JPS6136979Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光ビームを偏向する装置、特に音波と
光の相互作用を利用した超音波光偏向装置に関す
る。

光ビームを用いた情報処理装置は高速度、高密
度、並列処理が可能などの幾多の特徴を有してお
り、これまでに種々の方式のものが考案されてい
る。このうち光ビームをアクセスする機構をもつ
装置では、高速度でしかもランダムに光ビームを
偏向することのできる光偏向器を必要とすること
が多い。このような光偏向器としては、電気光学
効果を利用したもの、音響光学効果を利用したも
のなどがあるが、装置が小型であり、光学的な調
整が容易であるなどの利点から、音響光学効果を
利用した超音波光偏向器が多く使われている。

固体または液体中に励起した高周波音波は光波
に対して位相格子の役割をはたし、入射した光ビ
ームの一部を回折することはよく知られている。
超音波光偏向器は上記の原理に基づいた光制御素
子の１つで、励起する音波の波長を異ならしめ、
回折する光ビームの出射角度を変化させる機能を
有する。通常用いる音波は速度分散のない体積波
である。したがつて音波の波長を異ならしめるに
は、一般に音波を励起する圧電あるいは磁歪など
の変換子の駆動電気信号の周波数を変化さること
によつて達成している。周知のように、この種の
光偏向器においては駆動周波数に対する回折光ビ
ームの強度は入射する光ビームの偏向器への入射
角度が固定しているため、周波数が変るとブラツ
グ角よりずれて低下すること、また音波を駆動す
る変換子の電気音響変換能率が中心周波数を中心
として帯域特性を有することなどから、全体とし
て帯域特性を有している。

超音波光偏向器の偏向点数は光ビームの径を一
定とすれば帯域幅に比例する。したがつて偏向点
数を増大させるためには、帯域幅を広げることが
必要である。上述のように偏向光強度は帯域特性
をもつため、使用帯域幅が広ければ、帯域内の偏
向光強度の変化は大きくなる。通常光偏向器の帯
域幅は最大偏向光強度の3dB減少以内の偏向光強
度を得ることのできる周波数幅として規定されて
いる。

ドツト列またはホログラム列を形成する光メモ
リの読み出しに上記超音波光偏向器を用いる構成
においては、偏向光強度の変動があるため、読み
出すドツトまたはホログラムによつてこれらを透
過しまたは再生される信号光のレベルが大きく変
動する。このため信号を誤つて検知することが多
い。また例えばホログラム自体の発生するノイズ
光等他の構成要素の発するノイズ成分があるた
め、信号対雑音比を一定程度確保するためには、
上記光偏向器のもつ偏向光強度の変動は3dBであ
つても大きく、これを更に減少させる必要があ
る。

従来偏向光の強度を補償する方法としては、超
音波光偏向器によつて偏向される主偏向光の１部
を分離した光、または偏向光として用いない非回
折光、−１次回折光等の強度を検出し、これをあ
る標準と比較しその差を検出して、前記超音波光
偏向器に供給する高周波信号のレベルを制御する
制御帰還系を構成する方法がある。限られた帯域
幅で多くの偏向点数を得るために光ビームの径は
通常５mm〜８mmと太く、また偏向媒体中に発生す
る熱的摂乱を受けるのを防ぐため、光ビームの入
射位置を音波を発生する電気音響変換子よりある
程度離す必要がある。前記媒体中の音波の速度
は、3000〜4000m／ｓと遅い。このためレベルの
制御を受けた音波束が光ビームに作用し偏向光の
強度を変化させるまでには２〜５μｓを要する。
それ故、上記のような構成による偏向光の強度変
動を補償する帰還系は低速となり、高速度の光偏
向機能を達成させることができない。

本考案の目的は超音波光偏向器のもつ偏向光強
度の変動が補償されしかも高速度に光ビームを偏
向する機能を有する超音波光偏向装置を提供する
ことである。

本考案によれば超音波光偏向素子と該偏向素子
をアクセスするアクセス信号に応じた高周波信号
を発振する高周波発振器と、前記アクセス符号
と、超音波光偏向素子の偏向光強度最大を与える
周波数に対応する予め定められた符号との大小を
比較し、その大小に応じて、前記アクセス符号を
そのまま透過するかまたは符号を反転するかする
符号反転回路と、該符号反転回路より送出される
信号に応じたアナログ信号を発生するＤ／Ａ変換
器と、前記符号の判定の結果に応じて、前記符号
反転回路より送出される信号によつて、前記Ｄ／
Ａ変換器の出力信号を異なる増幅特性を有する２
つの演算増幅器へ導びくスイツチと、該演算増幅
器の出力レベルに応じて、前記高周波発振器の発
振する高周波信号レベルを制御する電流制御型減
衰器と、該減衰器を透過する高周波信号を増幅し
て、前記超音波光偏向素子に供給する高周波広帯
域増幅器とによつて広帯域、高偏向点数特性を有
する超音波光偏向装置が得られる。

次に本考案を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は従来からよく知られている超音波光偏
向素子を駆動する基本回路系を示す原理構成図
で、１は超音波光偏向素子、２は６ビツトで表わ
されているアクセス符号４に応じた高周波信号を
発振する高周波発振器、３は高周波発振器２の出
力信号を増幅し超音波光偏向素子１に供給する高
周波広帯域増幅器である。

第２図は第１図の系の典型的な動作特性を示す
図で、高周波発振器２の発振周波数と偏向光強度
との関係を示す。高周波発振器２の発振レベルは
発振周波数に関係なくほぼ一定であるにもかかわ
らず、前に述べた超音波光偏向素子１の特性によ
つて、本図に示すような帯域特性を現わす。高周
波発振器２に入力するアクセス符号４と、出力す
る発振信号の周波数との対応は第２図に示す如く
である。第３図は本考案の実施例を示す原理構成
図であつて、１は超音波光偏向素子、２はアクセ
ス符号４に応じた高周波正弦波信号を発振する高
周波発振器、６は６ビツトで表わしたアクセス符
号４の符号の大小を検出し、分岐したアクセス符
号９の全ビツトの符号を反転するかまたは反転せ
ずそのまま透過するかの動作をする符号反転回路
である。たとえば、予め設定された符号とアクセ
ス符号９とを比較し、アクセス符号９が予め設定
された符号より小の場合には、符号を構成する全
ビツトの符号を反転し、逆に大なる場合には、そ
のままＤ／Ａ変換器７に送出する。１５はＤ／Ａ
変換器７からアナログ出力信号を符号反転回路６
からの指定に基づいて、利得やバイアスが異なる
２つの増幅器５ａ又は５ｂのいずれかの増幅器へ
切換えるスイツチ、８は増幅器１１のレベルに応
じて、高周波増幅器３を介して、超音波光偏向器
１に導びかれる高周波発振器２の振幅を制御する
電流制御形減衰器である。

次に本実施例の動作を説明する。

第４図にＤ／Ａ変換器７に入力するアクセス符
号とそれから出力するアナログレベルの対応を示
す。ここでは両極性の出力特性をもつものとす
る。すなわち、入力アクセス符号６が全て０すな
わち（０，０，…，０）のとき負の最大レベル、
全て１すなわち（１，１，…，１）のとき正の最
大レベルを送出する。いまたとえば第３図におい
て入力アクセス符号４が（０，０，…，０）であ
るとする。このアクセス符号４は高周波発振器２
に入力し、高周波発振器２は１なる周波数の正
弦波信号を発振する。同時に符号反転回路６はア
クセス符号４のMSBが０であるため、分岐され
て入力するアクセス符号９の全ビツトを反転し
（１，１，…，１）としてＤ／Ａ変換器７に送出
する。Ｄ／Ａ変換器７は第４図に示すような入力
符号と出力アナログレベルとの対応関係を有して
いるから、正の最大レベルを出力する。一方アク
セス符号４が（１，１，…，１）であるとする
と、高周波発振器２は２なる周波数の正弦波信
号を発振する。この場合MSBは１であるため、
符号反転回路６は入力アクセス符号９をそのまま
透過させる。このときＤ／Ａ変換器７の出力アナ
ログレベルは正の最大レベルを出力する。したが
つて符号反転回路６に入力するアクセス符号９と
Ｄ／Ａ変換器７を出力するアナログレベルとの対
応関係は第５図に示すようになる。

第２図に示す如く、一般に超音波光偏向器の帯
域特性は、偏向効率最大となる周波数に対して偏
向光強度は非対称である。このため符号に応じて
異なる利得を有する増幅器５ａ，５ｂを透過させ
ることにより、電流制御型減衰器８に導びかれる
制御信号１１は第６図にように非対称に設定され
る。Ｄ／Ａ変換器７を出力し演算増幅器５ａ，５
ｂによつて増幅されたアナログ出力１１は高周波
発振器２の発振信号１２のレベルを制御する電流
制御型減衰器８の制御電流として供給される。こ
の電流制御型減衰器８の原理はダイオードのバイ
アス電流を制御して抵抗値を変化させるものであ
り、制御電流Ｉ_cと高周波信号の透過率Ｔ_rfとの
関係を表わす特性の典型的な例は、第７図に示す
ように非線型特性をもつ。例えば演算増幅器５の
オフセツト電圧を調整し第７図のＩ_Bで示す電流
値のバイアス電流に、先のＤ／Ａ変換器７のアナ
ログ出力を重量させることによつて高周波発振器
２の発振信号１２のレベルをＤ／Ａ変換器７のア
ナログ出力１１に応じて変化させることができ
る。したがつてアクセス符号４とこの電流制御型
減衰器８を通過した後の高周波信号レベル１４と
の対応関係は第８図に示すように、中心に対応す
るアクセス符号（１，０，…，０）のときの高周
波信号レベルが低くなる谷状の特性を示す。上記
のように制御を受けた高周波発振器２の出力レベ
ルを線形に増幅する広帯域高周波増幅器３に入力
し、増幅ののち超音波光偏向素子１に供給する。
一方第２図に示したように、駆動レベルが周波数
に対して平坦であると、超音波光偏向素子１の偏
向する光強度の帯域特性は中心周波数を最大とし
て山なりとなつている。したがつて本発明の構成
をとることによつて偏向光強度の帯域特性は演算
増幅器５ａ，５ｂの利得を正しく設定すれば上記
２つの特性が相殺しあつて第９図に示すように平
坦な特性となる。

本考案では電子回路のみで偏向光の強度を一定
化するものであり、前に述べた音波の伝搬が帰還
制御系の中に介在する方法とは異なり、超音波光
偏向素子の偏向速度を低下させることがない。

以上説明したように本考案によれば、数少い構
成要素で偏向光強度変動の少い、しかも高速度の
超音波光偏向装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波光偏向装置の原理構成
図、第２図は第１図の構成でのアクセス符号と偏
向光強度との対応を表わす図。第３図は本考案の
実施例を表わす図、第４図はＤ／Ａ変換器の入力
符号と出力レベルとの対応を表わす図。第５図は
符号反転回路の入力符号とＤ／Ａ変換器の出力レ
ベルとの対応を表わす図。第６図は実施例におけ
るアクセス符号と電流制御型減衰器の入力レベル
との関係を表わ図である。第７図は電流制御型減
衰器の特性曲線、第８図は電流制御型減衰器を出
力する高周波信号のレベルを表わす図、第９図は
第３図に示す実施例の構成を用いたときの偏向光
強度の帯域特性を表わす。 図において、１…超音波光偏向素子、２…高周
波発振器、３…高周波広帯域増幅器、４…アクセ
ス符号、５…演算増幅器、６…符号反転回路、７
…Ｄ／Ａ変換器、８…電流制御型減衰器、１５…
スイツチ回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 超音波光偏向素子と、該光偏光素子をアクセス
   するアクセス符号に応じた高周波信号を発振する
   高周波発振器と、前記アクセス符号と、超音波光
   偏向素子の偏向光強度最大を与える周波数に対応
   する予め設定された符号との大小を比較し、その
   大小に応じて、前記アクセス符号をそのまま透過
   するはまたは符号を反転させる動作をする符号反
   転回路と、該符号反転回路より送出される信号に
   応じたアナログ信号を発生するＤ／Ａ変換器と、
   前記符号の判定の結果に応じて、前記符号反転回
   路より送出される信号によつて、前記Ｄ／Ａ変換
   器の出力信号を異なる増幅特性を有する２つの演
   算増幅器へ導びくスイツチと、該演算増幅器の出
   力レベルに応じて、前記高周波発振器の発振する
   高周波信号レベルを制御する電流制御型減衰器
   と、該減衰器を透過する高周波信号を増幅して前
   記超音波光偏向素子に供給する高周波広帯域増幅
   器とより成ることを特徴とする超音波光偏向装
   置。