示すように、ｚ軸が
入射光の進行方向に一致し、ｘ軸が入射光の偏光方向に
一致し、かつｙ軸がｚ軸及びｘ軸から右手系で定まるｘ
ｙｚ座標系を定める。

【００２４】また、図１に示すように、ＴｅＯ₂単結晶
１０内を進行する超音波の進行方向、すなわち結晶の
［１１０］方向とｘ軸とが平行で、かつ光学軸である
［００１］方向をｚ軸方向に一致させた状態を初期状態
とする。そして、この初期状態からＡＯＤの姿勢を調整
するための３つの軸回りの回転角度、すなわちブラッグ
角θ_B、あおり角θ_A、入射光進行方向の軸回りの回転
角θ_Zを図２に示すように各々次のように定める。

【００２５】ブラッグ角θ_Bは、入射光の進行方向（ｚ
軸）と超音波進行方向とを含む平面内でのＡＯＤの回
転、すなわち、ｚ軸と超音波進行方向とで形成される平
面に垂直な軸Ｂ回りの回転である。このブラッグ角θ_B
は、ｚ軸の正方向側から超音波進行方向の正方向に回転
させたとき、すなわち軸Ｂの正方向に向かって右ねじ方
向に回転させたとき正とし、超音波進行方向がｚ軸に垂
直の場合、θ_B＝０とする。

【００２６】あおり角θ_Aは、超音波進行方向の軸回
り、すなわち［１１０］方向の軸Ａ回りの回転である。
このあおり角θ_Aは、超音波進行方向に向かって右ねじ
の方向に回転させたとき正とし、結晶の光学軸［００
１］が、入射光の進行方向と超音波の進行方向とを含む
面を含む平面に対して平行のとき、θ_A＝０とする。

【００２７】入射光進行方向の軸回りの回転角θ_Zは、
ｚ軸回りの回転であり、ｚ軸方向の正方向に向かって右
ねじの方向に回転させたき正とし、超音波進行方向がｘ
軸と平行の場合（入射光の偏光面が、入射光の進行方向
と超音波の進行方向とを含む面に対して平行の場合）、
θ_Z＝０とする。

【００２８】トランスデューサ１２にパワー０．２５Ｗ
の高周波信号を印加して超音波を進行させると共に偏光
方向がｘ軸方向のレーザビームをｚ軸方向から入射し、
あおり角θ_Aを変化させ、ブラッグ角θ_Bをブラッグ条
件を満足するように調整したときの回折効率特性を図３
に、入射光進行方向の軸回りの回転角θ_Zを変化させ、
各入射光進行方向の軸回りの回転角θ_Zにおいて回折効
率が最大になるようにあおり角θ_Aを調整し、ブラッグ
角θ_Bをブラッグ条件を満足するように調整したときの
中心周波数７６，８０，８４ＭＨｚにおける回折効率特
性を図４に示す。また、このときの入射光進行方向の軸
回りの回転角θ_Zとあおり角θ_Aとの関係を図５に示
す。

【００２９】なお、同じ回転角θ_Zに対してあおり角θ
_Aを調整すると、２つの特性が得られることが本発明者
等により確認されており、上記図４は回折効率の周波数
特性の形状がフラット（回折効率が周波数によらず略一
定）の場合であるが、図６に回折効率の周波数特性の形
状がピーク状（回折効率が中心周波数で高く、周辺で低
い）の場合を参考として示す。

【００３０】図３から理解されるように、従来のように
ブラッグ角θ_Bのみ調整した場合（θ_B≒４°，θ_Z＝
θ_A＝０°）の回折効率（８０ＭＨｚで約５８％）と比
較すると、ブラッグ角θ_B及びあおり角θ_Aの両方の角
度を調整することで、回折効率が向上している。特に、
θ_A≒±９°で回折効率ηがη≒９５％になっている。
また、θ_A≒±６°〜±９°で回折効率ηがη≒８０〜
９５％になり、θ_A≒±４°〜±９°で回折効率ηがη
≒７０〜９５％になっている。回折効率ηを従来の回折
効率より１０％程度以上高くする場合には、あおり角θ
_Aを略３°以上にすればよい。

【００３１】また、図４から理解されるように、従来の
ように調整した場合の回折効率と比較すると、ブラッグ
角θ_Bを調整すると共に、入射光進行方向の軸回りの回
転角θ_Z及びあおり角θ_Aを正または負方向に調整する
ことで、回折効率が向上している。特に、θ_Z≒±（７
０°〜７５°）、θ_A≒±（９°〜１０°）で回折効率
ηがη≒９５％になっている。また、θ_Z≒±（４５°
〜９０°）、θ_A≒±（７°〜１０°）で回折効率ηが
η≒８０〜９５％になり、θ_Z≒±（３０°〜９０
°）、θ_A≒±（５°〜１０°）で回折効率ηがη≒７
０〜９５％になっている。

【００３２】以上はブラッグ角θ_Bが正の場合である
が、ブラッグ角θ_Bが負（θ_B≒−４°）の場合におい
ても同様であり、回折効率ηがピーク（約９５％）にな
る場合をまとめると次の表１のようになる。

【００３３】

【表１】

【００３４】また、入射光進行方向の軸回りの回転角θ
_Zを、図４から得られる回折効率がピークとなる角度、
例えばθ_Z＝７０°に固定し、あおり角θ_Aを変化させ
た場合の回折効率特性を図７に示す。

【００３５】図７から理解されるように、入射光進行方
向の軸回りの回転角θ_Zを固定し、あおり角θ_Aのみを
変化させる場合にも、あおり角θ_Aを例えばθ_A≒１．
５°以上に調節することで、回折効率を従来より向上さ
せることができ、回折効率はθ_A≒９°で略９５％、θ
_A≒４．５°以上で略８０〜９５％、θ_A≒３°以上で
略７０〜９５％、になる。

【００３６】従って、入射光進行方向の軸回りの回転角
θ_Z及びあおり角θ_Aを調整する場合において、最大の
回折効率が得られる状態から、入射光進行方向の軸回り
の回転角θ_Zを固定してあおり角θ_Aを変化させた場合
には、あおり角θ_Aを略１．５°以上にすると回折効率
を従来より向上することができ、あおり角θ_Aが略３°
以上で略７０〜９５％の回折効率が得られ、あおり角θ
_Aが略４．５°以上で略８０〜９５％の回折効率が得ら
れることになる。

【００３７】上記は、中心周波数における結果である
が、所定の周波数帯域においても従来より回折効率は向
上する。図８に、表１の回折効率がピークになる条件の
１つである、θ_Z＝７０°、かつθ_A＝９°における回
折効率の周波数特性、入射光進行方向の軸回りの回転角
θ_Zを９０°（θ_A＝９°）にしたときの回折効率の周
波数特性、及び従来の回折効率の周波数特性（θ_Z＝θ
_A＝±０°）を示す。本実施の形態では、所定の周波数
帯域において回折効率が従来より向上している。

【００３８】以上より、異方ブラッグ回折が利用できる
ように配置すると共に、異方性結晶の光学軸が入射光の
進行方向と超音波の進行方向とを含む面に対して平行に
ならないように配置することで、回折効率を向上するこ
とができる。

【００３９】すなわち、異方ブラッグ回折が利用できる
ように配置すると共に、異方性結晶の光学軸が入射光の
進行方向と超音波の進行方向とを含む面に対して平行に
ならず、かつ入射光の偏光面が入射光の進行方向と超音
波の進行方向とを含む面に対して平行となるようにする
か、異方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と超音波の
進行方向とを含む面に対して平行にならず、かつ入射光
の偏光面が入射光の進行方向と超音波の進行方向とを含
む面に対して平行にならないようにすることで回折効率
を向上することができる。

【００４０】なお、上記では、音響光学媒体としてＴｅ
Ｏ₂の単結晶を用いた例について説明したが、本発明は
ＰｂＭｏＯ₄その他の一軸結晶や二軸結晶を使用するこ
ともできる。また、上記では、ＡＯＤについて説明した
が、本発明はＡＯＭにも適用できる。

【００４１】次に、上記ＡＯＤを光ビーム走査装置に利
用した円筒内面走査型画像記録装置の実施の形態を図面
を参照して説明する。この円筒内面走査型画像記録装置
は、所定方向に並列させた複数本のレーザビームを発生
するレーザビーム発生手段と、各レーザビームの光路中
に配置され、かつレーザビームをレーザビームの並列方
向と直交する方向に偏向する複数の偏向器と、円筒の中
心軸に対して傾斜した反射面を備え、かつ円筒の中心軸
を中心に回転されることによりレーザビームを円筒の内
面に沿って走査する走査手段と、偏向器で偏向された複
数のレーザビームを走査手段の反射面に入射させる光学
系と、を含んで構成されている。

【００４２】図９に示すように、本実施の形態の画像記
録装置は、レーザビームＬを発生するレーザビーム発生
器１４と、レーザビーム発生器１４から発生されたレー
ザビームを所定方向に並列させた３本のレーザビームＬ
₁，Ｌ₂，Ｌ₃に分割するレーザビームスプリッタ１６
とを備えている。レーザビームＬ₁の射出側には、レー
ザビームＬ₁をレーザビームの並列方向と直交する方
向、すなわち図９のｙ軸方向（記録シートＳ上ではレー
ザビームの並列方向と直交する方向）に偏向すると共
に、画像情報に応じてレーザビームを強度変調（オンオ
フ変調）するＡＯＤ１８ｘが配置され、レーザビームＬ
₂の射出側には、レーザビームＬ₂を偏向することなく
画像情報に応じてレーザビームをオンオフ変調するＡＯ
Ｄ２０が配置され、レーザビームＬ₃の射出側には、レ
ーザビームＬ₃をＡＯＤ１８ｘと同様にｙ軸方向に偏向
すると共に、画像情報に応じてレーザビームをオンオフ
変調するＡＯＤ２２ｘが配置されている。

【００４３】ＡＯＤ１８ｘ、２０、２２ｘは、上記で説
明したように、異方性結晶の光学軸が、入射光の進行方
向と超音波の進行方向とを含む面に対して平行にならな
いように配置されている。なお、本実施の形態ではθ_B
≒４°、θ_Z≒７０°、θ_A≒９°に調整するのが好ま
しいが、θ_Z≒０°としてθ_Bとθ_Aとを調整するよう
にしてもよい。

【００４４】ＡＯＤ１８ｘ、２０、２２ｘのレーザビー
ム射出側には、各々レーザビームをｘ軸の負の方向に反
射するミラー２４、２６、２８が配置され、ミラーのレ
ーザビーム反射側には、これらのミラーから反射された
レーザビームを集光する集光レンズ３０、軸に対して４
５°傾斜した反射面を備えかつモータ３４により軸を中
心として回転される円柱状の回転鏡３２が配置されてい
る。なお、記録シートＳは、展開して図示した円筒状の
ドラム３６の内周面に保持されており、回転鏡３２は軸
がドラム３６の中心軸と一致するように配置されてい
る。

【００４５】上記の画像記録装置では、レーザビームに
よって記録されるドットが記録シートＳ上でｘ軸方向に
配列された状態（図９の状態）から回転鏡３２を９０°
回転させると、図１３（１）に示されるように回転鏡３
２の回転に伴ってドット配列が９０°回転されことにな
る。すなわち、ドット配列が回転鏡３２の回転に伴って
回転され、回転鏡３２の反射面の中心に入射されないレ
ーザビームＬ₁，Ｌ₃によって記録されるドットが単振
動し、レーザビームＬ₁，Ｌ₃によって記録されるドッ
トの軌跡Ｒ₁，Ｒ₃が正弦波状になる。この場合、レー
ザビームＬ₁によって記録されるドットの軌跡は、レー
ザビームＬ₃によって記録されるドットの軌跡に対して
位相が１８０°ずれている。なお、レーザビームＬ
₂は、回転鏡３２の反射面の中心に入射されるため、レ
ーザビームＬ₂によって記録されるドットは単振動する
ことはなく、レーザビームＬ₂によって記録されるドッ
トの軌跡Ｒ₂は直線になる。本実施の形態では、このド
ット配列の回転を補正して各走査線を平行にするため
に、図１０に示す制御装置が設けられている。

【００４６】図１０に示すように、制御装置３８は、各
ＡＯＤのトランスデューサに接続されている。制御装置
３８は、モータ３４に取り付けられた図示しないロータ
リエンコーダからのモータの回転に同期した回転位置信
号Ｐ、及び主走査開始位置で出力される主走査開始信号
ＬＳＹＮＣに基づいて基本クロック信号及び制御クロッ
ク信号を生成する制御回路４０と、基本クロック信号に
従って余弦波電圧信号（ｘ＝−ａ・ｃｏｓωｔ，ただ
し、ａは定数、ωは基本クロック信号によって定まるモ
ータの角速度、ｔは経過時間である）を生成する余弦波
電圧信号生成回路４２ａと、基本クロック信号に従って
上記とは位相が１８０°ずれた余弦波電圧信号（ｘ＝ａ
・ｃｏｓωｔ）を生成する余弦波電圧信号生成回路４２
ｃと、定電圧信号を生成する定電圧信号生成回路４２ｂ
とを備えている。

【００４７】電圧信号生成回路４２ａ，４２ｂ，４２ｃ
は、電圧信号から周波数変調信号を生成する電圧制御発
振器（ＶＣＯ）４４ａ，４４ｂ，４４ｃに接続されてい
る。

【００４８】また、制御回路４０には、２値画像信号を
生成する２値画像信号生成回路４８が接続されており、
ＶＣＯ４４ａ，４４ｂ，４４ｃから出力された周波数変
調信号は、変調器４６ａ，４６ｂ，４６ｃにより、２値
画像信号生成回路４８からの２値画像信号によってオン
オフ変調され、増幅回路５０ａ，５０ｂ，５０ｃによっ
て増幅された後、各ＡＯＤのトランスデューサに入力さ
れる。

【００４９】上記のように、余弦波電圧信号（ｘ＝−ａ
・ｃｏｓωｔ，ａ・ｃｏｓωｔ）によって変調された電
圧信号をＡＯＤ１８ｘ，２２ｘのトランスデューサに印
加することにより、ＡＯＤ１８ｘ、２２ｘを通過するレ
ーザビームが図９の状態（図１３（１）の０°の位置）
からｙ軸方向に偏向される。このとき、記録シートＳ上
では、ＡＯＤ１８ｘを通過したレーザビームによるドッ
トはドットの配列方向と直交する方向に移動することに
よってｘ軸の正方向に移動し、ＡＯＤ２２ｘを通過した
レーザビームはによるドットはドットの配列方向と直交
する方向でかつＡＯＤ１８ｘを通過したレーザビームに
よるドットと逆方向に移動することによってｘ軸の負方
向に移動し、この偏向によって正弦波状の単振動を相殺
し走査線を図１３（２）に示すように平行な直線にする
ことができる。

【００５０】しかしながら、各レーザビームによる軌跡
の長さが異なるため、本実施の形態のように、−９０°
〜＋９０°の範囲で走査する場合には、図１３（２）に
示すように、１ラインの走査開始端側でレーザビームＬ
₃によって記録されるドットの軌跡Ｒ₃は、レーザビー
ムＬ₁，Ｌ₂によって記録されるドットの軌跡Ｒ₁，Ｒ
₂に対して各々Ｔｄ１，Ｔｄ２ずれており、１ラインの
走査終了端側では各々Ｔｄ３，Ｔｄ２ずれている。従っ
て、軌跡は、レーザビームＬ₁によって記録されるドッ
トの軌跡Ｒ₁、レーザビームＬ₂によって記録されるド
ットの軌跡Ｒ₂、レーザビームＬ₃によって記録される
ドットの軌跡Ｒ₃の順に短くなるので、走査長が異なる
ことになる。本実施の形態では、この走査長の相違を補
正するために、制御回路４０内に図１１に示す制御クロ
ック信号生成回路５２が設けられている。

【００５１】制御クロック信号生成回路５２は、上記の
回転位置信号Ｐから位相同期信号を生成するＰＬＬ回路
５４、上記の主走査開始信号ＬＳＹＮＣ及びＰＬＬ回路
５４出力に従って基本クロック信号Ｂを生成する基本ク
ロック信号生成回路５６、基本クロック信号をカウント
するカウンタ５８、カウンタ５８からのカウント値に従
って遅延量を設定するための遅延量設定信号を出力する
ルックアップテーブル６０、遅延量設定信号に従って基
本クロック信号生成回路５６からの基本クロック信号を
遅延させて制御クロック信号ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３と
して出力する遅延回路６２ａ，６２ｂ，６２ｃから構成
されている。この制御クロック信号ＣＬ１，ＣＬ２，Ｃ
Ｌ３は、上記の２値画像信号生成回路４８に供給され
る。

【００５２】なお、図１３（２）に示すずれ量を補正し
て、レーザビームによって記録されるドットを記録シー
ト上でｘ軸方向に配列させるための遅延量は、主走査位
置によって異なる。このため、ルックアップテーブル６
０の遅延量は、レーザビーム毎に、主走査方向の走査位
置に応じて、すなわち基本クロック信号の各パルス毎に
予め定められている。

【００５３】次に、上記実施の形態の画像記録装置の動
作について説明する。モータ３４に設けられている図示
しないエンコーダからの回転位置信号Ｐは、ＰＬＬ回路
５４に入力されて位相制御され、位相同期信号が生成さ
れる。位相同期信号は基本クロック信号生成回路５６に
入力され、主走査開始信号ＬＳＹＮＣの発生タイミング
で図１２に示す基本クロック信号Ｂが出力される。基本
クロック信号はカウンタ５８によってカウントされると
共に、遅延回路６２ａ，６２ｂ，６２ｃに入力される。

【００５４】カウンタ５８によってカウントされた基本
クロック信号のカウント値は、ルックアップテーブル６
０に供給される。ルックアップテーブル６０は、カウン
ト値に応じて、すなわち、記録シートの主走査方向にお
ける記録位置に応じて各レーザビームＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃
毎に予め定められている遅延量に基づいて遅延量設定信
号を遅延回路６２ａ，６２ｂ，６２ｃの各々に入力す
る。遅延回路６２ａ，６２ｂ，６２ｃは、入力された遅
延量設定信号に応じて基本クロック信号を遅延させて制
御クロック信号ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３として出力す
る。

【００５５】制御クロック信号ＣＬ１は、レーザビーム
Ｌ₁により記録される２値画像信号の出力タイミングを
制御する信号であり、遅延回路６２ａは、遅延量設定信
号に基づき、図１２に示すように、レーザビームＬ₁に
より記録される２値画像信号による画像の記録開始時期
を基本クロック信号の発生タイミング、すなわち主走査
開始信号ＬＳＹＮＣの発生タイミングよりＴｄ１だけ遅
延させ、かつ記録終了時期を基本クロック信号の主走査
終了タイミング（ｍ番目のクロック）に一致させた制御
クロック信号ＣＬ１を出力する。

【００５６】制御クロック信号ＣＬ２は、レーザビーム
Ｌ₂により記録される２値画像信号の出力タイミングを
制御する信号であり、遅延回路６２ｂは、遅延量設定信
号に基づき、図１２に示すように、レーザビームＬ₂に
より記録される２値画像信号による画像の記録開始時期
を主走査開始信号ＬＳＹＮＣの発生タイミングよりＴｄ
２だけ遅延させ、かつ記録終了時期を基本クロック信号
の主走査終了タイミングよりもＴｄ２だけ遅延させた制
御クロック信号ＣＬ２を出力する。

【００５７】制御クロック信号ＣＬ３は、レーザビーム
Ｌ₃により記録される２値画像信号の出力タイミングを
制御する信号であり、遅延回路６２ｃは、遅延量設定信
号に基づき、図１２に示すように、レーザビームＬ₃に
より記録される２値画像信号による画像の記録開始時期
を主走査開始信号ＬＳＹＮＣの発生タイミングと同じに
なり、かつ記録終了時期を基本クロック信号の主走査終
了タイミングよりもＴｄ３だけ遅延させた制御クロック
信号ＣＬ３を出力する。

【００５８】なお、ルックアップテーブルの遅延量は、
各制御クロック信号のパルス間隔ができるだけ等間隔に
なるように各主走査位置に応じて設定されている。ま
た、隣合う走査線間の遅延位置が重なると、網点の周期
との間にビートが発生して画像のムラになる虞れがある
ので、ルックアップテーブルの遅延量は各走査線間でラ
ンダムとなるように設定するのが好ましい。

【００５９】上記のように出力された制御クロック信号
ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３は、２値画像信号生成回路４８
に供給され、２値画像信号生成回路４８は図１２に示す
タイミングで２値画像信号を各変調器４６ａ，４６ｂ，
４６ｃに出力する。

【００６０】一方、電圧信号生成回路４２ａ，４２ｃ
は、入力された基本クロック信号に基づいて余弦波電圧
信号（ｘ＝−ａ・ｃｏｓωｔ，ａ・ｃｏｓωｔ）を生成
し、ＶＣＯ４４ａ，４４ｃを介して周波数変調信号を変
調器４６ａ，４６ｃに入力し、定電圧信号生成回路４２
ｂは、ＶＣＯ４４を介して周波数変調信号を変調器４６
ｂに入力する。これにより、電圧信号生成回路４８ａ，
４８ｂ，４８ｃから出力された周波数変調信号は、変調
器４６ａ，４６ｂ，４６ｃにおいて、２値画像信号生成
回路４８からの２値画像信号によってオンオフ変調さ
れ、増幅回路５０ａ，５０ｂ，５０ｃで増幅された後、
各ＡＯＤのトランスデューサに入力される。

【００６１】レーザビーム発生器１４から発生され、ビ
ームスプリッタ１６によって分割されたレーザビームＬ
₁，Ｌ₃は、ＡＯＤ１８ｘ，２２ｘによってｙ軸方向に
偏向されると共に、２値画像信号に応じてオンオフ変調
され、ミラー２４，２８で反射され、集光レンズ２２を
介して回転鏡３２に入射される。また、レーザビームＬ
₂は、ＡＯＤ２０によって偏向されることなく、２値画
像信号に応じてオンオフ変調され、ミラー２６で反射さ
れ、集光レンズ２２を介して回転鏡３２に入射される。

【００６２】回転鏡３２は、ｘ軸を中心に回転している
ため、反射によってレーザビームを記録シート上に走査
させる。この場合、２値画像信号でオンオフ変調された
レーザビームＬ₁，Ｌ₂は、レーザビームＬ₃と同一の
記録範囲内（図１３（３））において画像を記録シート
に記録することになる。従って、主走査方向の記録範囲
が同一で、かつ歪みのない高精度の画像を記録すること
ができる。

【００６３】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、異方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と超音波の
進行方向とを含む面に対して平行にならないようにＡＯ
Ｄを配置したので、回折効率を向上した低コストの円筒
内面走査型画像記録装置を提供することできる。

【００６４】なお、上記では本発明を円筒内面走査型画
像記録装置に適用した実施の形態について説明したが、
本発明は、記録シートを副走査方向に搬送しながらレー
ザビームを主走査方向に走査して記録を行う平面走査型
画像記録装置や、ドラムの外周面に記録シートを支持
し、ドラムを回転させながらレーザビームを主走査方向
に走査して記録を行う円筒外面走査型画像記録装置の光
ビーム走査装置にも適用することができる。また、本発
明は、レーザビームを走査して読取を行う各種読取装置
にも適用することができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、異
方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と超音波の進行方
向とを含む面に対して平行にならないように音響光学素
子を配置したので、異方性結晶を大きくすることなく直
線偏光を用いて回折効率を更に向上した低コストの音響
光学素子を提供することができる、という効果が得られ
る。

【００６６】また、本発明は上記のように配置した音響
光学素子を利用しているので、回折効率を更に向上した
低コストの光ビーム走査装置を提供することできる、と
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のＡＯＤの概略図である。

【図２】本発明の実施の形態においてＡＯＤを回転させ
る軸を説明するためのＡＯＤの斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態のあおり角θ_Aのみの変化
に対する回折効率の変化を示す線図である。

【図４】本発明の実施の形態の入射光進行方向の軸回り
の回転角θ_Zの変化に対する回折効率の変化（回折効率
の周波数特性の形状がフラットの場合）を示す線図であ
る。

【図５】図４の回折効率を得るための入射光進行方向の
軸回りの回転角θ_Zとあおり角θ_Aとの関係を示す線図
である。

【図６】入射光進行方向の軸回りの回転角θ_Zの変化に
対する回折効率の変化（回折効率の周波数特性の形状が
ピーク状の場合）を示す線図である。

【図７】入射光進行方向の軸回りの回転角θ_Zが７０°
のときのあおり角θ _Aの変化に対する回折効率の変化を
示す線図である。

【図８】本発明の実施の形態のある周波数帯域における
回折効率を示す線図である。

【図９】本発明の実施の形態の画像記録装置の概略図で
ある。

【図１０】本発明の実施の形態の画像記録装置の制御装
置のブロック図である。

【図１１】本発明の実施の形態の画像記録装置の制御回
路のブロック図である。

【図１２】本発明の実施の形態の画像記録装置の制御ク
ロック信号のタイミングを示す線図である。

【図１３】（１）は回転鏡による像の回転を補正しない
場合の走査線を示し、（２）は回転鏡による像の回転を
補正した場合の走査線を示し、（３）は走査長の相違を
補正した場合の走査線を示す線図である。

【符号の説明】

１０ＴｅＯ₂の単結晶１２トランスデューサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異方性結晶内を進行する超音波と異方性結
晶内を進行する光波との間に生じる異方ブラッグ回折を
利用した音響光学素子であって、異方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と超音波の進行
方向とを含む面に対して平行にならないように配置した
音響光学素子。
【請求項２】異方性結晶内を進行する超音波と異方性結
晶内を進行する光波との間に生じる異方ブラッグ回折を
利用した音響光学素子であって、異方性結晶の光学軸が入射光の進行方向と超音波の進行
方向とを含む面に対して平行にならず、かつ入射光の偏
光面が入射光の進行方向と超音波の進行方向とを含む面
に対して平行となる条件、及び異方性結晶の光学軸が入
射光の進行方向と超音波の進行方向とを含む面に対して
平行にならず、かつ入射光の偏光面が入射光の進行方向
と超音波の進行方向とを含む面に対して平行にならない
条件のいずれか１つの条件を満足するように配置した音
響光学素子。
【請求項３】入射光の進行方向をｚ軸、入射光の偏光方
向をｘ軸とするｘｙｚ座標系を定め、異方性結晶内を進
行する超音波の進行方向とｘ軸とが平行で、かつ異方性
結晶の光学軸がｚ軸に一致した状態を初期状態とし、初
期状態からｚ軸と超音波の進行方向とを含む面に垂直な
軸回りに所定角度回転し、異方性結晶内を進行する超音
波と異方性結晶内を進行する光波との間に生じる異方ブ
ラッグ回折を利用した音響光学素子であって、更に、超音波の進行方向と同じ方向の軸回りに回転して
配置した音響光学素子。
【請求項４】前記超音波の進行方向と同じ方向の軸回り
の回転角度を略３°以上とした請求項３の音響光学素
子。
【請求項５】更にｚ軸回りに回転して配置した請求項３
の音響光学素子。
【請求項６】前記ｚ軸と超音波の進行方向とを含む面に
垂直な軸回りの所定角度をブラッグ角、前記超音波の進
行方向と同じ方向の軸回りの回転角度を略３°以上、前
記ｚ軸回りの回転角度を略３０°〜略９０°とした請求
項５の音響光学素子。
【請求項７】前記異方性結晶は一軸結晶である請求項１
〜６のいずれか１項の音響光学素子。
【請求項８】前記異方性結晶はＴｅＯ₂である請求項１
〜７のいずれか１項の音響光学素子。
【請求項９】前記音響光学素子は音響光学偏向素子であ
る請求項１〜８のいずれか１項の音響光学素子。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項の音響光学
素子を備えた光ビーム走査装置。