JPS5923327A - 光走査装置 - 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】 本発明は、被走査面上で光スボツ１−を１次元若しくは
２次元的に移動できる光走査装置に関づ−る。

画像の読取や記録等においては、光走査装置がよく使用
される。この光走査装置として、従来から、回転多面鏡
やガルバノミラ−を用いて入射ビームを鍋内させるもの
がある。この１成域式の光走査装置は、偏向角を大ぎく
とれるが、ｆ　・θレンズが必要であり光学系が複雑・
高１ｔｌｌｉになるという欠点や、振動に弱くしか−ｂ
大型である等の欠点、更に加えて、回転多面鏡を用いた
ものにあっては、回転多面鏡自ｆホが高価であるため、
光走査装置全体が非常に高価になるという欠点を有する
。又、他の従来装置として、音響光学素子を用いた電気
式のものがある。しかし、これは偏向角を大きくどれり
゛、（偏向角を人イー＜どるには別途光学系を用意しな
（）ればならないという欠点を有刃る。更に、−音響光
学素子自体か高価であるため、光走査装置全体が非常に
高価になるという欠点をム右り′る。上記２秤の光〕１
−査装買の他に、薄映導波路方式の光走査装置が知られ
ている。これは但産性に優れ、ｆＬＬ　ｆｔｌ１ｉ格で
あるが、２次元走査−＼ゝ）部分走査等が困デａである
という欠点を右する。

本兄明は、これらの点に鑑みてなされたちのひ、複数の
光１１に乱領１或に光ｉｆｆ波路を分岐させて１’Ｍひ
、光スーｒツヂにより前記）１６散乱領域に光を導入り
るという簡単な構成ＧＵより、１辰動に強くしか１）安
価な光走査装置でｊ１９って２次元走査等が可能なもの
を提供りるらのＣＬＪＦ）る。

以Ｆ、図面を用いて本Ｊ５明の実施例を説明づ−る。

第１図は被走査面に対向りる面の構成を示Ｊ説明図で、
図中、１は基板、２はこの基板１上に７１−リックス状
に形成された多数の光散乱領域、３は主たる光導波路（
以下、これを主光導波路と記寸）、４は主光導波路３か
ら分岐した第１の光導波路（以下、これを第１分岐先導
波路と記Ｊ）、５は第１分岐光）９波路４ど光ｂ（乱領
戚２どを結ぶ光導波路（以下、これを第２分枝光導波路
と記Ｊ）、６は第１分岐光導波路４の分岐点に配設され
た×方向光スイッチ、７は第２分岐光導波路５の分岐点
に配設されたｙ方向光スイッチである。

基板１としては、Ｌ！Ｎ１）０３や１−ｉｌ−ａ０３等
を用いる。又、基板１への光導波路３，４及び５の形成
には、例えば次の方法がある。

（ａ　）　Ｌｉ　Ｎｌｌ　０３や１−ｉｌａｏ３にＴ１
を熱拡散する。この場合、熱１１１薯１（シた部分が屈
折率が大きくなり光導波路どなる。

（ｂ　＞　Ｌｉ　Ｔａ　０３にＮｂを熱１１ムｔｆｆｌ
　’Ｉる。この場合も、熱拡散しｌこ部分が光導波路ど
なる。

（ｃ　）Ｌｉ　Ｔａ　Ｏ３（又は１−ｉＮｂｏ３）のＭ
板上にＬ！　Ｎｂ　＋−ｘＴａ　Ｘ　Ｏ３（０≦Ｘ≦１
）を多層（×の異なるもの〉上ピタキシトル成長ざｌ、
光ン９波路を形成づる。

（ｄ　）ソータ゛ライムガラスに１〈÷をイＡン交換さ
Ｕる。この揚台は、イΔン変換した部分が光導波路どな
る。

更【Ｊ−）記′（ａ）の光導波路形成方法を例にどって
訂廁に基１明すると次のＪ：うな手順になる。

Ｑ）　ｌ、、　ｉ　Ｎ　ｌ＋　０３又はｌ−ｉ　−１−
ａ　０３の基板を用意し、イの表面に、光導波路のパタ
ーン（“「ｉのパターン）をフＡ１−リンクラフィ？人
等を用いＣ形成覆る。

■スパッタ又は蒸首にＪ：リ−［ｉをっりる（１００〜
５００ス稈度の厚さ）。

■△ｌ’、Ｎ２等の不活性カス中、又はＯ２を含む酸化
性ガス中で熱拡ｊ１（を行う。

１、−、、１ｉｌｉの方法のいり゛れかのＩＪ法又は他
の適当な方法によって形成された光導波ｆ８３，４及び
５の内、第２分岐先導波路５の端末部分に光散乱領域２
が形成される。この光散乱領域２は、例えば第２図に示
づ−如く、第２分岐光導波路５の端末部分の基板１に四
部ｉ　ａを設（プ、そこに、光散乱物？ｉｉ２　ａが配
合された透明物質２ｂを設けたり、或いは、第３図に示
づ如く、第２分岐光導波路５の端末部分表面に、９ｉ′
Ｊ２図に示したものと同様な物質でなる光散乱部（光が
リークづるためには、光導波層より高屈折率のｂのＣあ
ることが必要）を設りることにより形成される３、この
光敗乱物賀２ａ、としては、例え（、王、アルミニウム
やモリブデン等の金屈む）末、アルミナ等のレラミック
スの粉末、カラス等の粉末、或いはこれらの混合わ）末
を用い、透明物質２１〕としては、例えばポリマー（ボ
リスヂレン、ポリメチルメタクリレ−１〜、ボリシク【
］］ヘキシルメタクリレー１〜）やビラヂンを用いるこ
とができる。

光スイッチ６．７は、どのような形式のしのであっても
よいが、高密度化のために（Ｊ、特開１１ｎ５６−５４
４１５号公報記載の表面弾性波光スイツヂ、特間昭５４
−６６１５６号公報記載の電気光学的光スィッチ、熱光
学効果を用いた光スィッチ（この場合、ガラス導波路が
使用Ｃさ、大面積化に有効である〉が！Ｉ７適である。

第４図は主光導波路３から第１分岐光導波路４に光を導
入りる光スィッチ（５の一例（表面弾１′１波スイッチ
）を示づもので、光導波路４の分岐点の表面（ｉ３　Ｊ
ｌｉ　１の表面）に、表面弾１’１波を励起さける父叉
櫛形？Ｉｌｆ極６ａど表面弾性波吸収体６ｂどを、分岐
点をはさ／υＣ対向配同じ、上記型４４！　（３ａに交
流電圧を印加りることにより第１分岐光導波路４に光を
導くようにしたりのであイ）（ＯＮで示した矢印方向に
進む）。

上記のＪ、うな構成の光走査（装置によれは、光スイッ
チ６，７の制御により、任意の光散乱領域２に光を導入
することがでさる。従って、一般的な１次元や２次元の
走査！コりでなく、部分走査′〜ゝ）ランダム走査も容
易に行うことができる。

第５）図は本発明の応用例を示づ一説明図で、本発明の
光走査装置を用いて（ｉ、を成した１酎（象装置を承り
ムのである。図中、１１４；ｊ焦電材料からなる第１の
！′Ｉ９膜（以下、これを焦電材薄膜と記す）Ｃ１而方
向の熱伝導率を小さくす゛るために、例えば５０μｍ０
以下の厚さに形成されている。この焦電材料としては、
Ｐｂ　Ｔｉ　０３　、　Ｌｉ　ＴａＣ）３．ＰＺ−ｒ、
Ｐ＼／「２１丁ＧＳ、ＰＬ−／’Ｉ等を用いることがで
きる。１２は光導電体からなる第２の薄膜（ＬＪ、下、
これを光導電体薄膜どδｄづ”）で、焦電材薄膜１１に
伯、層される。この光導電悼辞ＩＩ！１２は、焦電材薄
Ｂ）　ｉ　１に藍）小の走査光が影響を与えないという
点からは厚い方が良く、一方、焦電材薄膜１１にでさた
熱分イ１１を平均化さｔ！′ないという点からは薄い方
が良い。

これらのバランスから、一般的には３０μｍ以下が良い
。尚、焦電材薄膜１１ど光導電体薄膜１２と積層したと
きの厚さが５０．ａｍ以下になるのが望ましい。

１３は焦電材薄膜１１の前記積層面と反対の而に積層さ
れた第１の電極、１４は光導電体薄膜１２の前記積層面
ど反対の面に積層されｌζ第２の電極、１５は第１の電
極１３の前面に積層された吸収膜である。吸収膜１５は
、入射光を受け、これを吸収して熱を発生するものＣ１
金黒ｔ１７の黒体用吸収剤ヤ）顔料が用いられる。顔）
ｌ’４１を用いた場合には、その？ｉｉ色にあＩこる光
を熱とし−Ｃ’Ｖ（ｔ、　ＩＩＸ　’７：サル。例工り
、Ｉ、吸収１１６）　１５　トＬ／　Ｔ　ｆＱ　。

マじンタ、シアンの各顔料を用いた場合には、て４′（
それ、青、緑、赤の光を熱とし゛Ｃ吸収でさる。この吸
収１１！＊！　１５の厚ざは１μｍｎ程度で足りる。第
１の電４１１ｉ　”１３は、その本来の１幾能の他に、
この吸１１ゾ膜１５で生じた熱を焦電月ａ９膜１１に伝
）ヱする機能をし右りるもの−Ｃ１５０〜′ｌ　ＯＯＯ
ス稈曵のＪヲさの金、アルミ−ラム、りＩ」ム等の薄膜
からｆ、ｉる。尚、吸収膜′１５が導電性を右りる場合
には、吸収膜１５をこの第１の電極１３どして兼用でき
る。又、第２の電極１４は、−での本来の（幾重の他に
、走査光を光導電体薄膜′１２に導く１艮１１にをもイ
ｊりる。このｌこめ、透明、導？Ｉｆｈ　１１４！　ｓ
ゝ〕金１爪博ｎ９が用いられる。での−例どしては、’
　”　２０３　：　Ｓ１１　、金、アルミニウム、り１
」ム等の２００〜１０００人の薄ｎ！、！を挙げること
が−（゛さる。′１６は液晶板でなるヂョッパーで、第
６図に示′１Ｊ如く、垂直走査ど同１１１Ｊ　して、光
透過窓部分Ｗが下方に移１Ｆ１１リ−るように駆動され
るものである。このＪ：うな動きは、バー状電］〜を用
いれは容易に実現できる。１７は電（〜゛１３゜１４間
に接続された抵抗で、焦電電流を電圧信円に変換して検
出”りるためもので４うる。又、１８は本発明の光走査
装置で、その光１１９．乱領域が電４Ｍｉ　１４に対向
Ｊ゛るように配置されるものである。以上の如き構成の
１１■ＩＩ　Ｍ置はチョッパー１６側から入射光を受（
〕るようになっている。

第７図は第５図装置のｈ’ｒｉ像素子Ｆａｔ分の眠１０
等価回路図τ、１で＋　、Ｒ２，８７は、それぞれ焦電
材薄膜１１．光導電体）璋ｌｌジ１２．抵抗１７の抵抗
値を示している。又、Ｒ７０は導通時の光導電体薄膜１
２の抵抗値で、Ｒｚ））Ｒｘで示される。ＳＷは走査光
を受（）て光導電（ホ博膜１２が導通しているときにΔ
ン状態をとるスイッーヂ、Ｃ＋　、Ｃ２は等価容■、Ｉ
Ｓは焦電用（７ｊを供給する定電流源である。走査によ
って信号をＩＲり出づ−ためには、ＳＷをオン副〕した
どきに［〈７において大きな電紅変化が生じるように、
光導７１’ｉ　４ホｉｉ％Ｉ肱１２の比抵抗や抵抗ゴ７
の１直を選ぶ必要がある。この回路に４３いて、ＲＩ＝
Ｒ２＝Ｒ７どした揚台、抵抗１７の両端で約「≧７・ｉ
／６（似し、ｉは定電流源の出力電流である）ポル１−
の電圧変化が生じるが、Ｉ’？＋’＞）Ｒ２，Ｒ７に選
ぶど、はどんど電圧変化は生じない。焦電４Ａ刊の抵抗
は非／）ｖに高く、焦電電流は微弱であることｌ）ｉ　
ｒら、上記光導電体Ｒ？膜１２の比抵抗−（ｂ抵抗１７
の抵抗値をか４ｆり高くとる必要がある。

次に、第５図の囮１＠　ｇ　”ｒｔの動作について説明
りる。被１１体から出た光の内、チョッパー１６の）１
Ｃ透過窓部分Ｗにあたった光のみが、チョッパー１６を
通過して吸収膜１５に入射し、そこではば完全に吸収さ
れる。従って、吸収膜１５の各部で゛は、入射光ｎ［に
応じＩＣ＞品度上１？が生じる。この各部の熱は、第１
の電極１３を介して、焦電（Δシ１９膜１１に伝わり、
焦電材５９膜１１には、光学像に応じた熱分布の変化が
生じる。この結果、焦電材薄膜１１の表面には、この熱
分布の変化に応じた表面電荷の分布が生じる。この状態
にて、光走査装置１　Ｂから第２の電極１４に走査光を
入Ｑ＝Ｊすると、走査光が入ｑ・１シた部分で、走査光
は第２の電極１４を通過して光導電悼辞ＩＦ４１２に達
する。このため、光導電（、＋１薄欣１２の光スポツト
部分が導通し、その部分の焦電材薄膜１１の表面電荷が
電流どして抵抗１７を流れる。従って、光走査装置１８
で走査点を順次移動し、抵抗１７の両端の電圧を検出す
ることにより、焦電材ａす肱１１の表面上ダ１分イｌｉ
を読み取ることができる。

この応用例の場合、光走査装置たりてなく囮像部として
小形の振作素子を用いｙζため、極めて小型の躍（９ξ
装置を実現できる。又、この応用例に限って言えば、可
視光像及び赤外線（象の面像が可能であり、゛遠赤外線
像のみを１ｕ！（ψ対象とする場合には、焦電材薄膜１
１で熱に変換できるため、吸収膜１５は不要である。

以上説明したように、本発明の光走査装置は、可動部が
無いため、振動に強い。又、構成が簡単であり量産性に
おいても優れ、安１＋ＩＩｉなものである。しかも、光
スィッチの制御にＪ：す、一般的な１次元や２次元の走
査だりでなく部分走査〜゛）ランダム走合が可能である
。更に、１最１粂装置１′″）レーザプリンタのヘッド
に本発明を応用すれＬＪ　’ｆ　ｔｔらの小Ｗ（化を実
現でさイ）１゜

【図面の簡単な説明】

第１１’７１１ａ　？１ｌｌＷ査面に対向りる本発明光
走査装置の面の１１４成を示Ｊ説明図、η）２図及び第
３図ｔ、１光１１！乱ｆｉ域部分の一例を示８Ｊｍｉ面
図、第４図（ま）℃スーｆツヂの一例を示す平面図、第
５図は本５を明の応用例である１ｌｔｉ像装置を示づ構
成図、第６図は液晶板の）Ｗ動状態の説明図、第７図は
第５図′Ｘ！！：　Ｉ賀のｙ（１像素子部分の等価回路
の概略図である。 ′１・・・以仮　　　　　　２・・・光１ｓＩ乱ｔ１１
或３・・・主光導波７３　　　　／Ｉ、６・・・分岐光
導波路６．７・・・）にスイッチ 特泊出願人　　小西六写り（工業株式会社代　　理　　
人　　　弁理士　　月　　島　　蒔　　治革３図 篇４図 亮５図 尾６困 熟７ １７１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　複数の光散乱領域に光ン〃波路を分岐さけ−Ｃ
   結び、光スイッチににり前記光散乱領域に光を導入づる
   ように構成したことを特徴とづる光走査装置。
2. （２）　前記光散乱領域を７１−リツクス状に配設した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の”光走査
   装置。
3. （３）　前記光散乱領域を透明物質と該透明物質中に分
   ｊ）（シた光散乱物質とから構成したことを特徴とする
   特ｉ１［請求の範囲第１項又は第２］０記載の光走査装
   置Ｆｔ。
4. （４）　前記光スイッチとして表面弾性波光スイッチを
   用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３
   項のいずれかに記載の）も走査装置。 （［５）　前記光スイッチとして電気光学的光スイッチ
   を用いたことを特徴とする特ｒ［請求の範囲第１項乃至
   第３項のいずれかに記載の光走査装置。