JPS625222A - Optical deflector - Google Patents

Optical deflector

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JPS625222A
JPS625222A JP14438585A JP14438585A JPS625222A JP S625222 A JPS625222 A JP S625222A JP 14438585 A JP14438585 A JP 14438585A JP 14438585 A JP14438585 A JP 14438585A JP S625222 A JPS625222 A JP S625222A
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convex lens
light
optical
lens
light source
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Takuji Teramoto
寺本 卓司
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Brother Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the size of a device and to obtain substantial durability by providing an aspherical convex lens, optical shutter means and solid-state optical deflecting element, etc. CONSTITUTION:The laser beam emitted from a monochromatic light source 30 passes a substrate 28 and is then converged by a condenser lens 32 to a light converging point 34. The light is thereafter diffused again and is made incident on the front face of the lens type optical deflecting element 14. The point 34 is positioned between the point spaced by as much as the focal point from the aspherical convex lens in the optical axis direction and the point spaced by as much as twice the focal point. A light source device is constituted by the light source 30 and the lens 32. On the other hand, the light past either one of the partial convex lens parts is condensed onto an image plane 36 when any of the partial convex lens parts is selectively opened by an optical shutter in the element 14. Various optical elements are properly used as necessary between the light source 30 as well as the element 14 and the image plane 36. The device is thus made smaller is size and the durability is maintained.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光を偏向させるための光偏向装置の改良に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to improvements in optical deflection devices for deflecting light.

従来技術およびその問題点 レーザビームプリンタ、バーコードリーグ等の装置には
、光を所望の角度に偏向させるための光偏向装置が用い
られる。このような光偏向装置としては、ポリゴンミラ
ー、ホログラムスキャナ等が知られているが、いずれも
回転機構およびその駆動装置等の機械的可動部分を備え
たものであるため、装置が複雑かつ大型となり、また、
必ずしも十分な耐久性が得られるわけではなかった。
BACKGROUND OF THE INVENTION Devices such as laser beam printers and bar code leagues use optical deflection devices to deflect light to a desired angle. Polygon mirrors, hologram scanners, etc. are known as such optical deflection devices, but all of them are equipped with mechanically movable parts such as a rotation mechanism and its drive device, making the devices complicated and large. ,Also,
Sufficient durability was not always achieved.

問題点を解決するための手段 本発明は、以上のような事情を背景として為されたもの
であり、その要旨とするところは、(1)光軸を含む平
面と平行な面を境として分割された複数の部分凸レンズ
部から成り、その部分凸レンズ部の焦点が上記光軸と直
交する一方向へ順次ずらされている非球面凸レンズと、
(2)光をその非球面凸レンズに入射させる光源装置と
、(3)その非球面凸レンズの部分凸レンズ部に光を択
一的に通過させる光シャッタ手段と、(4)前記非球面
凸レンズに入射させる光の偏向角を音響光学効果あるい
は電気光学効果により予め変化させる固体光偏向素子と
を、含むことにある。
Means for Solving the Problems The present invention has been made against the background of the above-mentioned circumstances, and its gist is (1) division with a plane parallel to the plane containing the optical axis as the border; an aspherical convex lens consisting of a plurality of partially convex lens portions, the focal points of the partially convex lens portions being sequentially shifted in one direction perpendicular to the optical axis;
(2) a light source device that causes light to enter the aspherical convex lens; (3) a light shutter means that selectively allows light to pass through a partially convex lens portion of the aspherical convex lens; and (4) light that enters the aspherical convex lens. The object of the present invention is to include a solid-state optical deflection element that changes the deflection angle of the light to be deflected in advance by an acousto-optic effect or an electro-optic effect.

作用および発明の効果 このようにすれば、光シャッタ手段によって択一的に光
が通過させられる部分凸レンズ部の焦点は、光軸を含む
平面と平行な一方向へ順次ずらされているので、部分凸
レンズ部を透過した光は、その部分凸レンズ部に対応し
た異なる位置に集光させられる。この集光点は、部分凸
レンズ部のずれ寸法に対応したものであり、光シャッタ
手段によって光を透過させる部分凸レンズ部が選択され
ることにより、あたかも凸レンズがその光軸と直交する
方向へ移動させられた状態となり、その移動に伴って一
点を通って非球面凸レンズに照射される光が所望の角度
に偏向させられることになる。。
In this way, the focus of the partially convex lens portion through which light is selectively passed by the light shutter means is sequentially shifted in one direction parallel to the plane containing the optical axis, The light transmitted through the convex lens portion is focused at different positions corresponding to the partially convex lens portion. This focal point corresponds to the shift dimension of the partially convex lens section, and by selecting the partially convex lens section through which light is transmitted by the optical shutter means, it is as if the convex lens were moved in a direction perpendicular to its optical axis. As the lens moves, the light that passes through one point and is irradiated onto the aspherical convex lens is deflected to a desired angle. .

また、固体光偏向素子によって前記非球面凸レンズに入
射される光が予め偏向させられると、上記集光点が非球
面凸レンズへの入射光の偏向角によって更に広い範囲で
変化させられる。したがって、光を偏向させるための回
転機構やその駆動装置等の機械的可動部分が不要となる
ので、装置が小型となるとともに、十分な耐久性が得ら
れるのである。
Furthermore, when the light incident on the aspherical convex lens is deflected in advance by the solid-state optical deflection element, the focal point can be changed over a wider range depending on the deflection angle of the incident light on the aspherical convex lens. Therefore, mechanically movable parts such as a rotation mechanism for deflecting light and its drive device are not required, so that the device can be made smaller and have sufficient durability.

前記非球面凸レンズは、好適には、−面が平らな平凸レ
ンズ状に形成されており、前記光シャッタ手段は、その
非球面凸レンズの平面状の片面において設けられる。光
シャッタ手段は、液晶セルであってもよいし、電気光学
効果を有する材料にて構成された固体光シャッタ素子等
であっても良い。
The aspherical convex lens is preferably formed into a plano-convex lens shape with a flat negative surface, and the optical shutter means is provided on one of the planar surfaces of the aspherical convex lens. The optical shutter means may be a liquid crystal cell, or may be a solid state optical shutter element made of a material having an electro-optic effect.

また、前記非球面凸レンズは、好適には、仮ガラス片が
予め積層されることにより用意された素材を凸レンズ状
に球面研磨し、その後その板ガラス片を光軸と直角な一
方向へ順次ずらして互いに固着することにより構成され
る。あるいは、その非球面凸レンズは、−個のガラス素
材を凸レンズ状に研磨した後、その凸レンズの光軸を含
む平面に平行な平面を境として分割することにより、部
分凸レンズ部に相当する板ガラス片を複数作成し、その
板ガラス片を光軸に直角な方向へ順次ずらし互いに固着
することによっても構成される。
The aspherical convex lens is preferably made by polishing a material prepared by laminating temporary glass pieces in advance into a convex lens shape, and then sequentially shifting the plate glass pieces in one direction perpendicular to the optical axis. They are constructed by being fixed to each other. Alternatively, the aspherical convex lens can be made by polishing - pieces of glass material into a convex lens shape, and then dividing it along a plane parallel to the plane containing the optical axis of the convex lens, to obtain plate glass pieces corresponding to the partially convex lens part. It can also be constructed by creating a plurality of glass plates, sequentially shifting the glass pieces in a direction perpendicular to the optical axis, and fixing them to each other.

また、前記光源装置は、好適には、レーザ光を出力する
半導体レーザ素子を備えた単色光源と、その半導体レー
ザ素子から出力されたレーザ光を一点に集光させた後前
記非球面凸レンズへ送る集光レンズとを備えたものであ
り、また、この光源から非球面凸レンズに向かって照射
される光が通過する一点は、好適には、光軸方向におい
て非球面凸レンズからその焦点距離だけ離隔した点と焦
点距離の2倍だけ離隔した点との間に位置させられる。
Further, the light source device preferably includes a monochromatic light source including a semiconductor laser element that outputs laser light, and condenses the laser light output from the semiconductor laser element to one point, and then sends the laser light to the aspherical convex lens. The one point through which the light emitted from the light source toward the aspherical convex lens passes is preferably separated from the aspherical convex lens by its focal length in the optical axis direction. It is located between the point and a point separated by twice the focal length.

このようにすれば、部分凸レンズを通過した光の集光点
間の距離が部分凸レンズ間のずれ量よりも拡大される利
点がある。
This has the advantage that the distance between the convergence points of the light that has passed through the partially convex lenses is increased by more than the amount of shift between the partially convex lenses.

そして、前記固体光偏向素子は、好適には、上記光源装
置の単色光源と集光レンズとの間に設けられる。
The solid-state light deflection element is preferably provided between the monochromatic light source and the condenser lens of the light source device.

実施例・ 第1図は、レーザプリンタ等に用いられる光偏向装置を
示すものであって、位置固定の基台10上には非球面凸
レンズ16および光シャッタ20から成るレンズ型光偏
向素子14が固定されてい−る。第2図および第3図に
示すように、非球面凸レンズ16は、光軸を含みかつ可
動台12の移動方向に平行な平面、すなわち、第1図で
の水平な平面を境として凸レンズが複数個分割された複
数の部分凸レンズ部18a、18b、18c等から成り
、光シャッタ20は、それ等部分凸レンズ部18a、1
8b、18c等に対応して配設されたシャッタセグメン
ト22a、22b、22c等から成る。上記非球面凸レ
ンズ16は、たとえば第4図に示すようにガラス素材か
ら球面研磨された平凸レンズが第5図に示すようにその
先軸を含む平面と平行な平面を境として分割され、この
ような分割により得られた部分凸レンズ部18a、18
b、18c等を分割面の面方向であって光軸に直交する
一方向に向かって順次ずらした状態で互いに固着するこ
とにより得られる。また、非球面凸レンズ16は、仮ガ
ラス片24を多数積層することにより用意された第6図
の状態で、平凸レンズ状に研磨することにより前記第5
図に示す状態とし、このようにして得られた部分凸レン
ズ部18a、18b、18c等を第2図に示すように互
いに固着することによっても得られる。
Embodiment FIG. 1 shows an optical deflection device used in a laser printer or the like, in which a lens-type optical deflection element 14 consisting of an aspherical convex lens 16 and an optical shutter 20 is mounted on a fixed base 10. It is fixed. As shown in FIGS. 2 and 3, the aspherical convex lens 16 has a plurality of convex lenses with a plane that includes the optical axis and is parallel to the moving direction of the movable table 12, that is, a horizontal plane in FIG. The optical shutter 20 is composed of a plurality of segmented convex lens parts 18a, 18b, 18c, etc.
It consists of shutter segments 22a, 22b, 22c, etc. arranged corresponding to shutter segments 8b, 18c, etc. The aspheric convex lens 16 is, for example, a plano-convex lens made of a glass material with a polished spherical surface, as shown in FIG. Partially convex lens parts 18a, 18 obtained by dividing
b, 18c, etc. are fixed to each other in a state in which they are sequentially shifted toward one direction that is the plane direction of the dividing plane and perpendicular to the optical axis. Further, the aspheric convex lens 16 is prepared by laminating a large number of temporary glass pieces 24 in the state shown in FIG. 6, and is polished into a plano-convex lens shape.
It can also be obtained by fixing the partially convex lens portions 18a, 18b, 18c, etc. obtained in this manner to each other as shown in FIG. 2 in the state shown in the figure.

前記光シャッタ20のシャッタセグメント22a、22
b、22c等は部分凸レンズ部18a。
Shutter segments 22a, 22 of the optical shutter 20
b, 22c, etc. are partially convex lens portions 18a.

18b、18c等の平面状の一面にそれぞれ固着されて
いる。それ等シャッタセグメント22a、22b、22
c等は、それぞれ電界に応じて異なる光学的異方性を示
す電気光学材料等から成り、光軸と平行な方向において
その材料を挟む図示しない一対の透明電極を備えている
。その一対の透明電極に印加される電圧に従って電気光
学材料の光学的異方性が変化させられることにより、光
シャフタ作用が得られるようになっている。゛なお、本
実施例の光シャッタ20は上述のように多数のシャフタ
セグメント22a、22b、22c等から構成されてい
るが、電気光学効果を有する物質から成る一枚の基板の
片面全体に透明電極を設ける一方、他面に部分凸レンズ
部18a、18b、18c等に対応した多数の縞状の透
明電極を設けて構成しても良いし、前記光シャッタ20
に替えて、所定厚みに液晶が封入されかつその液晶を挟
むガラス板の内側に上記と同様の電極が形成された液晶
セルを光シャッタとして用いても良いのである。
They are each fixed to one flat surface such as 18b and 18c. Those shutter segments 22a, 22b, 22
The elements c and the like are each made of an electro-optical material that exhibits different optical anisotropy depending on the electric field, and are provided with a pair of transparent electrodes (not shown) that sandwich the material in a direction parallel to the optical axis. By changing the optical anisotropy of the electro-optic material in accordance with the voltage applied to the pair of transparent electrodes, an optical shatter effect can be obtained.゛Although the optical shutter 20 of this embodiment is composed of a large number of shutter segments 22a, 22b, 22c, etc. as described above, one substrate made of a substance having an electro-optic effect is transparent on the entire surface thereof. While the electrodes are provided, a large number of striped transparent electrodes corresponding to the partially convex lens portions 18a, 18b, 18c, etc. may be provided on the other surface.
Instead, a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed to a predetermined thickness and electrodes similar to those described above are formed on the inside of glass plates sandwiching the liquid crystal may be used as the optical shutter.

第1図に戻って、半導体レーザ素子等から成る位置固定
の単色光源30から発射されたレーザビームは、固体光
偏向素子を構成する基vi28を通過した後、集光レン
ズ32によって集光点34に収束させられ、その後再び
拡散して前記レンズ型光偏向素子14の前面に入射され
るようになっている。集光点34は、光軸方向において
非球面凸レンズ16からその焦点だけ離隔した点と、そ
の焦点の2倍だけ離隔した点との間に位置させられてい
る0本実施例では、上記単色光源3oおよび集光レンズ
32によって光源装置が構成されている。
Returning to FIG. 1, a laser beam emitted from a fixed monochromatic light source 30 made of a semiconductor laser element or the like passes through a group vi 28 constituting a solid-state optical deflection element, and then is passed through a condensing lens 32 at a condensing point 34. After that, the light is diffused again and is incident on the front surface of the lens-type light deflection element 14. The condensing point 34 is located between a point separated from the aspherical convex lens 16 by the focal point and a point separated by twice the focal point in the optical axis direction. 3o and the condenser lens 32 constitute a light source device.

レンズ型光偏向素子1.4においては、光シャッタ20
により、その部分凸レンズ部18a、18b、13cの
いずれかが択一的に開かれると、部分凸レンズ部18 
aSl 8 b、 18 c等のうちのいずれかのひと
つを通過した光がレーザプリンタのマスタードラム等か
ら成る画面36上に集光させられるようになっている。
In the lens type optical deflection element 1.4, the optical shutter 20
Therefore, when any one of the partially convex lens parts 18a, 18b, and 13c is selectively opened, the partially convex lens part 18
The light passing through any one of aSl 8 b, 18 c, etc. is focused on a screen 36 consisting of a master drum of a laser printer or the like.

なお、図示はしないが、単色光源30とレンズ型光偏向
素子14との間、およびレンズ型光偏向素子14と画面
36との間には必要に応じて種々の光学素子が適宜用い
られる。
Although not shown, various optical elements are appropriately used between the monochromatic light source 30 and the lens-type light deflection element 14, and between the lens-type light deflection element 14 and the screen 36, as necessary.

前記固体光偏向素子を構成する基板28は、たとえばL
 t N b Os結晶等の透光性および圧電効果を有
する物質からなる0、5mm厚程度のものであって、そ
の−面には先導波路が設けられている。
The substrate 28 constituting the solid-state optical deflection element is, for example, L
It is made of a material having translucency and piezoelectric effect, such as a tNbOs crystal, and has a thickness of about 0.5 mm, and a leading waveguide is provided on its -plane.

この先導波路は、基板28の他の部分よりも屈折率が大
きくされて厚み方向に光を閉じ込める特性により光が好
適に導かれるようになっており、たとえば基板28の表
面からTi  (チタン)を拡散させることにより数μ
m程度の比較的薄い層状に形成されている。そして、第
7図に示すように、基板28の入射側の端面38から入
射したレーザビーム40は上記光導波路内を導かれる過
程で、光収束部42において平行光に収束させられかつ
光偏向部44において音響光学効果により偏向させられ
るとともに、他方の端面から射出されるようになってい
る。
This leading waveguide has a larger refractive index than other parts of the substrate 28 and has a characteristic of confining light in the thickness direction, so that light can be guided appropriately. By diffusing the
It is formed into a relatively thin layer of about 300 m. As shown in FIG. 7, the laser beam 40 incident from the end surface 38 on the incident side of the substrate 28 is converged into parallel light at the light converging section 42 while being guided through the optical waveguide, and is converged into parallel light at the light deflecting section 42. 44, it is deflected by the acousto-optic effect and is emitted from the other end face.

すなわち、光収束部42は、基板28の面方向かつ前記
レーザビーム40の光軸L0に直角な方向においてその
光軸り、に近づく程拡散濃度が高くなるようにTiのよ
うな拡散材料が拡散させられることにより、先導波路に
おいて光軸L0に近づく程屈折率が高くされて凸レンズ
機能が設けられたものである。光偏向部44は、その一
端に設けられた一対の櫛型電極46.48によって励振
された弾性表面波(超音波)50により、光導波路内に
おいて前記レーザビームの光軸L0に交差する方向に周
期的な屈折率変化が形成され、ここを通過するレーザビ
ーム40がブラッグ回折により光軸り、へ回折されるよ
うになっている。すなわち、光の波長をλ、光導波路の
屈折率をn、弾性表面波500波長を八とすると、ブラ
ッグ回折による回折角2θ、は次式(1)に従ワて得ら
れる。
That is, in the light converging section 42, a diffusing material such as Ti is diffused such that the diffusion concentration increases as it approaches the optical axis L0 of the laser beam 40 in the plane direction of the substrate 28 and in the direction perpendicular to the optical axis L0 of the laser beam 40. As a result, the refractive index of the leading waveguide increases as it approaches the optical axis L0, thereby providing a convex lens function. The optical deflection section 44 uses a surface acoustic wave (ultrasonic wave) 50 excited by a pair of comb-shaped electrodes 46. A periodic refractive index change is formed, and the laser beam 40 passing through this is diffracted along the optical axis by Bragg diffraction. That is, assuming that the wavelength of light is λ, the refractive index of the optical waveguide is n, and the wavelength of 500 surface acoustic waves is 8, the diffraction angle 2θ due to Bragg diffraction can be obtained according to the following equation (1).

2sinθ、wλ/nA       −・ ・(1)
そして、櫛型電極46.48に供給される電圧の周波数
が変更操作されるに伴って弾性表面波50の周波数がΔ
fだけ変化させられると、次式(2)にしたがってレー
ザビーム40が偏向角度Δθ。
2 sin θ, wλ/nA −・・(1)
As the frequency of the voltage supplied to the comb-shaped electrodes 46 and 48 is changed, the frequency of the surface acoustic wave 50 changes by Δ
When f is changed, the laser beam 40 is deflected at a deflection angle Δθ according to the following equation (2).

だけ変化させられるのである。なお、弾性表面波50は
実際には目視出来ないが理解を容易とするために図示さ
れている。本実施例では基板28が圧電素子としての機
能を有するL i N b Oxであるため、櫛型電極
46.48間への電圧印加により弾性表面波50が発生
させられるが、PZTやZnO等の超音波トランジュー
サ等が基板28の側面に取り付けられても良い。
Only that can be changed. Note that although the surface acoustic waves 50 cannot actually be seen with the naked eye, they are shown for ease of understanding. In this embodiment, since the substrate 28 is made of L i N b Ox having a function as a piezoelectric element, surface acoustic waves 50 are generated by applying a voltage between the comb-shaped electrodes 46 and 48. An ultrasonic transducer or the like may be attached to the side of the substrate 28.

2Δθ、−λ・Δf / v   ・・・J・(2)但
し、■は弾性表面波の伝播速度である。
2Δθ, -λ・Δf/v...J・(2) However, ■ is the propagation speed of the surface acoustic wave.

以下、本実施例の作用効果を説明する。The effects of this embodiment will be explained below.

レンズ型光偏向素子14においては、前述のように、単
色光源30から基板28および集光レンズ32を通過し
たレーザビーム40が光シャッタ20によって透過が許
容されたひとつの部分凸レンズ部を通して画面36上の
一点に集光させられるが、第8図に示すように、このと
きの部分凸レンズ部をたとえば18f、画面36上の集
光点をStとする。次に、他Φ部分凸しンズ部たとえば
18gが光シャッタ20によ、って開かれたとき、その
部分凸レンズ部18gを通過したレーザビームが、画面
36上のS1点に集光させられるとする。このような2
つの集光点StおよびSgは、第8図の実線で示す部分
凸レンズ部18fが一点鎖線に示す部分凸レンズ部18
gの位置まで光軸と直角な方向に移動させられたのと同
様となり、レーザビームが偏向される。特に、集光点3
4が、非球面凸しンズエ6の光軸方向において、その焦
点Fと焦点距離の2倍に相当する点F!との間に位置さ
せられているため、集光点SfとS、との間隔は部分凸
レンズ部18fと18gとのずれ量よりも大きく、集光
点の移動距離が大きく増幅される。
In the lens-type light deflection element 14, as described above, the laser beam 40 from the monochromatic light source 30, which has passed through the substrate 28 and the condensing lens 32, is directed onto the screen 36 through one partially convex lens portion whose transmission is allowed by the optical shutter 20. As shown in FIG. 8, the partially convex lens portion at this time is, for example, 18f, and the condensing point on the screen 36 is St. Next, when the other Φ partially convex lens portion, for example 18g, is opened by the optical shutter 20, the laser beam that has passed through the partially convex lens portion 18g is focused on point S1 on the screen 36. do. 2 like this
The two condensing points St and Sg are located at the partially convex lens portion 18f indicated by the solid line in FIG.
The result is the same as when the laser beam is moved in a direction perpendicular to the optical axis to the position g, and the laser beam is deflected. In particular, the focal point 3
4 is a point F! corresponding to twice the focal length of the aspherical convex lens 6 in the optical axis direction thereof. Since the distance between the condensing points Sf and S is larger than the amount of deviation between the partially convex lens parts 18f and 18g, the moving distance of the condensing point is greatly amplified.

以上の状態において、前記櫛型電極46.4日に供給さ
れる電圧の周波数がたとえば20段階程度に変化させら
れると、その周波数の変化段階に応じて、非球面凸レン
ズ16の前面に入射する前のレーザビーム40が基板2
8内において前記(2)式に従って偏向させられるので
、ビーム40の集光点は、画面36上において変化させ
られる。たとえば、上記櫛型電極18fが光シャッタ2
0によって開かれている場合においては、ビーム32の
集光点は櫛型電極46.48に対する供給電圧の周波数
に応じて、前記集光点Sf乃至S9点間の間隔内におい
て位置決めされるのである。そして、このような櫛型電
極46.48に対する供給電圧の周波数変化とシャッタ
セグメント22a122b、22c等に対する印加電圧
を制御することにより、画面36上において破線で示さ
れる領域内のいずれかの位置にレーザビームが集光させ
られる一方、画面36を上下方向へ送る制御を併せて行
うことにより所望の文字等を描(ことができるのである
In the above state, when the frequency of the voltage supplied to the comb-shaped electrode 46.4 is changed, for example, in about 20 steps, the voltage before it enters the front surface of the aspherical convex lens 16 changes depending on the step of the frequency change. The laser beam 40 of
Since the beam 40 is deflected in accordance with the equation (2) above, the focal point of the beam 40 is changed on the screen 36. For example, the comb-shaped electrode 18f may be connected to the optical shutter 2.
0, the focal point of the beam 32 is positioned within the interval between the focal points Sf to S9, depending on the frequency of the voltage supplied to the comb electrodes 46,48. . By controlling the frequency change of the voltage supplied to the comb-shaped electrodes 46, 48 and the voltage applied to the shutter segments 22a, 122b, 22c, etc., the laser beam is placed at any position within the area indicated by the broken line on the screen 36. While the beam is condensed, desired characters, etc. can be drawn by controlling the screen 36 to be sent up and down.

このように、本実施例によれば、レンズ型光偏向素子1
4が光軸と直交する一方向に順次ずらされた部分凸レン
ズ部18a、18b、18c等から成る非球面凸レンズ
16と、部分凸レンズ部18as 18118c等を択
一的に開く光シャッタ20とから構成されており、また
、上記非球面凸レンズ16の入射光を予め偏向させる固
体光偏向素子は櫛型電極46.48を備えた基板28か
ら構成されているので、レーザビーム40の偏向に関し
て、可動部分がなく小型となるとともに、極めて高い信
顛性が得られるのである。すなわち、ポリゴンミラーや
ホログラムスキャナを用いる従来の場合に比較して、回
転機構および駆動装置等が不要となり、装置が小型かつ
簡単となるとともに耐久性が向上するのである。
As described above, according to this embodiment, the lens-type optical deflection element 1
4 is composed of an aspherical convex lens 16 consisting of partially convex lens parts 18a, 18b, 18c, etc., which are sequentially shifted in one direction perpendicular to the optical axis, and an optical shutter 20 that selectively opens the partially convex lens parts 18as 18118c, etc. In addition, since the solid-state optical deflection element for predetermining the incident light of the aspherical convex lens 16 is composed of the substrate 28 provided with the comb-shaped electrodes 46 and 48, the movable part is fixed with respect to the deflection of the laser beam 40. This makes it possible to achieve an extremely high level of reliability as well as a smaller size. That is, compared to the conventional case using a polygon mirror or a hologram scanner, there is no need for a rotation mechanism, a driving device, etc., and the device becomes smaller and simpler, and its durability is improved.

また、直列に配設された二つの偏向素子による光の偏向
作用によって光の集光位置が変化され得るので、より広
い範囲での光の集光点の移動が可能となるのである。
Furthermore, since the light convergence position can be changed by the light deflection action of the two deflection elements arranged in series, it is possible to move the light convergence point over a wider range.

なお、上記固体光偏向素子は、第9図および第10図に
示す基板64から構成されたものであっても良い。すな
わち、基板64は電気光学効果を有する材料から構成さ
れたものであって、その端面において固定された半導体
レーザ素子66から発射されたレーザビームは光取束部
68において平行光線とされた後、光偏向部70におい
て偏向させて他方の端面から射出されるようになってい
る。上記光取束部68は前記光取束部42と同様のもの
であって拡散により凸レンズ機能を有する屈折率分布が
形成されている。上記光偏向部70は光軸L2を挟んで
位置する一対の電極72.74とそれら電極72.74
間において光軸L2と斜交する電極76とから構成され
ており、その偏向作用は先導波路78を構成する材料が
電界に応じて屈折率を変化させる作用を利用するもので
ある。電極72.74と電極76との間に電−圧を印加
すると光偏向部70のA−A、B−B、C−C線上にお
ける先導波路78内の電界Eおよび屈折率変化Δnはそ
れぞれ第11図、第12図、および第13図に示す如く
と卒る。したがって、上記光軸L2に沿って進むレーザ
ビームは光束の各部で経験する屈折率が異な−って上記
屈折率変化Δnの大きさに従って偏向させられるので、
電極72.74と電極76との間に印加する電圧を時間
的に変化させることによりレーザビームの偏向角が変化
させられるのである。なお、80はSiO□等の薄膜で
あって、光が光導波峰78内を効率良く伝播するように
設けられた緩衝層である。
Note that the solid-state optical deflection element may be constructed from a substrate 64 shown in FIGS. 9 and 10. That is, the substrate 64 is made of a material having an electro-optic effect, and the laser beam emitted from the semiconductor laser element 66 fixed at the end face is converted into a parallel beam at the light collecting section 68, and then The light is deflected by the light deflecting section 70 and is emitted from the other end face. The light collecting section 68 is similar to the light collecting section 42, and has a refractive index distribution having a convex lens function due to diffusion. The optical deflection unit 70 includes a pair of electrodes 72.74 located on both sides of the optical axis L2, and the electrodes 72.74.
In between, the electrode 76 obliquely intersects the optical axis L2, and its deflection effect utilizes the effect of the material constituting the leading waveguide 78 changing its refractive index in accordance with the electric field. When a voltage is applied between the electrodes 72 and 74 and the electrode 76, the electric field E and the refractive index change Δn in the leading waveguide 78 on the A-A, B-B, and C-C lines of the optical deflection section 70 are respectively The process is completed as shown in FIGS. 11, 12, and 13. Therefore, the laser beam traveling along the optical axis L2 experiences a different refractive index in each part of the light beam, and is deflected according to the magnitude of the refractive index change Δn.
By temporally changing the voltage applied between the electrodes 72, 74 and 76, the deflection angle of the laser beam can be changed. Note that 80 is a thin film of SiO□ or the like, and is a buffer layer provided so that light propagates efficiently within the optical waveguide peak 78.

また、第14図および第15図に示すように、前記非球
面凸レンズ16はガラス素材に研磨加工することにより
一体に形成されてもよい。また、第16図に示すように
、レンズ型光偏向素子14は非球面凸レンズ82から構
成されても良い、この非球面凸レンズ82は、前述のよ
うに、光軸と直交する一方向に互いに順次ずらされた部
分凸レンズ部84a、84b、84c等から成るが、部
分凸レンズ部84a、84b、84c等自体が電気光学
効果を有する物質から構成されるとともに、その両面に
図示しない透明電極が個々に設けられており、部分凸レ
ンズ部84a、84b、84c等自体がシャッタセグメ
ントを兼ねている。
Further, as shown in FIGS. 14 and 15, the aspherical convex lens 16 may be integrally formed by polishing a glass material. Further, as shown in FIG. 16, the lens-type optical deflection element 14 may be composed of an aspherical convex lens 82. As described above, this aspherical convex lens 82 is arranged one after another in one direction orthogonal to the optical axis. It consists of shifted partially convex lens parts 84a, 84b, 84c, etc., but the partially convex lens parts 84a, 84b, 84c, etc. themselves are made of a material having an electro-optic effect, and transparent electrodes (not shown) are individually provided on both surfaces thereof. The partially convex lens portions 84a, 84b, 84c, etc. themselves also serve as shutter segments.

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり
、本発明はその精神を逸脱しない範囲において種々変更
が加えられ得るものである。
The above-mentioned embodiment is merely one embodiment of the present invention, and various modifications may be made to the present invention without departing from the spirit thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の光偏向装置を説明する斜視
図である。第2図は第1図の装置内に設けられたレンズ
型光偏向素子の一部を構成する非球面凸レンズの正面図
である。第3図は第1図のレンズ型光偏向素子の側面図
である。第4図、第5図および第6図は、第2図の非球
面凸レンズの製造工程をそれぞれ説明する図である。第
7図は第1図の装置内に設けられた固体光偏向素子を説
明する図である。第8図は第1図のレンズ型光偏向素子
の光偏向作用を説明する図である。第9図および第10
図は本発明の他の実施例における固体光偏向素子を示す
平面図および側面図である。 第11図、第12図、および第13図は、第9図の光偏
向部のA−A、B−B、C−C線上における電界および
屈折率変化をそれぞれ示す図である。 第14図および第15図は本発明の他の実施例における
レンズ型光偏向素子を示す第2図および第3図に相当す
る図である。第16図は本発明の他の実施例におけるレ
ンズ型光偏向素子を示す側面図である。 16.82:非球面凸レンズ 20;光シャンク(シャッタ手段) 28.64:基板(固体光偏向手段) 出願人  ブラザー工業株式会社 第2図    第3rIA ゝ°′″   、5□ 第681 第7@ 第8図
FIG. 1 is a perspective view illustrating an optical deflection device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of an aspherical convex lens that constitutes a part of the lens-type optical deflection element provided in the apparatus of FIG. 1. FIG. 3 is a side view of the lens-type optical deflection element shown in FIG. 1. FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 are diagrams each explaining the manufacturing process of the aspherical convex lens of FIG. 2. FIG. 7 is a diagram illustrating a solid-state optical deflection element provided in the apparatus of FIG. 1. FIG. 8 is a diagram illustrating the light deflection effect of the lens-type light deflection element shown in FIG. 1. Figures 9 and 10
The figures are a plan view and a side view showing a solid-state optical deflection element in another embodiment of the present invention. 11, 12, and 13 are diagrams showing the electric field and refractive index changes on the lines AA, BB, and CC of the optical deflection section in FIG. 9, respectively. FIGS. 14 and 15 are views corresponding to FIGS. 2 and 3 showing a lens-type optical deflection element in another embodiment of the present invention. FIG. 16 is a side view showing a lens-type optical deflection element in another embodiment of the present invention. 16.82: Aspherical convex lens 20; Optical shank (shutter means) 28.64: Substrate (solid light deflection means) Applicant Brother Industries, Ltd. Figure 2 Figure 3rIA ゝ°''', 5□ No. 681 No. 7 @ No. Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光軸を含む平面に平行な面を境として分割された複数の
部分凸レンズ部から成り、該部分凸レンズ部の焦点が上
記平面と平行な一方向へ順次ずらされている非球面凸レ
ンズと、 光をその非球面凸レンズに入射させる光源装置と、 前記非球面凸レンズの部分凸レンズ部に光を択一的に通
過させる光シャッタ手段と、 前記非球面凸レンズに入射させる光の偏向角を音響光学
効果あるいは電気光学効果により予め変化させる固体光
偏向素子と を、含むことを特徴とする光偏向装置。
[Claims] A non-convex lens consisting of a plurality of partially convex lens sections divided along a plane parallel to a plane containing the optical axis, the focal point of the partially convex lens sections being sequentially shifted in one direction parallel to the plane. a spherical convex lens; a light source device that causes light to enter the aspherical convex lens; a light shutter means that selectively allows light to pass through a partially convex lens portion of the aspherical convex lens; and a deflection angle of the light that is incident on the aspherical convex lens. 1. An optical deflection device comprising: a solid-state optical deflection element that changes in advance by an acousto-optic effect or an electro-optic effect.
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