JP2852837B2 - 光走査装置 - Google Patents

光走査装置

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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光走査装置に関し、特に
詳細には、光導波路の上に格子状電極が形成されてな
り、この格子状電極への電圧印加状態に応じて導波光を
選択的に回折させる導波路型電気光学素子を備え、この
素子により光ビームを変調したり、あるいはその光路を
切り換えるようにした光走査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、光ビームを画像信号に基づい
て変調するとともに、この変調された光ビームを例えば
感光記録材料上において主、副走査させることにより、
上記画像信号が担持する画像をこの記録材料に記録する
光走査記録装置が公知となっている。また、画像が記録
されている記録材料を光ビームで主、副走査し、そのと
きの記録材料からの反射光、透過光あるいは発光光を検
出することにより、上記記録材料に記録されている画像
を読み取る光走査読取装置も公知となっている。
【0003】この種の光走査装置においては、光ビーム
の変調や、あるいはその光路の切換えが必要となること
があるが、そのために、例えば特開平2−931号公報
に示されるような導波路型電気光学素子を使用すること
も提案されている。この導波路型電気光学素子は、電気
光学効果を有する光導波路と、その上に形成されて該光
導波路に電気光学的回折格子(Electro-Optic Gratig)
を形成する格子状電極(以下EOG電極と称する)と、
このEOG電極に電圧を印加する駆動回路とからなり、
上記光導波路を導波する導波光を、EOG電極への電圧
印加状態に応じて選択的に回折させるようにしたもので
ある。
【0004】このような導波路型電気光学素子を用いれ
ば、回折光と非回折光(0次光)のいずれか一方を走査
光としたとき、その走査光を回折の有無あるいは程度に
応じて変調することができる。また、上記回折の有無に
応じて導波光の光路を切り換える光スイッチを構成する
こともできる。
【0005】通常、この種の導波路型電気光学素子にお
いては、EOG電極による光散乱や光吸収を避けるため
に、EOG電極と光導波路との間にSiO2 などからな
るバッファ層を形成することが必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
なバッファ層を設けた導波路型電気光学素子において
は、いわゆるDCドリフトすなわち、印加電圧対回折効
率の特性が電圧を加えるのに従って変動する現象が生じ
やすいことが認められている。
【0007】光走査装置に適用された導波路型電気光学
素子においてこのようなDCドリフトが生じると、それ
によって走査光量が変動するので、画像記録あるいは画
像読取りが不正になされてしまう。
【0008】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たものであり、導波路型電気光学素子のDCドリフトに
よる走査光量変動を防止することができる光走査装置を
提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による導波路型電
気光学素子は、先に述べた通りの光導波路と、EOG電
極と、そこに電圧を印加する駆動回路とからなる導波路
型電気光学素子、および上記光導波路から出射した光ビ
ームを記録材料上において主、副走査させる走査手段と
を有する光走査装置において、光ビームが記録材料に対
する有効走査領域から外れている期間に、所定範囲で掃
引する電圧を上記EOG電極に印加する電圧掃引手段
と、上記有効走査領域から外れている光ビームの光量を
検出する光検出器と、上記掃引する電圧がEOG電極に
印加された際に、上記光検出器の出力に基づいて、導波
光の回折効率が最低となるオフセット電圧VOFF を求
め、光ビームが有効走査領域を走査する期間に、上記駆
動回路による駆動電圧にこのオフセット電圧VOFF を加
える補正手段とが設けられたことを特徴とするものであ
る。
【0010】
【作用】上述の導波路型電気光学素子においてDCドリ
フトが生じなければ、EOG電極に印加される駆動電圧
Vと回折効率ηとの関係は本来、 η=sin2 (A・Neff LV/λ) となる。なお、Aは定数、Neff は光導波路の実効屈折
率、LはEOG電極長、λは光波長である。これをグラ
フで示すと、図5の曲線aとなる。
【0011】したがって、印加電圧Vがゼロのとき回折
効率ηもゼロとなり、光ビームの変調や光路切換えのた
めの駆動電圧制御も、このことを前提にしてなされる。
つまり、例えば回折光を走査光としてそれをON-OFF変調
する場合は、通常、印加電圧Vをゼロにして走査光量を
ゼロ、印加電圧VをVπにして走査光量を最大回折効率
ηmax により得られる最大値に設定する。
【0012】ところが、前述のDCドリフトが生じて、
印加電圧対回折効率特性が図5において横軸方向に動い
て、曲線bのように変化した場合は、印加電圧Vをゼロ
にしても回折効率ηはゼロにならないでη1 の値を取
り、一方印加電圧VをVπに設定したとき回折効率ηは
上記η1 の値とさほど変わらないη2 の値を取ることに
なり、所望のON-OFF変調を行なうことが不可能となる。
【0013】そこで、光ビームが記録材料に対する有効
走査領域から外れている期間に回折効率ηが最低となる
オフセット電圧VOFF を求めておき、有効走査期間にお
いて本来設定すべき印加電圧つまり0(ゼロ)とVπに
それぞれこの値VOFF を加えると、結局、図5の曲線a
で示される特性の下に印加電圧0(ゼロ)とVπを設定
しているのと同じことになり、DCドリフトの影響を排
除できることになる。
【0014】以上、走査光をON-OFF変調する場合を例に
挙げて説明したが、走査光を図5の曲線aで示される特
性の下に回折効率に応じて連続的に変調する場合や、さ
らには回折の有無によって導波光の光路を切り換えるよ
うな場合も事情は同じであり、上記のようにしてDCド
リフトの影響を排除可能である。
【0015】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図1は本発明の一実施例による光走査
装置を示すものであり、図2および3は、この光走査装
置において用いられた導波路型電気光学素子1を示して
いる。
【0016】図1に示されるように、例えばHe−Ne
レーザー等のレーザー光源21からは、光ビーム20が射出
される。この光ビーム20は導波路型電気光学素子1にお
いて後述するようにして画像信号Sに基づいてON-OFF変
調される。変調された光ビーム20Aは、主走査手段とし
てのポリゴンミラー(回転多面鏡)22に入射して反射偏
向され、例えばfθレンズからなる走査レンズ23を通過
した後、円筒状プラテン24に保持された感光材料25上で
収束しつつ、そこを矢印X方向に主走査する。円筒状プ
ラテン24は、それとともに副走査手段を構成するモータ
26により矢印Y方向に回転する。以上により感光材料25
は、変調された光ビーム20Aによって2次元的に走査さ
れ、そこには画像信号Sが担持する2値画像が記録され
る。
【0017】次に、導波路型電気光学素子1による光ビ
ーム20Aの変調について、図2および図3を参照して説
明する。この導波路型電気光学素子は、LiNbO3
板10上に形成された薄膜光導波路11と、その上に形成さ
れたSiO2 膜からなるバッファ層12と、このバッファ
層12の上に形成されたEOG電極13と、このEOG電極
13を間において互いに離れる状態で光導波路11の表面に
形成された光入力用線状回折格子(Linear Grating Co
upler :以下LGCと称する)14および光出力用LGC
15と、上記EOG電極13に所定の電圧を印加する駆動回
路16とを有している。
【0018】前記レーザー光源21は、平行光である光ビ
ーム20が、基板10の斜めにカットされた端面10aを通過
し、光導波路11を透過してLGC14の部分に入射するよ
うに配置されている。それにより、光ビーム20はこのL
GC14で回折して光導波路11内に入射し、該光導波路11
を導波モードで矢印A方向に進行する。
【0019】この光ビーム(導波光)20は、EOG電極
13に対応する部分を通って導波するが、EOG電極13に
電圧が印加されていない状態では、この導波光20は直進
する。一方、EOG電極13に駆動回路16から所定の電圧
が印加されると、電気光学効果を有する光導波路11の屈
折率が変化して光導波路11に回折格子が形成され、導波
光20はその回折格子により回折する。以上のようにして
回折した光ビーム20Aおよび回折しない光ビーム20B
は、LGC15において基板10側に回折し、この基板10の
斜めにカットされた端面10bから素子外に出射する。
【0020】そこでこの素子外に出射した光ビーム20A
を走査光とすれば、前記駆動回路16による電圧印加の
有無に応じてこの光ビーム20Aを変調することができ
る。本実施例では、画像信号Sを受けた変調回路30(図
1参照)が、この画像信号Sに応じて上記印加電圧Vを
ゼロ、あるいは最大回折効率ηmax を得るVπ(図5参
照)の一方に選択的に設定する変調信号Mを出力し、こ
の変調信号Mが駆動回路16に入力されることにより、光
ビーム20Aが画像信号Sに基づいてON-OFF変調される。
【0021】次に、導波路型電気光学素子1におけるD
Cドリフトの影響を排除する点について説明する。本実
施例の装置において、記録材料としての感光材料25に対
する有効走査領域は、図1においてW1で示す領域であ
るが、ポリゴンミラー22による走査領域はこの領域W1
よりもさらに外側に走査領域(空き領域)W2が形成さ
れるように広く設定されている。そして円筒状プラテン
24の側方には、上記空き領域W2のうちの一部の領域に
おいて光ビーム20Aの光量を連続的に検出可能な、比較
的広い受光面を有する例えば光電子増倍管等の光検出器
32が配されている。
【0022】一方駆動回路16には、この駆動回路16とと
もに電圧掃引手段を構成するマイクロコンピュータ31か
ら、EOG電極13への印加電圧Vを所定の値V1 とV2
との間で掃引させる信号Nが入力される。この信号Nの
入力タイミングは、光ビーム20Aが上記光検出器32によ
って受光される期間内に、上記の電圧掃引がなされるよ
うに設定される。また上記電圧V1 からV2 の範囲は、
印加電圧V対回折効率ηの特性が本来の特性(図5の曲
線a)から最大で図5の曲線bのように変動するものと
想定したとき、回折効率η=0となるオフセット電圧V
OFF を含む範囲とされる。そのような電圧V1 とV2
値は、実験あるいは経験に基づいて求めることができ
る。
【0023】印加電圧Vが上述のように掃引されると、
それに応じて回折効率ηが変化するので、光検出器32の
出力信号Qは図4に示すように変化する。なおこの図4
において、時間T1 ,T2 はそれぞれ、印加電圧VがV
1 ,V2 とされた時点である。この光検出器32が出力す
る光検出信号Qは、補正手段をも兼ねるマイクロコンピ
ュータ31に入力される。
【0024】マイクロコンピュータ31は、この光検出信
号Qが最小値を取った時点、つまり回折効率ηがゼロと
なった時点の印加電圧Vの値を求める。この印加電圧V
の値はすなわち、図5に示したオフセット電圧VOFF
ある。そしてマイクロコンピュータ31は、次に光ビーム
20Aが有効走査領域W1を走査する期間、駆動回路16に
対して、印加電圧Vの値を一様に上記VOFF の値だけか
さ上げさせる補正信号Rを入力する。
【0025】つまり、変調信号Mに基づく印加電圧Vの
値が図6の(1) に示すようなものであるとすると、補正
信号Rにより、実際にEOG電極13に印加される電圧は
同図の(2) に示すようなものとなる。このような補正が
なされることにより、DCドリフトの影響が除かれ、光
ビーム20Aの光量は必ずゼロか、あるいは最大回折効率
ηmax による最大値を取るようになる。その理由は、先
に詳しく説明した通りである。
【0026】なお以上説明した実施例においては、各主
走査毎にDCドリフトの影響を除く補正がなされるが、
DCドリフトによるゼロ点移動は比較的長い時間(数秒
〜数分)をかけてゆっくりと起きるので、主走査を何回
か行なう毎に1回上記補正を行なうようにしてもよい。
また、主走査の空き領域に限らず、副走査の空き領域を
利用して、1画像を記録する毎に1回だけ上記の補正を
行なうようにしてもよい。
【0027】また本発明は画像記録装置のみならず、光
走査を行なう画像読取装置に対しても、さらには導波路
型電気光学素子によって光路を切り換えるように構成し
た光走査装置に対しても同様に適用可能である。
【0028】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り本発明の光走査
装置においては、光ビームが記録材料に対する有効走査
領域から外れている期間に、所定範囲で掃引する電圧を
EOG電極に印加する電圧掃引手段と、有効走査領域か
ら外れている光ビームの光量を検出する光検出器と、上
記の掃引電圧がEOG電極に印加された際に、上記光検
出器の出力に基づいて、導波光の回折効率が最低となる
オフセット電圧VOFF を求め、光ビームが有効走査領域
を走査する期間に、EOG電極駆動電圧にこのオフセッ
ト電圧VOFF を加える補正手段とを設けたことにより、
導波路型電気光学素子のDCドリフトの影響を除いて、
画像記録やあるいは画像読取りを正しく行なうことが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による光走査装置の概略斜視
【図2】上記光走査装置に用いられた導波路型電気光学
素子の平面図
【図3】上記導波路型電気光学素子の側面図
【図4】上記光走査装置における光検出器の出力を示す
グラフ
【図5】DCドリフトを説明する概略図
【図6】上記光走査装置におけるEOG電極印加電圧の
波形を示すグラフ
【符号の説明】
1 導波路型電気光学素子 10 LiNbO3 基板 11 薄膜光導波路 12 バッファ層 13 EOG電極 16 駆動回路 20 光ビーム 20A 回折した光ビーム 21 レーザー光源 22 ポリゴンミラー 24 円筒状プラテン 25 感光材料 26 モータ 31 マイクロコンピュータ 32 光検出器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気光学効果を有する光導波路と、この
    光導波路上に形成された格子状電極と、この格子状電極
    に電圧を印加する駆動回路と、前記光導波路から出射し
    た光ビームを記録材料上において主、副走査させる走査
    手段とを有し、 前記光導波路の格子状電極に対応する部分を導波する導
    波光を、該格子状電極への電圧印加状態に応じて選択的
    に回折させる光走査装置において、 前記光ビームが記録材料に対する有効走査領域から外れ
    ている期間に、所定範囲内で掃引する電圧を前記格子状
    電極に印加する電圧掃引手段と、 前記有効走査領域から外れている光ビームの光量を検出
    する光検出器と、 前記掃引する電圧が格子状電極に印加された際に、前記
    光検出器の出力に基づいて、前記導波光の回折効率が最
    低となるオフセット電圧VOFF を求め、前記光ビームが
    前記有効走査領域を走査する期間に、前記駆動回路によ
    る駆動電圧にこのオフセット電圧VOFF を加える補正手
    段とが設けられたことを特徴とする光走査装置。
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