JPS58500884A - 光バルブ装置 - Google Patents
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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】
光バルブ装置
本発明は、形成されるべき画像又は走査されるべき画像の複数のピクセルを、電
気的アドレス信号に応答して光学的にアドレスする(すなわち、変化する量の光
に露出する)のに使用するようにされた種類の光パルプ装置に関する。
近年、結像若しくは走査されるべき光学画像の個々のピクセルを光学的にアドレ
スするための光バルブ配列体(light valve array)が有用で
あることh1判明している。1つの好ましい光バルブは、ランタンをドープ剤と
して入れたジルコン酸チタン酸鉛(PLZT)のような強誘電性セラミック材製
のパネルと、該パネルを挾むよう配置されそれぞれの偏光方向が相互に交差(ク
ロス)するようにされた偏光子とを有し、上記パネルは電気的に作用されてケア
・セル(Kerr cell)モートチ作動スるようになっている。そのような
光パルプの配列体は、その1つの面上に複数の電極が設けられているPLZTの
パネルを間に挾んでいる上記の如き偏光子を備えている。電極は互いに入り組ん
だ態様で配列されており、パネル、上の個々の面領域を横切る(すなわち見る方
向に対して直角の方向の)個々の電界を選択的に加えるようにしている。そのよ
うな各面領域の下にあるPLZT材はその前後に配置された偏光子とともに光バ
ルブ配列体内の1つの光パルプを構成する。そのような面領域を横切って電界を
加え、それにより当該光バルブを”電気的にアドレス”することにより、そこの
部分にあるPLZTパネルの材料を異方性とし、電界強度に応じて入射光線の偏
光方向を変える。これにより、加えられる電界の関数として変る光パルプを通る
光の透過を生じる。これに関しては、例えば米国特許第4,229,095号を
参照さに結像(又は走査)する場合には、−画像線内の画素(ピクセル)の数に
比例した長さ−を有する直線状の光バルブ列を用いるのが普通である。そのよう
な直線状の列は、比較的に長い光変調(例えば、PLZT)材のストリップを用
いる必要がある。そのような直線状変調ストリップは理論的には面積を極めて小
さくできるが、(すなわち、1つのピクセルの幅掛ける画像線の長さ)、実際の
製造、処理及び電子パッケージング等を考慮すると大きな幅となる。例えば、光
学的見地からはス) IJツブの幅を0.1mmのオーダとすることができるが
11幅が10mm以下の変調ス) IJツブを製造、処理するには困難かある。
他の問題がそのような直線状光パルプ列に関して存在する。具体的には、それら
の長さは通常、特別な照明及び結像光学レンズを必要とし、それが更にコストを
高くする。
上記の点に鑑み、本発明は部品配置等の設計によって、電気光学的光変調材料の
効率的使用を最大限にし、全ての光パルプの均一な照明を行いやすくした光パル
プ配列体を提供することを目的としている。
本発明に係る光バルブ装置は基本的に、(α)二次元パターン内に配置された複
数の個々にアドレス可能なバルブ部分を有する平面状光パルプ配列体と;(b)
中間の画像面において上記のような二次元パターンのパルプ部分を結像するレン
ズ手段と;(C)上記中間画像面に位置決めされ、パルプ部分の入射二次元パタ
ーンを直線状露光ステーションにおいて所定の直線状パターンとして再び結像す
る光学マツピング手段と:を有している。
以下に述べる好捷しい実施例の説明は、次のような添付図面に基づき行う。
第1図は、本発明に係る平面−直線光パルプ装置を有する電子プリンタ又は電子
走査/プリンタ装置の好捷しい実施例の斜視図;
第2図は、第1図の装置のための平面光バルブ配列体及びアドレスコントロール
構造の好ましい実施例の斜視図;
第3図は、本発明に係るホログラム光学マツピング配列体を形成する奸才しい光
学手段の斜視図;第4図は、第1図の装置のだめのアドレスコントロー第1図に
示す電子プリンタは、而−線光バルプ装置4
11及び、該光パルプ装置を通して光を直線状露光ステーション13に指向させ
る照明源12を有している。プリンタの一般的機能は記録媒体Mが適当な駆動手
段14によって直線状の露光ステーションを通されるときに、複製されるべきオ
リジナル画像に対応する画像情報に従って記録媒体のピクセル(Pl−Pハ)の
多数の線を露光することである。これを行うために、光パルプ装置11はビーム
拡張光学エレメント15によって均一に照明され、且つ画像情報に従って光の通
過を制御するようにアドレス制御器16によってアドレスされる。
特に本発明においては、面一線光パルプ装置11は平面状光バルブ配列体20、
レンズ手段3o及び光学マツピング手段40を有している。平面状光パルプ配列
体20は二次元パターン内に配置された複数の個別的にアドレス可能なパルプ部
分P+ PoC各部分は個別の光バルブ)を含み、レンズ手段80はパルプ部分
p1−p、を中間画像平面において二次元パターン内で結像するよう構成されて
いる。光学マツピング手段40は上記中間画像平面内に位置決めされ且つ光パル
プ配列体のパルプ部分PtPo の光像をそれぞれ受け入れるように位置決めさ
れた複数の個別の光学エレメントPτ−PKを有している。
光学マツピング手段40のエレメントp’、’−peは直線状露光ステーション
13のピクセルp/ p/ においてそれぞれ光パルプ配列体20からの光を再
結像する。第1図に示すように、ピクセルpH−p≦は露光ステーション5 v
t表昭58−500884 (3)13を横切る一次元直線状パターンを形成し
ている。
光学マツピング手段40は種々の形をとることができる。好捷しい一つの実施例
においては、光源12が例えばレーザからのコーヒレント光を発し、マツピング
手段40のエレメントpr/−pj/はそれぞれの光パルプ部分P1−P、から
の光を直線状露光ステーションの対応するピクセル(画素)P□/ p、/にす
るホログラムを有している。
そのようなホログラム・マツピング配列体を作るための方法は種々ある。第3図
に示されている1つの方法では、コーヒレント光を受ける同一の光パルプ配列体
20′を、光学マツピング平面に位置決めされた例えば精密粒子にされた写真エ
マルジョン等のホログラム記録媒体40′ を用いて、所望の光学マツピング平
面に結像¥る。
光パルプ配列体20′のパルプ部分は順次に作動化さn(例えばP8が図示のよ
うに作動化され)、レンズ30′を通った光源12′からの光をマツピング平面
のそれぞれの部分(例示の場合はPlりに伝える。同時に基準ビーム光60がレ
ーザ61から発せられ反射手段62によって、照明された光パルプ部分(P8)
が”光学的にマツプ(写される)される”ことが望まれる直線ゾーン18′の位
置(ここではP8′)へ向けられる。マスキング手段63がホログラム記録媒体
の露光されている壁の部分からの光を阻止する。
第3図の装置において、反射手段62はビームスプリンタミラー(5で°あり、
配列体20’からの光を透過するとともに、光源60からの光は反射する。ミラ
ー65は軸66.67上に回転可能に取り付けられ、ピクセルp、t P、/の
それぞれに光を指向させるようになっている。
マスク63はミラーと同期して動がされてマツピング手段のそれぞれの部分(p
I″’ pj/ )を割シ出す。従って、光バルブ配列体20′及びミラー65
からの収束ビームは記録媒体」0′内で干渉しマツピング配列体の潜在ホログラ
ムを作る。
ホログラムマツピング配列体が完全に露光されると、それは処理されて、第1図
における対応する光パルプ配列体2σ、レンズ30及び直線状ゾーン13に対し
て同じ光学的関係で第1図の装置の中に設定される。光バルブ配列体のいずれか
の部材が作動されると、マツピング配列体における像は直線ゾーン13内の対応
するピクセルに向けられる収束される波面に変換される。
ホログラムのコピーを作るための多くの方法が知られており、従って、上記手続
は製作において一度だけ行われる必要がある。ホログラムの型式によって、回折
効率は100%に達する値にすることができる。
他の好ましい実施例においては、光学マツピング手段40は光バルブ配列体のピ
クセル部分P、−P、からの光を、露光ステーション13の対応するピクセルp
/、p/へツレそれ屈折するようにされた個別のフレーネルレンズエレメントp
t、t pgの配列体を備える。そのような光学屈折工・レメントの配列体は光
学産業において周知の種々の万代により作ることができる。例えば、必要な溝は
機械加工可能な母型材料内にカットでき、それから透明屈折光学材料をエンボス
することによってコピーを大量に作る。
例えば、米国特許第3.’154,811号、第3,754,813号 第&7
65,281号及び第8,788,171号を参照されたい。第1図に示された
場合においては、マツピング配列体の各エレメントが簡単なフレネルレンズの軸
から外れたC0ff−αxis)正方形部分なので、必要な溝パターンはコンピ
ュータで計算できる。例えば、27面上に入る光をPr点に通すには、フレ双ネ
ルレンズの一部分をその光軸線が21点に交わるようにしてマツピング配列体の
平面内に設けられる。この実施例においては、マツピング配列体40内に入る光
は当該システムの光軸に実質的に平行な(すなわち、配列体40に実質的に直角
な)平行光線にされる。これは、例えばレンズ30をテレセンドリンク・テレセ
ンドリンク望遠鏡タイプのレンズとして作ることによシ行うことができる。光バ
ルブ配列体20に入る光も実質的に平行光線とされる。
本発明によれば、二次元光パルプ配列体20は種々の形をとる。第2図に示す好
ましい実施例においては、光パルプ配列体20は第1及び第2平面状変調器21
.22並びに入口、中間そし、て出口偏光手段23.24.25を備えている。
変調器及び偏光手段の寸法及び形状は当該光パルプ配列体が使用される場合に応
じて変えられる。これらのエレメントの主要な寸法はほぼ均一で、8
偏光手段23−25はその機能を絵画的に強調するために円形のものとして示し
である。変調器及び偏光手段は一直線の光軸に沿って示しであるが、種々のミラ
ー、プリズム等を用いてそれらエレメント間に異る光軸を作ることもできる。第
2図に示すような直線関係でなくても、上記エレメントを光学的に整合させるこ
とができる。
平面状変調器21、−22は、非偏光性の光学的等方性状態から、それに電界を
かけることによって偏光性強兵方性状態に変るタイプの電気光学材料から作られ
る。この分野で知られているPLZT強誘電性セラミック(例えば、米国特許第
3,612,656号、第3,998.523号及び第4,053,207号等
参照)が好捷しいクラスの材料であ′るが、上述した所望の電気光学特性を示す
他の周知の材料がある。平面状変調器は複数の別個のパネル、例えばストリップ
を一緒にして二次元画像領域を形成したものか又は一体のパネルとして作ること
ができる。
偏光手段は好ましくは、二色性を示すシート状偏光材料のような種々の周知の材
料から選ぶ。ある穂用例においては、ニコール(Nichol)プリズムやブリ
ュウスター(Brewtser) ミラーのような他の偏光技術を使用すること
がてきる。
第2図に示すように、平面状変調器及び偏光手段は光軸Aに沿って所定の順序及
び配向で配置される。特に、第1変調器21は入口偏光千載3と中間偏光手段2
4との間、第2変調器22は中間偏光手段24と出口偏光手段25との間に設け
られている。偏光手段はそれぞれ図示のような偏光方向のマルチシート偏光器を
含むことができる。この点に関し、中間偏光手段24が例えば第2図に示す方向
で整合した2シート偏光器を含む場合、コントラスト比の顕著な増加が得られる
ことが判った。通常はこれらのエレメントは近接した関係に配置することh;望
1れるが、ある一定の実施例においては、他の光方向性は光学エレメントを光路
に沿って介装することが望まれる。第2図に示すように、入口及び出口の偏光手
段23.25の偏光方向は同一であシ、中間偏光手段24の偏光方向が他の偏光
手段の上記方向に対して直交状態にあることが重要である。
第2図に示すように、各平面状変調器21.22は、その平面を横切って所定形
状で伸びる複数の独立にアドレス可能なス) IJツブ部分(X’+ X3及び
YI−Y3)に分けられている。変調器21を見ると、複数の直線状電極27が
変調器の頂部に沿う1つの共通線から平行で間隔をあけた関係にして変調器の底
部1で伸びており、また、複数のアドレス電極28が平行に間隔をあけた状態で
電極270間を変調器の頂部に向けて伸びている。
アドレスする1つのモードにおいては、電極27は共通の基準電位源に接続され
、例えばアースされ、電極28が選択的に作動電位に付勢される。従って、隣接
する対の電極27間のゾーンCYIYs)は光バルブ配列体20のY方向を横切
る光変調ス) IJツブ部分を形成する。
0
変調器21はわずかに異る電極配置となっている。しかし、アドレス可能なスト
リップ部分がX方向になるが変調器22と同様に作ることもできる。図示の実施
例においては、変調器21はそれを横切って水平に伸びて当該変調器に隣接する
アドレスソース(源)29に接続されている複数の別個にアドレス可能な直線状
電極26を有している。光変調ストリップ部分CXr −¥s)の1つを作動す
るためには、その部分を画成している隣接する電極26を異る電位にして同ス)
IJツブ部分を横切る電界を作る必要がある。これは、この好ましい実施例に
関して以下に述べる電気的に効率的な態様で行うことができる。
しかし先ず、ス) IJツブ部分X、−X、及びY、−Y3を横切ってかけられ
る電界は光軸Aに対して直角方向であることが非常に望着れることを認識する必
要がある。ここで使用されるように、”横断方向に横切る”とは、エレメントの
厚みを横切る方向(すなわち、光軸Aに平行な方向)に対比したこの電界分向を
表わすのに使用される。
このことの意味は、電界のこのモードが縦方向又はスキャツタリング(散乱)モ
ードでなく横断方向又はケア(Kerr)モードで光の変調を生じることである
。縦方向変調モードもある使用例においては有益であるが、横断方向モードは高
いコントラスト比を得ることができるので非常に好ましい。
上述の平面状光パルプ配列体20を、第1図に示した電子プリンタの他の部品と
協働するものとして説明する。
すなわち、論理制御ユニット50の制御の下フォーマットバッファ51が、画像
信号源(例えばユニット50)に受け取られストアされている画像情報線(1i
ne ofimage information)の一部に対するピクセル情報
を平面状変調器22に対するアドレスノース52(例えばシフトレジスタ)に発
する。この同じ時間の間に、列(row)シーケンスジェネレータ53がユニッ
ト50の制御の下で平面変調器21に対するアドレスソース29(例えばシフト
レジスタ)に線信号(1ine signαl)を発する。その後、アドレスノ
ース29.52が時間法めされた情報に従って電極X、−X3、Y、−Y3を付
勢するアドレス信号をユニット50が発する。同時に、ユニット50は照明手段
12の適当な付勢を命令し、(白黒か又はカラーにするかによってパンクロが特
定色の光を)偏光手段23を通して変調器21を均一に照明する。米国特許第4
,229.095号は1つの線露光時間の間に一連の異る色の光パルスを与える
手段を開示しておシ、第1図の照明制御器57はそのような機能を行うように構
成することができる。また、この装置は瞬間照明制御器57が全ページに対して
所定の色を維持し、それからその情報を備えた光感知媒体を再結像するため異る
色に切り換えるようにするシーケンス・カラー・セパレーション・(−ジ露光を
行うようにすることもできる。勿論、単色結像においては、照明制御器57は必
要とされない。
12
さて、図示のようにアドレスソースに情報を与えた(すなわち、V”は接続され
た電極を付勢する;”O”は接続された電極を付勢しない)とすると、光バルブ
配列体のX□列のY2ピクセルが光を伝え、X1列のY、、Y3ピクセルが光を
伝えない。このことに関しては以下で説明する。変調器21内においては、列X
、を画定する電極のみが異る電位を持ち、従−って、電界がスト−リップX、を
横断してのみ存在する。変調器21の面へ入る偏光された光は従って列X2及び
X3を変調されずに通過するが、列X1を通る光は、その列が偏向性の異方性状
態になっているので90°回転する。変調器21により、列X2;Yaからの光
は偏光手段24によって阻止されるが、列X1から出た光は(90°回転されて
おり)偏光手段24を通過し、変調器22上に(ス) IJツブY、−Y3に直
交する)ス) IJツブ状の照明を行う。変調器22のス) IJツブはアドレ
スされているので偏光性の異方性状態にあり、それを通る光を90°回転する。
アドレスされていないストリップY1、Y−Jまそこに入る光を回転しない。従
って、アドレスされたストリップを通る光は、(偏光手段24に対してその偏光
方向が交差するようにされた)偏光手段25を通り、アドレスされていないスト
リップを通った光は偏光手段25によって阻止される。
光パルプ配列体20及びそのアドレス制御器16が第2図を基に今説明した形態
及び作用を有しているものと仮定して第1図を参照すると、全印刷モードの操作
が説明できる。すなわち、(記録媒体Mの1つの線がステーション13にある間
の)所定の線露光時間の間、複数回のマルチピクセル部分線露光が行われる。例
えば、第1図の実施例において、ピクセルp: pgLま第1の部分線露光にお
いて露光され、PhPa及びpl、plの部分線露光が引き続き順次行われる。
そのような部分線露光は、面一線光パルプ装置11が初めに光パルプ配列体のパ
ルプ部分のPl−P3領域を通る光を変調することによって行われCP1Ps領
域はレンズ30によってマツピング配列体のエレメント芹−R土に結像され、そ
れから直線状露光ステーションのピクセルp、t plに向けられる)、次にP
a−几及びP7−4の領域を通る光が順次変調される(これら領域も同様に直線
状露光ステーションのそれぞれのピクセルに結像される)ことによって行われる
。
光バルブ部分の領域の上述の順次行われるアドレスは所定の線露光時間の間、各
異る光カラーに対して繰り返し行われるか、又は、記録媒体を複数回にわたシ露
光ステーションを通し、各回毎に各異るカラー露光を行うようにすることができ
る。そのようないずれの方法でも、又は他の方法でも、第2図に示した平面状光
パルプ配列体と光学マツピング手段40とが協働して本願の初めに概説した問題
に対する非常に好ましい讐決を与えることができる。
第4図には、他の実施例に係る光パルプ配列体及びアドレス手段が示されている
。この実施例においては、接地電極72及び個別的作動醒極73を有する電気光
学パネル71が偏光方向が交差する偏光器74.75間に設定される、薄いフィ
ルムトランジスタ(TFT)パネル76によってアドレスされるようになってい
る。より具体的には、パネル76は個別のトランジスタ回路78を有しており、
該回路は電極x1−xJびY、Ysによって電気的にアドレスされ、それぞれの
TPT回路及び電極78に電気的に接続された“半田塊″′79を通してパネル
71のそれぞれのピクセル部分を個別的に付勢できるようになっている。例えば
、パネル71のピクセルハを作動するには、電極層、Y3を論理制御回路50に
よって選択的に付勢する。これによシ付勢電圧が半田塊79を通してパルプ部分
P1に対する作動電極73にかけられる。
TPT配列体の使用により各光パルプに対する独立の作る。TPT配列体及び電
気光学パネルに対する接触は、シングルステップ・ヒートリフロープロ雪スを用
いた周知の半田塊技術によって行うことができる。TPT配列体を用いたこの実
施例はソリッドステート装置に代表的なコンパクトさ、丈夫さ及び低価格を与え
る。
面一線光パルプ装置11はそれが印刷装置内で使用されるものとして説明した。
このパルプ装置がスキャナやスキャナ/プリンタ装置内でいかに使用できるかと
いうことは第1図に基づく以下の説明から理解できるであろ5
う。すなわち、オリジナルスライドが記録媒体Mのかわシにステーション13を
通され、(第1図に点線で示した)ピクセル・フォトディテクタ配列体90がス
テーション18の照明源12及び光パルプ装置11と反対側に位置決めされてい
るものと仮定する。画像情報の入力なしに、第2図若しくは第8図に基づき述べ
た光ノくルプのアドレスを行うと、各ピクセルp、I 7%/は照明されてピク
セル・フォトディテクタ配列体90のそれぞれのフォトセルエレメントによって
感知される。すなわち、各線露光時間の間に光パルプ配列体20の全てのパルプ
部分が“ON”にされると、マツピング手段40がそれらノ(ルプ部分からの光
をステーション(この実施例においてはスキャンステーション)のそれぞれのピ
クセルに向ける。
ピクセルに向けられた光は、当該オリジナルスライドの画像内容によって変調さ
れ、センサ配列体90が連続する画像線の画像信号をユニット50に送り、そこ
で信号はストアされるか、または、前述のように操作のための適当な型式で印刷
機に供給される。ユニット50が画像信号をストアする場合には、記録媒体のシ
ートを引き続いて同じステーション13を通すようにし、第1図の装置をスキャ
ナ/プリンタ装置とじて用いることができる。
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、直線状露光ステーションにおける一つの線内に配置された複数の画素のそれ ぞれへ光が通るのを選択的に制御するようになされた光パルプ装置において、( α)二次元パターン内に配置された複数の個別的にアドレス可能なパルプ部分( P□−几)を有する平面状光バルブ配列体(20)とン (b) 中間画像平面にパルプ部分の上記二次元パターンを結像するレンズ手段 (30)と; (C) 入射するパルプ部分の二次元パターンを所定の一次元パターンとして直 線状露光ステーション(13)において再結像するため、上記中間画像平面の位 置に設けられた光学マツピング手段(40)と; を有することを特徴とする光パルプ装置。 2、請求の範囲第1項に記載の装置において、上記平面・状光パルプ配列体(2 0)が、 (1)第1及び第2光変調パネル(21,22)で、それぞれ(i) 非偏向性 の等方性の状態から電界によって偏光性の異方性の状態に変わることができる型 式の電気光学材料で作られた複数のほぼ共通平面の平行な光パルプストリップ( X−、¥”s:YrYs)、及び、(ii) それぞれの光バルプス) IJツ ブを横断して横切る個別の電界を選択的に加えるアドレス手段を有し、当該パネ ルがそれぞれほぼ平行でそれらのそれぞれのス) IJツブが対向してほぼ直交 した関係にされている第1及び第2光変調手段パネル(21,22)と; (2)該パネルに光学的に整合された第1、第2及び第3の偏光手段(28,2 4,25)で、第1及び第3の偏光手段(23,25)はそれぞれ上記パネルの 両側にされ、上記第2の偏光手段(24)が上記パネル間に位置決めされ、その 偏光方向が第1及び第3偏光手段の偏光方向に対してほぼ直交するよう配向され てなる第1、第2及び第8の偏光手段(28,24,25)と:を有することを 特徴とする装置。 3、請求の範囲第1項に記載の装置において、上記光バルブ配列体(20)が、 (1)非偏光性の等方性の状態から電界によって偏光性の異方性の状態に変わる ことができる型式の電子光学材料から作られた二次元光変調パネル(71)と; (2)該パネルに電気接続され、それぞれ上記の個別的にアドレス可能な部分の 二次元パターンを作動するよう構成された薄いフィルムトランジスタ配列体(7 6)と;(8)上記パネル及びトランジスタ配列体を挾み、且つ偏光方向がほぼ 直交するように配向された第1及び第2偏光手段(74,75)と; を有することを特徴とする装置。 4、請求の範囲第1項乃至第8項のいずれかに記′載の装置において、上記光マ ツピング手段(4o)がホログラム回折エレメントの配列体を有し、各回折エレ メントが上l8 配光バルブ配列体のそれぞれのピクセル部分と光学的に整合されており、且つ、 そのそれぞれのピクセル部分を直線状ピクセル領域に沿った一つのゾーンにおい て結像するようにされていることを特徴とする装置。 5、請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載の装置において、上記光学マ ツピンク手段(40) lb”−、屈折エレメントの配列体を有し、そのような エレメントのそれぞれが光学的に上記光パルプ配列体のそれぞれのピクセル部分 と整合し、且つ、そのそれぞれのピクセル部分を上記線に沿う一つのゾーンにお いて結像するようになされていることを特徴とする装置。 1 特表昭58−500884 (2)
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