JPS63501449A - 電気−光学変調器の回路 - 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、感光性表面における光の強度を変えるために電気−光学変調器の電極 間への電圧を供給する回路に関するものである。

背景技術 電気−光学材料は、その内部に設定された電界の強さに従って、その光学特性を 変化する。これらの材料は、電気的にコントロール出来る”電気−光学変調器” となる可能性を持っている。この開示では、術語”変調器”は、供給された電気 信号に応答して光の強さを変化するデバイスを含んでいる。゛電気−光学変調器 ”は、平面偏向（直線）光を受け、設定された電界に応答して、その光の偏光状 態を変化させる電気光学材料から収るメンバを含んでいる。検光子は、メンバか らの光を受け、偏光平面が変化しない（ｌｉｉ界の設定がない）光はブロックす るが、一方何光平面が電界の存在で変化された光は、それを通過させる。電気− 光学メンバの中の電界の変化によって検光子を通過する光が変調される。

変調器に使われる電気−光材料の一つの例は、ランタンでドーピングされたチタ ン・ジルコン酸・鉛（ＰＬＺＴ）　−？Ｊ　ル。

ＰＬＺＴは、好ましい電気−光材料の一つではあるが、当業者には明らかなよう に、他の電気−光材料もまた、光の偏光変化に使われる。

電界の設定なしでは、ＰＬＺＴのちる組成のものは光学的に等方性であシ、一方 、他のものは静的な複屈折性を示す。いずれの場合においても、電極間に電圧が 供給され、ＰＬＺＴで作られたメンバを通して電界が設定された場合に、ＰＬＺ Ｔの結晶構造は変化する。この結晶構造の変化は、複屈折性に変化をもたらす。

この結果、光学軸は電界線に平行に並ぶように形成される。

この光学軸は一つの方向でちって、単なる一つの線ではない。

供給された電圧は電界を作る。この電界の強さは光の偏光が回転するように働く 。このように、変調器を通過する光の強さは、供給電圧の関数である。

このよりなＰＬＺＴ電気−光学変調器には問題が存在する。出力光の変化が、電 極間に供給される電圧が一定であっても起こる。また、ある与えられた電圧にお ける光の強さは、しばしば、電圧を増大、または減少してその電圧レベルに持っ て来たかによって決まる。これはヒステリシス効果として知られる。

電極に供給する電圧（’Ｖａｐｐ１１ｅｄ）は、希望するグレー・スケールを達 成するために、比較的広い電圧レンジを持ったものでちるべきである。この電圧 レンジの高限は数１００ボルトのオーダーになるので大電流容量の高価な電源が 必要となるであろう。もう一つの重要な考慮は、Ｖａｐｐｌｉｅ４に現れる歪み を減らすために、適当なバンド幅を持った回路を用意することである。

発明の開示 本発明の目的は、高質画像を得る露光のために、適当なバンド幅を持ちながら、 余分な電流を消費しない、電気−光学変調器の電極間への供給電圧を調整するた めの回路を提供することである。

この目的は、電気−光学変調器の電極間への供給電圧を調整する、入力電圧信号 に応答し、その供給電圧によシ設定された電界を変化させる、次の特徴を持った 回路によって達成される＝ａ）　ＤＣ電位源； ｂ）電圧コントロール用の可変抵抗器ＲＤＳ　１及びＲＤＳ２として各々動作す る第１及び第２　ＦＥＴであって、これら第１及び第２ＦＥＥＴはＲＤＳ　１及 びＲＤＳ２がＤＣ電位に対して直列接続となるようにＤＣ電源に接続されること ； Ｃ）電気−光学変調器の電極は各々第１　ＦＥＴのドレイン電極とソース電極に 接続され、このため電気−光学変調器が、ＲＤＳ　１に並列に接続されるとと； ｄ）第１及び第２　ＦＥＴに結合され、入力電圧がＲＤＳＩ及びＲＤＳ２の抵抗 値を逆方向に変化させるように応答し、それによシミ気−光学変調器の電極間へ の供給電圧を変えるようにするコントロール装置。

この回路は、第１図に示したような、３つに別れた光変調チャンネルを含むカラ ー画像装置での使用に特に適当である。

本発明の一つの特徴は、この回路でＲＤｓｌ及びＲＤＳ２の値を変化しそれによ り　ＶａｐｐＨ，ｅｄ中に歪みを生じない、適切な信号バンド幅を提供すること である。

本発明の池の一つの特徴は、抵抗ＲＤＳＩは入力電圧が低いときは低レベルにあ り、そのため、電極間に供給された電圧を早く消費することである。この性質は 、詳細説明において述べられるように、露光の間に有効に使われる。

図面の簡単な説明 第１図はカラー画像装置の概略図であシ；第２図は第１図の光チャンネルを更に 詳細に示したもの；第３図は第２図の光チャンネルのフィート９バツクとコント ロール・ネットワークの概略を示したもの；第４図Ａは第３図に示した変調器コ ントロール回路８２の詳細を示した回路図であシ、第４図Ｂは回路８２０例であ シ；第５図は第４図Ａに示した回路のトランジスタＱ１及びＱ２の抵抗及びＶａ ｐｐｌｉｅａの代表的な値を示したグラフである。

実施例の説明 第１図は本発明が使用できる−りのカラー画像装置の概略図解である。総括的に １０で示した装置は、ブルー、グリーン及びレッドの各々の光チャンネル１１． １２及び１３から成る。

各々の光チャンネルは、１個の電気−光学変調器１４を含んでいる。その変調器 １４の詳細は、フィードバック配置と共に第２図及び第３図に各々示す。各々の チャンネルは、パンクロマティック・インコヒーレント光源１６を含んでいる。

そのような光源は、普通のキセノン・アーク・ランプまたはタングステン・ハロ ゲン・ランプで得られるであろう。

各々のチャンネルで、光源１６からの光は、光を平行光線とし、それを変調器１ ４に向かわせるコリメーター・レンズ１８全照射する。変調器１４は、Ｖａｐｐ ｌｉｅｃｌのアナログ入力電気信号の振幅の関数として、その光の強度を変調す る。ブルー・チャンネル１１からの変調光はグイクロイック・ミラー２１に入射 する。ミラー２１１は入射光からブルー成分を分離し、そのブルー光成分の方向 を変え、フォーカス・レンズ２２に向ける。

同様な方法で、チャンネル１３からのレッド光成分はミラー２０でレンズ２２に 向けられる。図示のように、グイクロイック・ミラー２１は、チャンネル１２か らの光を受ける。ミラー２１は強度変調されたグリーン光成分を透し、それをミ ラー２０に向ける。ミラー２０とミラー２１はこのグリーン光取分の方向を変え ることなく、光はフォーカス・レンズ２２に向ケラれる。

レンズ２２は強度変調されたレッド、グリーン及びブルーの光ビーム取分を組合 わせ、開口２４で単一ビームとしてそれらをフォーカスする。光は開口２４を通 シ、レンズ２８によシ集められる。レンズ２８はこの光ビームを、ドラム・メン バ３０の上に処理された感光メンバの表面に、スポットとしてフォーカスする。

感光メンバは、銀及び非銀の両者のカラー画像感光層を含むものであることは知 られている。

スポットが感光メンバに記録された後、それぞれのチャンネルからの光はほぼ遮 断され、ドラム３０はステップ・モータ３１ａで駆動されるリード・スクリュー ３１で移動される。マイクロプロセッサ３３は、ステップ・モータ３１ａの動作 を制御する。マイクロプロセッサ３３は、カラー・ディジタル・イメージのフレ ーム記憶メモリを含んでいることは理解されよう。マイクロプロセッサは、ドラ ム３０全新しい位置に移動するモーター３１ａに信号を送った後、カラー信号を ディジタル−アナログ・コンバータ３５に供給し、コンバータは、ブルー、グリ ーン及びレッドのアナログ信号をそれぞれの変調器１４に供給する。それぞれの チャンネルからのカラー成分を組合わせて作られた新しい光ビームは、ドラム３ ０上の感光メンバの表面にもう一つのスポットを形成する。スポットの露光中に 、それぞれのカラー成分の光の強度が調節される。−ラインのスポットが露光さ れた後、ドラム３０は新しいラインが走査出来る位置に回転する（方法図示せず ）。

第２図に転すると、ここには第１図の実施例のチャンネルに使用できる電気−光 学変調器１４０更に詳細が出ている。変調器１４は、電気−光学メンバ３１、検 光子３２及び偏光子３６を含んでいる。検光子３２を横切る矢印は、検光子３２ を透過した平面偏光電界の方向（Ｅ−ベクトル）を示している。電気−光学メン バ３１は電気−光学材料で形成された基板を含んでいるが、それには、基板中に 設定された電界に応答してその複屈折性を変える、光学的に等方性のＰＬＺＴが 望ましい。メンバ３１に形成されているのはスイースを置いた２個の電極３２Ａ 及び３２Ｂである。これら電極は、フィードバック及びコントロール・ネットワ ーク３４からのＶａｐｐｌｉｅｄ電気信号を受ける。

これらの電極間のラインは電界を表す。電極３２Ａおよび３２Ｂは基板中に設け ることが出来、或いは技術的に良く知られたいくつかの方法、例えば、金属の真 空析出、及び写真平版などによって基板上に設けることが出来る。電極は、任意 の適当な材料でも良いが、クロム−金、チタニウム−金およびクロム−ニッケル ー金などが特に効果的である。

電圧Ｖａｐｐｌｉ　ｅｄによって、電極３２Ａと３２Ｂの間に起こる電界は、一 般に入射平行光に垂直の方向をとシ、設定された電界と同方向の光学軸を基板中 に設定する。電界の強さは、入射光の偏光平面の回転をコントロールする。偏光 子３６は、検光子３２の光学軸に対し、垂直にアレンジされた光学軸を持ってい る。

メンバ３１の基板中に設定された電界の強さが入射光の偏光平面を９０’回転さ せたときに、最大強さの光が偏光子３６を通過するであろう。よシ低く設定され た電界においては、よシ低い強度の光が偏光子３６を通過するであろう。勿論、 Ｖａｐｐｌｉｅｅが光の強さを変調するに当たっては、Ｖａｐｐｌｉｅｄの広い ダイナミックレンジに亘って、変調器ｉ４が直線的に動作することが強く望まれ る。

第２図を参照すると、偏光子３６を通過する光は、ミラー・メンバ４０の開口全 通過してグイクロイック・ミラー２０の上に向かう。光の少しのサンプルは、ミ ラー４０で反射して、下のホトセル４２に向かう。ホトセル４２は、変調器１４ の出力におけるビームの強さに対応する、フィードバック及びコントロール・ネ ットワーク３４への入力信号を供給する。この入力信号のレベルは、次に述べる ように、アナログ入力信号のレベルと比較される。

第３図を参照すると、ホトセル４２は、オペ・アンプ５２の反転入力の入力とし て接続されたホトダイオードとして示されている。抵抗５４の抵抗値の調節によ って、オば・アンプ５２の出力信号レベルが調節出来る。この出力信号は、抵抗 ５５を通ってオペ・アンプ５６の反転入力に供給される。オペ・アンプ５６への 他の入力は、ディジタル−アナログ・コンバータ３５からのアナログ入力信号の 一つである。このアナログ信号のレベルは抵抗５８と６０で分割され、そしてカ ラー光成分の望ましい強さを表す。アンプ５６の出力はエラー信号Ｅｏ’である 。

このエラー信号Ｅｏ’は、オーバシューテイングやピーキングなどの容認出来な い過渡レスポンスを発生するので、光変調器１４への供給電圧の調節の段階で、 発振を導入することがある。これは、二つの回路で調節される。

これら二つの回路は：比例ゲイン回路６２及び微分回路６４である。これらの回 路の出力は、望ましい過渡レスポンスを作るべく補償されたエラー信号ＥＯであ る。このエラー信号は、オＲ・アンプ８０の反転入力に供給される。アンプ８０ の出力は、変調器コントロール回路８２に電圧信号Ｖｉｎを送るインバータ８１ に供給される。回路８２は、メンバ３１の電極３２Ａ及び３２Ｂに電圧信号を供 給する。入力電圧信号Ｖｉｎに応じて、回路８２は電極３２Ａ、３２Ｂ間に供給 する電圧を調節し、出力光の強度が、アナログ入力信号で示された望みのレベル と成るようにする。

ここで回路６２に戻ると、この回路は入力及び出力抵抗６７及び６８、そしてオ ば・アンプ７０のフィードバック抵抗６９を含む比例ゲイン反転アンプとして動 作する。回路６４は、オーバシュートを減少させる微分回路で、入力及び出力抵 抗７２及び７３、入力キャパシタ７４及びオペ・アンプ７６を横切るフィードバ ック抵抗７５を含んでいる。

第４図Ａに示したように、回路８２は、３個のＮチャンネルＭＯ８Ｆ’ＥＴ　（ Ｑ　１、Ｑ２及びＱ３、以下ＦＥＴ　ト呼））　’ｆｉ”含ンテイル。

これらＦＥＴのそれぞれは、電圧コントロールされた抵抗として動作する。周知 のように、ＦＥＴが可変抵抗として動作をするときに直線性の領域がある。その 抵抗値はゲートからソースへの電圧（ＶＣ）Ｓ）　で決定される。この抵抗値は 大路次の関係にある：ここで：■Ｔはトランジスタのピンチオフ、即ち、しきい 値電圧；そして Ｋは通常、ｍＡ／Ｖ２で表される定数である。Ｋはトランジスタの形態及びその 形成材料で定まる。

第４図Ｂは、第４図Ａの回路のモデルを示したものである。

トランジスタＱ１は可変抵抗ＲＤＳＩを有し、トランジスタＱ２は可変抵抗ＲＤ ３２　を有する。これらの抵抗は＋”ＤＤで示したＤＣ電源に直列に接続されて いる。コントロール装置８４は、第４図Ａに示したトランジスタＱ３、抵抗８６ 及びツェナダイオード８８を含んでいる。電極３２Ａ及び３２Ｂはそれぞれトラ ンジスタＱ１のソースとドレイン電極に接続されている。このモデルでは、これ ら電極は可変抵抗ＲＤＳＩに並列接続に示されている。

第５図を見ると、■１！１が高いときは、電極３２Ａ及び３２Ｂに加わる供給電 圧Ｖａｐｐｌｉｅｄも高くなくてはならない。この結果を得るために、コントロ ール装置８４はＲＤｓｌを増加し、一方、ＲＤＳ２を尊少させる。反対に、Ｍｉ ｎが下げられると、ＲＤＳ２が増加し、ＲＤＳＩは減少する。抵抗ＲＤＳＩ及び ＲＤＳ２は、入力電圧Ｖｉｎのレベルの逆関数として変化する。回路８２は、Ｐ ＬＺＴ変調器に対して比較的低い駆動インピーダンスを持ち、Ｖａｐｐｌｉｅｄ の上昇、下降時間を短く保つ一方、同時に、比較的低い電流を流すようにしてい る。従って、電気−光学変調器３１は、安価な低電流電源（ＶＤＤ）のみを必要 とする回路によって駆動することが出来る。次に説明するように、この回路は、 可変抵抗ＲＤＳＩ及びＲＤＳ２の動作のために、広いバンド幅を備えている。

電気−光学変調器を、抵抗ＲＤＳＩの両端に並列に接続された一つのキャパシタ と考えてみる。ＲＤｓｌの抵抗値が低いときは、ＲＤＳ２の抵抗値は高く、そし てバンド幅は極めて広い。回路のタイム・コンスタント（ｒ）は近似的に（ＲＤ ＳＩ　ｌｌ　ＲＤＳ２　）・Ｃに等しい、ここにｑはＰＬＺＴのキャパシタンス である。回路のバンド幅は、タイム・コンスタントに逆比例する。言替えれば、 ここに見られるように、ＲＤＳＩ又はＲＤＳ２のいずれかが低い場合はＶは低く 、そしてバンド幅は広い。この結果、回路８２は、高品質画像の露光に適当なバ ンド幅を供給する。

第４図Ａに示したように、トランジスタＱ３のソース電極は、バイアス抵抗８６ を通して＋ＶＤＤに、そしてまた、トランジスタＱ１のゲート電極に接続される 。ツェナダイオード８８は、トランジスタＱ１のゲート電極とトランジスタＱ２ のソース電極との間に接続される。トランジスタＱ１およびＱ２のドレイン電極 とソース電極は接続される。Ｍｉｎは、トランジスタＱ２及びＱ３のゲート電極 に結合されている。

Ｍｉｎが上昇すると、トランジスタＱ２及びＱ３の抵抗値は低くなる。これによ って、ＲＤＳ２は低くなシ、ＶＧＳＩが減少される。

ＲＤｓｌは勿論高くなる。この結果、Ｖａｐｐｌｉｅｄは上昇する。同様に、Ｖ ｉｎが下降するとＲＤＳ　１は低くなシ、ＲＤＳ２は高くなってＶａｐｐｌｉｅ ｄが低くなる。ツェナダイオード８８は保護装置として動作する。Ｖ４ｎが低い 場合、ダイオード８８の降伏電圧ＶＺはｖＧｓｌの最大値を制限するように選ば れ、トランジスタＱ１のソースからゲートへの電圧がその降伏電圧を超えるのを 防止する。

感光メンバの表面上へのスポット露光後は、Ｖａｐｐｌｉｅｄを下げ、そして次 のスポット露光の前に感光メンバを新しい位置に移動するのが好ましい。この移 動の間に、Ｗｉｎは下げられ、そしてＲＤＳＩもまた下げられる。ＲＤＳＩを下 げることによって、Ｖａｐｐｌｉｅｄは急速に下がシ、その結果として各チャン ネルの光を遮断する。

産業上の利用と利点 この回路は、特に、画像記録のために、三つの、別々に強度変調されたカラー成 分を持つ光ビームを形成する画像装置への使用が適当で１、カラー・ディジタル 画像のプリント製作に使用出来る。

前記装置の一つの利点は、光源として、レーザでなく、タングステン・ハロゲン ・ランプのような、低価格、ノξンクロマティクク・インコヒーレント光源が使 えることである。レーザ光は、しばしば、特別感度のカラー・フィルムに良くマ ツチしない波長を持つことがある。

前記回路の一つの利点は、回路のバンド幅を減少することなく、低価格の低電流 電源の使用を可能にすることである。

第２図 ＶＩＮ　Ｊ、’ルト 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　’ｎ＝ｈ　ｒＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＥ　Ｒ ＥＰＯＲＴ　０ｈＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ 、　にゴ／ＵＳ　８６１０２３９４　（ＳＡ　１５１９１１ＷＯ−Ａ−８００２ ４６７１３／１１／ＩＩａＯＥＰ−Ａ−００３５５００１６１０９／８１

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．電気−光学変調器の電極間に供給される電圧であって、それによって設定さ れた電界に変化をもたらす前記供給電圧を調節するために、入力電圧信号に応答 する回路において、ａ）ＤＣ電位源； ｂ）電圧コントロールの可変抵抗、ＲＤＳ１及びＲＤＳ２としてそれぞれ動作す る第１及び第２ＦＥＴであって、これら第１及び第２ＦＥＴは前記ＤＣ電源に直 列に接続され、そのため、前記ＲＤＳ１及びＲＤＳ２が前記ＤＣ電位に直列に接 続されること；ｃ）前記電気−光学変調器の電極は各々第１ＦＥＴのドレイン及 びソース電極に接続され、そのため、電気−光学変調器が抵抗ＲＤＳ１に並列に 接続されること； ｄ）前記第１および第２ＦＥＴに結合し、前記ＲＤＳ１及びＲＤＳ２の値を逆方 向に変化させるために入力電圧の変化に応答し、それをもって、前記電気−光学 変調器の電極間に供給される電圧を変化させるコントロール装置； を特徴とする前記回路。
2. ２．電気−光学変調器の電極間に供給される電圧であって、それによって設定さ れた電界に変化をもたらす前記供給電圧を調節するように設計された入力電圧に 応答する回路において、ａ）ＤＣ電位源； ｂ）各々、ドレイン、ソース及びゲート電極をもっている第１、第２および第３ ＦＥＴであって、これらＦＥＴはそれぞれ電圧コントロールの可変抵抗ＲＤＳ１ 、ＲＤＳ２およびＲＤＳ３として動作し、前記第１ＰＥＴのソース電極は前記Ｄ Ｃ電位源に接続され、前記第１及び第２ＦＥＴのドレイン及びソース電極は各々 接続され、前記第３ＦＥＴのソース電極は前記ＤＣ電位源及び前記第１ＦＥＴの ゲート電極に各々接続されること； ｃ）前記電気−光学変調器の電極は前記第１ＦＥＴのドレイン及びソース電極に 接続されており、そのため、前記電気−光学変調器が前記抵抗ＲＤＳ１に並列に 接続されること；ｄ）前記入力電圧は前記第２及び第３ＦＥＴのゲート電極に供 給され、前記抵抗ＲＤＳ２及びＲＤＳ３が前記抵抗ＲＤＳ１に対して逆方向に変 化するようにし、その結果、前記電気−光学変調器の電極間への供給電圧を変化 させること；を特徴とする前記回路。
3. ３．請求の範囲第２項記載の回路は、前記第１ＦＥＴのゲート及びドレイン電極 の間に接続されたツエナダイオードを含み、前記ゲートおよびドレイン電極間へ の供給電圧のレベルを制限する前記回路。
4. ４．別々に強度変調された三つのカラー成分を有する光ビームを形成し、前記ビ ームを、画像記録用の感光メンバの表面にライン走査するカラー画像装置におい て、ａ）各々次を含む三つの別々のカラー成分の光変調チャンネル；ｉ）パンク ロマティック・インコヒーレント光源；ｉｉ）光源からの光を平行光にする手段 ；ｉｉｉ）スペースにおいた電極を持ち、その電極間に供給された電気信号に応 答し、前記光源からそれを通過する平行光線の強度を、望ましいカラー成分の強 度に従って変調する電気−光学変調器； ｉｖ）前記カラー成分の強度の、望ましいレベルからの差の関数である入力電圧 信号を発生するために、前記変調器の出力における光の強度を検出するフィード バック手段；ｖ）前記電気−光学変調器の電極間に供給する電圧を調節するため に、前記入力電圧信号に応答し、前記供給電圧によって設定された電界に変化を もたらす、次の特徴を持つ回路：ａ′）ＤＣ電位源 ｂ′）可変抵抗、ＲＤＳ１及びＲＤＳ２としてそれぞれ動作する第１および第２ ＦＥＴであって、これら第１及び第２ＦＥＴはＤＣ電源に直列に接続され、その ため、前記ＲＤＳ１及びＲＤＳ２が前記ＤＣ電位に直列に接続されること；ｃ′ ）前記電気−光学変調器の電極は前記第１ＦＥＴのドレイン及びソース電極に接 続され、そのため、前記電気−光学変調器が前記挺抗ＲＤＳ１に並列に接続され ること；ｄ′）前記第１および第２ＦＥＴに結合し、前記ＲＤＳ１及びＲＤＳ２ の値を逆方向に変化させる入力電圧の変化に応答し、それによって前記電気−光 学変調器の電極間に供給する電圧を確実にし、前記変調器の出力の光強度を望ま しい強度とすること； ｂ）各々のチャンネルからの光を分け、強度変調されたカラー成分とする２個の ダイクロイック・ミラーを含む手段；ｃ）前記カラー成分を結合してシングル・ ビームとし、前記ビームを前記感光メンバの表面にフォーカスさせる手段；ｄ） 前記感光メンバと前記ビームとの間の相対的移動を与え、前記メンバ表面を横切 って前記ビームをライン走査する手段；を備えた前記カラー画像装置。
5. ５．請求の範囲第４項記載のカラー面像装置において、光源はキセノン・ランプ か、または、タングステン・ハロゲン・ランプである前記装置。
6. ６．請求の範囲第５項記載のカラー画像装置において、前記感光メンバは、ライ ン走査のために、直線移動が出来るものである前記装置。