JPS63175833A

JPS63175833A - 光偏向装置

Info

Publication number: JPS63175833A
Application number: JP62006027A
Authority: JP
Inventors: Koji Kobayashi; 幸治小林
Original assignee: Kowa Co Ltd
Current assignee: Kowa Co Ltd
Priority date: 1987-01-16
Filing date: 1987-01-16
Publication date: 1988-07-20
Also published as: US4872746A

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】［産業上の利用分野１本発明は光偏向装置、特に音響光学素子を用いて所定光
源の光を偏向させる光偏向装置に関するものである。

［従来の技術］レーザー走査型顕微鏡、レーザー走査型録画装置などに
おいて光偏向手段として１回転ミラーや音響光学素子を
用いる構成が知られている。特に音響光学素子による偏
向装置は機械的に動く部分がなく安定・長寿命で高い偏
向周波数が実現可能という利点がある。

音響光学素子を用いた光偏向装置は、第６図に示すよう
に構成されている。第６図において、レーザー光源など
により発生した光は符号２のように音響光学素子１に入
射され、音響光学素子ｌにより偏向される６図において
、アパーチャ５は１次回折光のみを取り出すためのもの
である。

このような構成では、電圧制御発振器６により広帯域電
力増幅器８を介して駆動される音響光学素子１に加える
高周波駆動信号の周波数：ｆを変えることによって入射
光（主にレーザー光が用いられる）から分離した１次回
折光の角度：θを変化させることができる。

ところが入射光に対する１次回折光の強度（偏向効率）
は、素子の性質上、駆動周波数：ｆに対して一定とはな
らず、偏向角二〇によって光の強弱が生じるという問題
がある。

第７図に駆動周波数に対応した偏向効率の特性の一例を
示す。第７図の特性は、中高域、中低域にそれぞれピー
クを有するものとなっている。

［発明が解決しようとする問題点］この問題に鑑みて、偏向効率は素子の駆動信号の信号強
度に概略的に比例するという特性を利用して、第７図に
示したような素子の偏向効率の逆特性に近似した波形を
アナログ的な関数発生回路で生成し、その信号によって
素子の駆動信号を振幅変調することにより、偏向効率の
不均一性を駆動電力の変化で打ち消すという技術が知ら
れている。

しかし、偏向効率の特性には、音響光学素子自体の特性
のみならず、駆動回路全体の周波数特性及び振幅変調回
路の線形特性などが影響する。したがって、これらの回
路の全特性を考慮した上で、完全な逆特性波形をアナロ
グ的な関数発生回路により生成することは極めて困難で
ある。

また、偏向効率は素子に入射する光の波長、光の入射角
度、偏向周波数などによっても変化し、従来方式ではこ
れらの諸条件が変った場合の対応も容易ではなかった。

したがって、音響光学素子を用いた光偏向装置を画像の
入出力、例えばレーザー走査型ｗＪ微鏡、レーザー走査
型録画装置などのために用いた場合、従来ではどうして
も素子による偏向方向に対して補正しきれない光の強弱
が残り、高品位な画像が得られないという問題があった
。

［問題点を解決するための手段］以上の問題点を解決するために、本発明においては音響
光学素子を用いて所定光源の光を偏向させる光偏向装置
において、前記音響光学素子を駆動する手段と、この駆
動手段による音響光学素子駆動信号を振幅変調する手段
と、この振幅変調手段の音響光学素子駆動周波数に応じ
た変調条件を格納した、記憶手段を設け、前記音響光学
素子を駆動する場合、前記記憶手段に格納した変調条件
を用いて音響光学素子の駆動信号を変調し、音響光学素
子の光偏向効率が駆動周波数によらず一定になるように
制御する構成を採用した。

［作用］以上の構成によれば、音響光学素子駆動系の特性まで含
めて考慮した偏向効率補正を達成する振幅変調条件を前
記記憶手段に格納しておくことにより光偏向効率を素子
駆動周波数に応じて補正でき、駆動周波数にかかわらず
出力光の強弱を一定にできる。

［実施例］以下、本発明の実施例を第１図〜第５図を参照して詳細
に説明する。

第１図は本発明による光偏向装置の実施例の一例である
。第１図において符号１は音響光学素子、符号２は入射
光、符号３は偏向されずに直進するθ次光、符号４は素
子ｌによって偏向された１次回折光、符号５は０次光を
遮断して１次回折光のみを利用するためのアパーチャで
ある。

音響光学素子ｌには、電圧制御発振器６で生成した高周
波信号が平衡変調器７及び広帯域電力増幅器８を通して
加えられる。

電圧制御発振器（ＶＣＯ）６の出力周波数は、信号発生
器９から入力端子に加えられる制御電圧値に応じて制御
される。したがって、制御電圧を変えることによって出
力周波数、すなわち素子を駆動する信号周波数を変化さ
せ、光の偏向角が制御される。

本実施例では、第７図に示したような偏向効率特性を補
正するために平衡変調器７が設けられている。　従来で
は、前述のように平衡変調器７の変調条件をアナログ的
な関数発生器により制御していたが、本実施例では平衡
変調器７の変調条件をディジタルデータとしてメモリー
１０にあらかじめ用意し、メモリー１０に記憶されたデ
ータに基づき変調を行なわせる。

すなわち、平衡変調器７にはメモリー１０に書き込まれ
たディジタルデータをＤ／Ａ変換器１１に通し、得られ
た補正信号で平衡変調器７を制御することにより、素子
の駆動信号の振幅変調が行なわれる。

メモリー１０には素子自体の偏向効率特性及び駆動回路
系の周波数特性、変調器７の線形特性などを考慮し、そ
れら全ての特性を総合して、最終的に、第２図のように
偏向効率が駆動周波数によらず完全に一定となるような
補正データを書き込んでおく。

メモリーｌＯの記憶データに基づいて生成される平衡変
調器７の周波数に対応した振幅制御特性は第１図内に符
号ＣＣで示されるように、音響光学素子ｌ、および駆動
系による特性の逆特性となる（ここでは時間ｔとともに
駆動周波数を上昇させた場合の特性を示している。）。

メモリー１０及びＤ／Ａ変換器１１には偏向動作に同期
して補正信号が得られるように、マイクロコンピュータ
や論理回路を用いて構成した制御回路１２によって得ら
れるアドレス信号及びクロック信号が加えられる。制御
回路１２の制御によるデータ読みだしタイミングは信号
発生″３９からの同期信号によって制御される。

以上の構成において、信号発生器９により電圧制御発振
器６を制御し、偏向条件に基づき所望の音響光学素子駆
動周波数を発生変化させると、これに同期して制御回路
１２を介してメモリーｌＯから変調データが読み出され
、Ｄ／Ａ変換器１１によりアナログデータに変換されて
平衡変調器７に入力される。平衡変調器７は音響光学素
子１および駆動系による偏向効率特性に応じて符号ＣＣ
のような逆特性で制御され、最終的に第２図のように駆
動周波数にかかわらず偏向効率が一定となる特性を得る
ことができる。

以上のａ成によれば、平衡変調器７の変調条件データは
ディジタルデータとしてメモリー１０に格納されるので
、容易に駆動系の特性などを考慮した上で所望の補正条
件を達成する逆特性データを生成することができる。ま
た、光の波長、入射角度、偏向周波数などに変更が生じ
て偏向効率特性が変っても、変調条件データの手直しが
非常に容易であり、アナログ関数発生回路による補正信
号発生のように、ある部分の特性を変更する場合に他の
部分の特性を犠牲にしなければならないというような不
都合がなく、所望の部分特性のみを所望に変更すること
ができる。

第３図は、本発明の異なる実施例を示したものである。

第３図では上述の実施例と同一ないし相当する部材には
同一符号を付しである。

第３図の構成は、アナログ的な補正と、上記のようなデ
ィジタルデータに基づく補正を併用したものである。

音響光学素子ｌには第１図の場合と同様に、電圧制御発
振器６で生成した高周波信号が２つの平衡変調器７１．
７２と広帯域電力増幅器８を通して加えられる。

第１の平衡変調器７１にはアナログ回路により構成した
関数発生器１３で生成した偏向効率の不均一性を概略的
に補正するための信号が与えられ、駆動信号の振幅変調
が行なわれる。

先に示した第７図のような偏向効率の逆特性は、例えば
４次関数として近似できるから、関数発生器１３は演算
増幅器などによる関数合成により、制御電圧波形から高
次の関数波形を生成するように構成される。平衡変調器
７１の制御特性は符号ＣＣ’で示されている。

本実施例では、さらに、後段の第２の平衡変調器７２で
偏向効率の不均一性を更に完全に補正すべく、メモリー
ｌＯのデータをＤ／Ａ変換器１１によりＤ／Ａ変換して
得られる補正信号によって振幅変調を行なう、平衡変調
器７２の制御特性は符号ＣＣ”により示されている。

メモリー１０には素子自体の特性と駆動回路系の諸特性
を総合した結果として、偏向効率が駆動周波数によらず
均一となるようにデータが書き込まれている。

第４図は、第３図に基づいた構成の違いによる偏向効率
特性の違いを示したもので、Ａは平衡変調器７１．７２
による補正動作を行なわなかった場合（第６図の構成）
の特性であり、Ｂは関数発生器１３と１つの平衡変調器
７１士による補正のみを行なった場合に得られる特性、
そしてＣは２つの変調器７１．７２による二重の補正を
行なつた場合に得られる特性である。

第１図と第３図を比較した場合、構成は第３図の方が複
雑であるが、必要とするメモリーの容量は第３図の方が
少なくて済む、また、第３図の構成では平衡変調器７２
による振幅変調の変調度は、変調器７１による変調度よ
りも小さくて済むから、変調器７２の変調特性は完全に
線形であるとして、メモリーのデータを書き込むことが
できる。

従って、第３図のメモリーｌＯにデータを書き込むため
に第５図のような構成が可能となる。

第５図では、関数発生器１３と第１の平衡変調器７１に
よる補正のみを行なって音響光学素子ｌを駆動し、それ
によって偏向された１次回折光の一部をビームスブ亮亭
リッター１４によって分離し、レンズ１５によって受光
素子１６の受光面上に集める。

この場合、受光素子１６からの信号は偏向効率特性の不
均一性が概略的に補正された第４図のＢのような波形と
して得られる。したがって、それを反転増幅器１７を通
して波形を反転し、Ａ／ＤＷ換器１８でディジタルデー
タに変換してメモリー１０に書き込めば、それが不均一
性を完全に均一にすべく設定された補正データとなる。

このような構成によれば、たとえば光の波長を変更して
偏向効率の特性がわずかに変ったような場合でも、メモ
リーに書き込まれた補正データの書換えは極めて容易に
行なうことができる。

［発明の効果］以上の説明から朗らかなように、本発明によれば、音響
光学素子を用いて所定光源の光を偏向させる光偏向装置
において、前記音響光学素子を駆動する手段と、この駆
動手段による音響光学素子部ｅ信号を振幅変調する手段
と、この振幅変調手段の音響光学素子駆動周波数に応じ
た変調条件を格納した記憶手段を設け、前記音響光学素
子を駆動する場合、前記記憶手段に格納した変調条件を
用いて音響光学素子の駆動信号を変調し、音響光学素子
の光偏向効率が駆動周波数によらず一定になるように制
御する構成を採用しているので、音響光学素子、あるい
はその駆動系がどのような特性を有していても、音響光
学素子の駆動周波数にかかわらず均一な光偏向効率特性
を容易に得ることができ、また光の波長、入射角度、偏
向周波数などの諸条件に変更が生じた場合でも簡単に対
応できるという優れた効果がある。したがって１本発明
の光偏向装置は、レーザー走査型顕微鏡、レーザー走査
型録画装置などに用いた場合、偏向

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した光偏向装置の構成の一例を示
したブロック図、第２図は第１図の構成における光偏向
効率の補正特性を示した線図、第３図は本発明を採用し
た光偏向装置の異なる構成を示したブロック図、第４図
は第３図の構成における補正特性を示した線図、ｗＳ５
図は偏向効率補正データを作成するための構成を示した
ブロック図、第６図は従来の光偏向装置の構成を示した
ブロック図、第７図は不均一な偏向効率特性を示した線
図である。ｌ・・・音響光学素子　６・・・電圧制御発振器７．７
１．７２・・・平衡変調器８・・・広帯域電力増幅器９・・・信号発生器　　１０・・・メモリー１１・・・
Ｄ／Ａ変換器　　１２・・・制御回路１４・・・ビーム
スプリッタ１５・・・レンズ　１６・・・受光素子１７・・・反転
増幅器　１８・・・Ａ／Ｄ変換器：　」（偏４制御Ｏ）み知ｌｉｔ壕教ｆ（（＆？１冑、０）オ４曙゛Ｊヨ％１トリ＝σ［［ｉ２］第４図第５図 −〇堤Ｓ↓← （べ鋤璽）

Claims

【特許請求の範囲】

音響光学素子を用いて所定光源の光を偏向させる光偏向
装置において、前記音響光学素子を駆動する手段と、こ
の駆動手段による音響光学素子駆動信号を振幅変調する
手段と、この振幅変調手段の音響光学素子駆動周波数に
応じた変調条件を格納した記憶手段を設け、前記音響光
学素子を駆動する場合、前記記憶手段に格納した変調条
件を用いて音響光学素子の駆動信号を変調し、音響光学
素子の光偏向効率が駆動周波数によらず一定になるよう
に制御することを特徴とする光偏向装置。