JPS60130722A

JPS60130722A - 光変調装置

Info

Publication number: JPS60130722A
Application number: JP23926983A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Minoura; 一雄箕浦; Takeshi Baba; 健馬場; Kazuhiko Matsuoka; 和彦松岡; Masayuki Usui; 臼井　正幸; Atsushi Someya; 染谷　厚; Yukio Nishimura; 征生西村; Yuko Miyajima; 宮嶋　祐子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1983-12-19
Publication date: 1985-07-12

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】本発明は記録装置、ディスプレー、或いは光通信等に適
用可能な光変調装置に関するものである。

記録或いは表示を光束を用いて行なうことは、従来から
広く行なわれている。この為に、光束に変調を与える技
術が種々知られているが、％Ｎ昭５６−５５２３号には
、電気光学効果を持つ結晶内の電界分布を変化させ、こ
の電界分布に伴って生じる結晶内の屈折率が変化してい
る部分に入射する光束を回折させて、変調を行うことが
示されている０更に本件出願人ｉ液体内の一部に熱により屈折率分布を
生ぜしめ、この屈折率分布により光束を変調する素子を
特願昭５７−１７９２６５号にて開示した。

これ等の光変調素子は、いずれも入射光束の一部を変調
し射出するものであるので、光変調素子から射出される
光束は変調光束と非変調光束が入りまじった光束となる
。従って光変調素子から射出される光束を変調光束と非
変調光束とに分離する為に、＠Ｍ昭５６−５５２３号公
報に示される様にシ二−リーレン光学系を用い非変調光
束を遮断し、変調光束の大部分を通過させている。然し
なから斯様なシューリーレン光学系は複雑になり易く、
光学系も大きくなシ易い。

本発明の目的状、簡易な構成で変調光と非変調光とが得
られる光変調装置を提供することにある。

本発明に係る光変調装置は、上述した屈折率分布による
光変調素子の特性に着目し、この特性を利用することに
より上記目的を達成したものである０即ち、本発明に係
る光変調装置に於いては、熱によりその内部に屈折率分
布を発生させる熱効果媒体、該媒体に熱を与える手段、
該媒体を照明する手段、該媒体からの光束を結像する手
段、前記屈折率分布と結像手段の合成系により結像され
る光束の結像点と異なる位置に配された受光媒体及び該
受光媒体の近傍に配された遮光手段により装置を形成す
るものである０以下、本発明を詳述する。

第１図は、本発明に係る光変調装置に適用する光変調素
子の機能を説明する為の図で、光変調素子の一実施例の
断面を示している。第１図に於いて、１は透明保設板、
２は熱により屈折率分布を形成する熱効果媒体、６は熱
発生手段で、その両端に電極４が接続されている。一方
の電極は熱発生手段にて発生する発熱量を制御する電圧
印加装置等の発熱制御手段８と導電線５により接続され
、他方の電極は接地あるいは一定電位に設定されている
。上記熱発生手段３及び電極４は絶縁層６によって保護
され、上記諸部材状支持体７により支持されている。上
記熱発生手段３に電圧が印加されると上記熱効果媒体２
中に屈折率分布ＨＤが形成されそれに向けて光束９を入
射すると上記屈折率分布部と異なった位置１０を発散点
としてそこから出射するかのように光束１１が上記光変
調素子から出射する。

第２図は本発明の光変調装置の原理を説明する図でＭは
第１図に示したような光変調素子を用〜・ている。光源
１４とスリット１５とで光源部が形成されており、スリ
ット１５の開口部Ｓ１が二次光源となっている。スリッ
ト１５の開口部Ｓｌよりの光束はレンズ１６により収斂
光束９となり光変調素子Ｍに入射する。光変調素子Ｍ内
に屈折率分布ＲＤが形成されていると、屈折率分布ＨＤ
により屈折作用を受け、恰も点１０を発散原点とする様
な光束１１となって光変調素子Ｍより出射する。

この光束１１をレンズ１６によって結像すると、前記発
散点１０と共役な点Ｐに結像スポットが形成される。即
ち、点Ｐは、前記屈折率分布ＲＤとレンズ１３の合成系
による入射光束９の結像点である。一方、光変調素子Ｍ
によって屈折作用を受けない光束１２はジ点にその像を
結ぶ。読点Ｓ２はレンズ１３によりＱ点に再結像され、
このＱ点を含みレンズ系の光軸と直交する面内に受光媒
体１７が設けられている。

従って、光変調素子Ｍの屈折率分布ＲＤが生じていない
部分を通過して来た光束１２は受光媒体１７上に明像を
結ぶ。これに対して、屈折率分布ＲＤが生じている部分
を通過して来た光束１１は、前述した様に２点で合焦の
位置にあるので、この受光媒体１７上ではデフォーカス
の状態となっている。従って、受光媒体上での光量分布
はＱ点では少なく、Ｔ点が大きい分布となっている。こ
のことを、第３図（ａ）　（ｂ）（Ｃ）を用いて更に詳
しく述べる。

第６図（ａ）は前記光束１１による受光媒体１７上のＱ
点に形成された黒点の像を示す図で、光軸を含み紙面内
（Ａ−Ａ／）での上記像の光強度を観測すると、第６図
（１１）の様になる。第６図（’ｂ）に於いて、■は光
強度を示し、曲線工ｖ１．工ｖ２．工ｖ３は熱発生手段
である透明発熱抵抗体乙に印加される電圧’ｂ、　Ｖ２
．　Ｖｓ　（ＩＶＩＩ＜　ＩＶ、２１＜　１Ｖａｌ　）
　Ｉｃ対する各黒点像の強度分布を示すものである０こ
の様に例えば印加電圧の値を変化させると黒点像の強度
を変化させることが可能となる０斯様な黒点像が発生す
ることは、第６図（Ｃ）に示す模式図によって理解され
よう。第６図（Ｃ）において２０は中央に円錐状の面を
有したガラスで、１９はその部分に入射する光束である
。上記円錐面に入射した光束は屈折され２６で示した様
に中空部２２を有して出射する。その出射した任意の位
置に観測面を配置すると中央部が暗く周辺部が明るい光
強度分布が観測できる。本発明は上記光変調素子のこの
原理を利用したもので、前記の熱発生手段に発生した熱
によって形成される屈折率分布が上記円錐状面に相当す
るものである。実際には、屈折率分布は光束の進行する
方向に連続に勾配を有して変化しているもので、上記屈
折率分布を通過した光束は、第３図（ｃ）の様に中央部
２２と周辺部２６が不連続な明暗は示さない。しかし第
６図（ｂ）に示した様に明暗の連続的変化が生じ前記の
様な黒点像とじて観測される。

第２図に示す様に、Ｑ点に黒点像が生じる際は、Ｔ点に
光束が到達している０この光束はいわゆるノイズ光束で
あり、本発明に於いては、受光媒体１７の近傍にスリッ
ト状の開口を有する遮光手段１８を設けることにより、
このノイズ光を遮光している。

第２図に示す様々構成では、Ｐ点に対して受光媒体１７
の位置が物界側（光源１４側）に配するか、像界側に配
するかは点Ｓ２と点１０との位置関係によって定まる０
今、第２図に示す様に、点１０更に、Ｑ点に於ける消光
比、即ちコントラストを良くする為には、８２点は熱発
生手段である発熱抵抗体毎の近傍に形成されることが望
ましい。

第４図は、本発明の光変調装置に用いる光変調素子の発
熱手段として、アレー状に配した発熱抵抗体の一例を示
す図である。２４ａ〜２４８は発熱抵抗体で、各発熱抵
抗体の形状はアレーの配列方向に長い矩形状である。２
５は発熱抵抗体に接続された共通電極で、その一端は接
地あるいは一定電圧に保たれている０２６ａ〜２６θは
各発熱抵抗体に接続された電極で、該電゛極はスイッチ
素子で構成される駆動装置２７を介して発熱量制御装置
２８に接続される。従って、スイッチ素子が閉じれば、
該スイッチ素子に接続される発熱抵抗体に、発熱量制御
装置２８からの電圧信号が印加され、屈折率分布が形成
される０発熱抵抗体に電圧を印加させるか否かは、スイ
ッチにより自由に制御出来る。

上述した如く、発熱抵抗体の形状をその配列方向に長辺
を有する様にし、発熱させた場合の屈折率分布は、発熱
抵抗体の配列方向と直交する方向に変化の度合が大きく
なるものである。この変化の度合いの大きさは、屈折率
分布により変調される光束量と関係するもので、屈折率
分布の変化の度合いが大きくなればなる程、変調される
光束量も大きくなるものである。第５図（ａ）は、第４
図に示す発熱抵抗体の配列方向と直交する方向の屈折率
分布を示すもので、縦軸は屈折率を示して〜・る０同じ
く第５図（ｂ）は、発熱抵抗体の配列方向の屈折率分布
を示すもので、この図から明らかな様に、第４図に示す
形状の発熱抵抗体の配列に於〜・では、発熱抵抗体の配
列方向と直交する方向に多量の光束が変調されることが
分る０このことは、本発明に係る光変調装置の構成に於
いては、前記遮光手段１８との関係上、望ましいことで
あるＯ第６図は第４図に示すのと同様に、発熱抵抗体２
４ａ〜２４ｅ、共通電極２５．電極２６ａ〜２６θを有
するものである、各発熱抵抗体毎に発熱量制御装置が設
けられており、同時に２つ以上の発熱抵抗体に電圧を印
加することが出来る。これは例えば、読取り装置におい
ては読取り画像の濃度変換あるいは画素の大きさを変換
する場合に有効となる。又、光プリンターにおいては、
中間調記録等を可能とする０第７図は本発明の光変調装置の一実施例を説明する図で
ある。

３１はハロゲンランプあるいは螢光灯の如き光源、３２
はスリット開口板、３３は線状光束を形Ｊｊ２するシリ
ンドリカルレンズで光源３１．ス１ノットＩｊｔ１口板
３２＋シリンドリカルレンズ６６でｍ状光束形成手段６
４を構成する０６５は第６図しこ月モジた発熱抵抗体、
駆動（スイッチング）装置そして発熱制御手段を有する
第１図に示すような光度：Ｊ！！ｌ：’（”ｒ子である
０ろ６は例えば屈折率分布型レンズアレーの如き結像手
段、６７は受光媒体６８の近傍に配したスリット開口板
であるＣ１このスリットＩｊＨＤ板３７は第８図に示す
ようにスリットの長手ブ；　１ｒｒ」と直交する方向に
広がる光束を遮光するためのものである。この光束は前
記発熱抵抗体に熱力ζ発生したとき、第５図（ａ）に示
したように上ｉ己発熱ｔｊＬ　Ｕｉ体の配列する方向と
直交する方向に変化の度合（・の大きい屈折率分布によ
って広がった光束である。

この光束は有害光とカるので、スリット開口板によって
遮光する。

また、上記発熱量、動制御系はすべての発熱１抗体に対
して時系列信号を入力する必要はなく　、）’（。

電変換素子をいくつかに分割して独立に時系り１Ｊ　（
ｇ号を検出できるようにして、その分割に対応して発熱
駆動制御系から発生する信号を分割してそれぞれの時系
列信号を発生させることもできる。

第９図は本発明の応用例を示す図で、画像読取装置の例
を示す。３４，３５，３６．３７は各々第７図に示した
ような線状光束形成手段、光変調素子、屈折率分布型レ
ンズアレー、そしてスリット開口板である。４１は文書
等の原画、４２は原画に照射された前記光束の正反射光
を遮光する遮光板、４３は光電変換素子、４４は原画４
１に照射された光束のうち散乱した光束である。前記光
変調素子６５の発熱抵抗体は発熱制御装置と駆動装置を
有した発熱駆動制御装置４５によって発熱の駆動及び制
御がなされ、上記光電変換素子によって受光した光信号
を信号変換系４６によって電気信号に変換される。上記
発熱駆動制御装置４５の制御信号と上記信号変換系にて
変換された電気信号は同期して処理系４７によりメモリ
ー装置（不図示）や送信系（不図示）に処理された信号
が送られる。この実施例において、上記発熱駆動制御信
号は時系列的に発生し、原画４１上で光点が走査される
０第１０図杜本発明の他の応用例で電子写真感光体４８を
使用してピ゛デオ信号発生装置４９からの信号に応じて
画像を記録する光プリンターの例である０尚、第１０図
に示す、変調された光スポットを走査する為の装置を形
成する部材３４，３５゜３６．３７及び４５は上述した
部材と同一であるので、ここでは説明を省く０第７図及び第９図に示す光ビーム走査は、第４図に示す
駆動装置２７の複数のスイッチの内、一つだけを開け、
他のスイッチを閉じ、この一つだけ開いたスイッチの位
置を順次移動させてゆくことにより、達成出来る。今、
発熱抵抗体２４θに連結するスイッチだけ開いた状態に
於ける光変調装置の一例を第１１図に示す。第１１図に
示す様に、光変調素子Ｍの熱効果媒体２の中には、発熱
抵抗体２４ｅの近傍を除いて屈折率分布が形成されてい
る。

斯様な光変調素子に例えは平行光束５０を入射させると
１、屈折率分布が形成されている部所は屈折率分布が９
５２図で説明した様に負レンズの作用をするのに対して
、屈折率分布が形成されて℃・ない部所は、隣接する屈
折率分布の影響を受けて、第１１図に示す様に恰も正レ
ンズの如き作用をする０従って、屈折率分布が形成され
て〜・な（・発熱抵抗体２４６の部分を通過する光束性
発熱抵抗体よりも受光媒体１７側の点Ｐ′に結像する０
このＰ′は例えばグラディエンド・インデックスレンズ
束の如き正立等倍レンズ系５１により受光媒体面上のＱ
点に結像される０一方、屈折率分布部を通過してくる光
束は、受光媒体１７上ではデフォーカス状態となるので
、上述した如くこの光束は鍍光手段でカットすれば良い
。従って、電圧を印加しない発熱抵抗体の位置を順次移
動させてゆくことにより、受光媒体１７上で光スポット
の走査が可能となる。

尚、本発明に用いる光変調素子は上述した如く透過型の
外に、反射型の構造を有するものであっても良い。又、
熱効果媒体２としては、水、エチルアルコールなどの液
体あるいはアクリル樹脂等の固体であっても良い。

以上、述べた如く、本発明に於ける光変調装置に於〜・
て杜、シューリーレン光学系の様な複雑な光学系を用い
ることなく、入射光束の有効利用。

変調光像のＳ／Ｎ　、コントラスト、そして装置の小型
化、簡便化等において、優れた効果を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１回状本発明に適用する光変調素子を示す図、＠２図
、第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃｌは各々、本発
明に係る光変調装置の原理を説明する為の図、第４図杜
本発明に適用する光変調素子の加熱手段の一実施例を示
す図、第５図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明に適用する
光変調素子内に形成される屈折率分布の一例を示す図、
第６図は、本発明に適用する光変調素子の加熱手段の他
の実施例を示す図、第７図及び第８図は、本発明に係る
光変調装置の一実施例を示す図、第９図は本発明に係る
光変調装置を用いた読取装置を示す図、第１０図は本発
明に係る光変調装置を用いた記録装置を示す図、第１１
図は本発明に係る光変調装置で、光走査を行なう様子を
示す図。１・・・透明保護板　２・・・熱効果媒体３・・・熱発
生手段　４・Φ・電極５・・・導電線　６・・・絶縁層７・・・支持体　８・・・発熱制御手段１３．１６・・
・レンズ　１４・・・光源１５・・・スリット　１７・
・・受光媒体１８・・・遮光板　Ｍ・・・光変調素子出
願人　キャノン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱によりその内部に屈折率分布を発生させる熱効
果媒体、該媒体に熱を与える手段、該媒体を照明する手
段、該媒体からの光束を結像する手段、前記屈折率分布
と結像手段の合成系により結像される光束の結像点と異
なる位置に配された受光媒体及び該受光媒体の近傍に配
された遮光手段よ構成る事を特徴とする光変調装置。