JPH02211430A - 光走査装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、表面弾性波による音響光学効果を利用して導
波光を偏向させ、偏向角を変化させることによって光を
走査させる光走査装置に関する乙のである。

（ロ）従来の技術 従来、プリンタヘッド等の光走査装置は、ガルバノミラ
−やポリゴンミラー等の機械式のものが使イつれていた
が、光学系が複雑で装置が大きくなるという欠点があっ
た。このような欠点を克服するため、近年、光導波路内
を進む導波光を表面弾性波との相互作用によって偏向さ
せ、偏向角を変化させることによって光走査を行うよう
にした光走査装置が提案されている。

第４図は光走査装置の一例を示す構成図である。

第４図において、！はＬｉＮｂ０ａ等の圧電体材料、２
は圧電体材料ｌの表面にＴ＋拡散により形成された光導
波路、３は電気信号を表面弾性板４に変換するくし型′
￥ｒ１極、５は電圧制御発振器であり、これは出力端が
増幅器 １９を介してくし型？′ｌＸ極３に接続され、入力端が
三角波発振器１３に接続され、それによって高周波信号
を発生させるものである。また、６は光導波路２の中を
伝搬する導波光（入射光）、７は入射光６か表面弾性波
４によって偏向した偏向光である。

ここで、偏向光の偏向βＪＯは、導波光６の波長、実効
屈折率をそれぞれλ、Ｎ、表面弾性波４の波長、周波数
、速度をそれぞれへ、Ｅ、ｖとずればθ＝　２５ｉｎ−
’（λ／２Ｎ△） さλｒ／Ｎｖ　　　　　　　・・・・・・（１）となる
。

次に動作について説明する。

第３図は三μｍ波発生器１３の出力を示し、その出力に
応じた周波数（第３図における縦軸は電圧制御発振器５
の出力周波数に対応する）で電圧制御発振器５が発振さ
れ、それによって増幅器１９を介してくし型電極３に加
える電圧の周波数を変化さＵ−表面弾性波４の周波数ｆ
を変化させば偏向角θは（１）式に応じて変化し、光走
査を行うことができる。

すなわち、偏向角θは電圧制御発振器５の出力周波数と
等価な表面弾性波４の周波数ｆに比例するので、第２図
において、実線で示すごとく、偏向ｒｒ＋　０は三角波
の波形に応じてθ。〜０１の範囲内で変化する。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、この措成の光走査装置では、光導波路の
温度変化等の外因によって表面弾性波の伝搬速度Ｖが変
化すると、（１）式かられかるように偏向角θら変化し
、所望の偏向角を得ることができず、該装置を光プリン
タヘッドの光走査に用いる場合にはこの偏向角のずれが
印字のずれとなるなどの問題が生じる。

すなわち、第２図において、偏向角０は、本来Ｏｏ〜θ
、の範囲内で変化するものが、破線で示すごとく温度変
化によりθ°。〜θ°、の範囲内で変化４゛ろものとな
り、ΔＯのずれを生じる。

（ニ）課題を解決するための手段および作用この発明は
、圧電体基板の表面に形成された光導波路を伝播する導
波光を表面弾性波によって偏向させ、導波光を光走査さ
せる光走査装置において、導波光の偏向角を周期的に変
化させるために周期的に増減する第１信号を発生ずる信
号発生器と、第１信号を受けて第１信号の大きさに応じ
た周波数を有する第２信号を出力する発振器と、圧電体
基板の表面に設けられ４第２信号によって励振されて光
導波路に第２信号の周波数に対応する周波数の表面弾性
波を発生さ仕る第１電極と、圧電体基板の表面に設けら
れ、光導波路に発生した表面弾性波の周波数を検出して
第３信号として出力する第２電極と、第２信号および第
３信号を比較し、第２信号から第３信号を減算し、その
減算結果として第４信号を出力する比較器と、第４信号
を第１信号に加算して発振器に加算信号を送出するため
の加算器とを備え′、光導波路の温度変化等の外乱によ
る表面弾性波の伝搬速度の変動によって表面弾性波の波
長が変化しても、第２信号と第３信号を比較することに
より発生ずる第４信号によって第２信号の周波数を変化
させ、それによって第１電極で励振される表面弾性波の
波長を変動前の表面弾性波の波長に維持できるようにす
ることにより偏向角のずれを補正するようにした光走査
装置である。

すなわち、この発明は、圧電体基板の表面に光導波路を
形成すると共に、表面弾性波励振用の第１電極を設け、
音響光学効果を用いて導波光を偏向させ、偏向ｆ匂を変
化させることによって光を走査させるようにした光走査
装置において、信号発生器からの信号を受けて発＠器を
介して第１７［！極に導波光の偏向角を周期的に変化さ
せるための周期信号を出力して表面弾性波を発生させ、
圧電体基板の表面に第２電極を設け、第１１ｒｉ極によ
る励振により光導波路に発生した表面弾性波の波長を検
知するとともに、比較器を用いて波長の変化量に対応す
る変化信号を検出し、これを周期信号（こ加算してこの
加算信号に対応する信号を第ｔｍ極に出力するように構
成し、比較器に入力される信号が変動しても出力される
変化信号の振幅を常に一定値に保持できるとともに、加
算信号を出力した後では、第１電極に加算信号に対応す
る信号が人力されることで第２１′Ｉ！極では周波数の
補正された周期信号に対応する周波数を有する表面弾性
波を検出できる。

（ホ）実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、これによってこの発明は限定を受けるものではない
。

第１図において、光走査装置は、ＬｉＮｂ０．笠の圧電
体基板ｌの表面に形成された光導波路２を伝播づ゛る導
波光６を表面弾性波４によって偏向させ、該導波光７を
光走査させるもので、これは、導波光７の偏向角０を周
期的に００からθ、まで変化さＵｏろ［第２図参照］た
めに周期的に増減する三角波信号（第１信号）Ｓを発生
する三角波発生器１３と、第１信号を受けて第１信号の
大きさ［第３図参照］に応じた周波数を有する第２信号
（高周波信号）八を出力する電圧制御発Ｉｎｔｏと、圧
電体基板１の表面に設けられ、第２信号によって励振さ
れて光導波路１に第２信号の周波数に対応する周波数の
表面弾性波を発生させる表面弾性波励振用くし型ｆｌｔ
４￥１（第１１！極）３と、圧電体基板ｌの表面に設け
られ、光導波路２に発生した表面弾性波４の周波数を検
出して第３信号Ｂとして出力する表面弾性波検出用くし
型電極（第２電極）８と、第２信号Ａおよび第３信号Ｂ
を比較し、第２信号Ａから第３信号Ｂを減算（Ａ−Ｂ）
Ｌ、その減算結果として第４信号Ｃを出力する比較器と
、第４信号Ｃを第１信号Ｓに加算して発振器１０に加算
信号を送出するための加算器１５とを主として備えてい
る。

更に、比較器はくし型電極８で受けた第３信号Ｂの位相
を電圧制御発振器１０で発生した第２信号Δの位相と比
較して位相差によって電圧を発生さＵ・る位相比較器１
１で構成され、この比較器と加算器１５との間には低域
フィルタ１２が介挿されている。これは位相比較器ｌｌ
の電圧を平滑して″＋ｔＸ圧制御発振器１０の制御電圧
を与えるものであり、電圧制御発振器１０と位相比較器
１１と低域フィルタ１２でＰＬＬ回路（Ｐｈａｓｅ　Ｌ
ｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）１４を構成している。

また、くし型電極８はくし型電極３から距離りだけ離れ
た位置に置かれており、９は電圧制御発振ｍｌＯから発
生した第２信号を増幅して＜　１．型電極３を励振する
ための増幅器である。

なＪ３、光導波路２は、圧電体基板１にＬｉＮｂ０＊を
用いた場合には基板表面にＴｉを拡散させるなどして形
成される。

次に本発明の光走査装置の動作について第１図に基づい
て説明する。

第１図において、電圧制御発振器ＩＯで発生した高周波
信号Ａは増幅器９で増幅された後、くし型電極３を励振
して表面弾性板４を発生させる。

これにより半導体レーザ等の光源から発生してレンズ系
を介して表面弾性波発生領域４ａに入射する入射光６は
表面弾性波４によってブラッグ回折され、偏向光７とな
る。

この際、光と弾性波との相互作用は、いわゆる音響光学
効果と呼ばれておりブラッグ条件下では偏向角θは、（
１）式で示したように θ＝λｆ　／Ｎｖ である。

ここで、λ、Ｎはそれぞれ導波光６の波長、実効屈折率
、ｆ、ｖはそれぞれ表面弾性波４の周波数、速度である
。

一方、表面弾性波４はくし型電極３の反対側（、−も現
われくし型電極８で電圧に変換される。二の電圧と電圧
制御発振器１０の位相差ａはくし型電極３とくし型電極
８が同じ形の場合には、表面弾性波４の伝搬距離ａによ
る位相差だけで決まりａ　＝　２　ｎＱｆ　／ｖ　　　
　−・”（２）である。

この位相差は位相比較器２で電圧に変換され、低域フィ
ルタ１２で制御電圧に変えられ、電圧制御発振’７４１
０の発振周波数を制御する。っまりＰＬＬ回路１４によ
って位相差ａが一定となるように周波数が制御される。

（１）式と（２）式から偏向ｒｒｊｏを位相差ａを便っ
て書き換えると θ＝λａ／２πＮ！２　　　　・・・・・・（３）と書
ける。

つまり、温度変化等によって表面弾性波４の伝搬速度Ｖ
が変化しても位相差＆が一定となるように表面弾性波の
周波数ｆを変化させれば偏向ｆｆＪｌよ一定に保つこと
ができる。

また、三角波発生器１３で発生した三角波が電圧制御発
振器１０の制御電圧に加えられ、その信号に応じて周波
数が連続的に変化する。ＰＬＬ回路１４の応答速度を三
角波信号より十分遅くしておけばＰＬＬ回路１４は三角
波信号には追随せず温度変化などの遅い変化にだけ追随
し、ｌ’ＬＬ回路１４で決まる周波数を中心として、三
角波信号に応じて偏向することになる。

このように本実施例では、第２図において、実線で示す
ように偏向角Ｏが本来θ。〜Ｏ１まで変化するものが、
偏向角θのずれを補正する回路がない従来の場合は、温
度変化等により破線で示すようにＯ’ａ〜θ°１までの
変化となり偏向角がΔθだけずれてしまうのを、表面弾
性波４の周波数の変化を検出することにより偏向角のず
れを補正できる。

（へ）発明の効果 以上のように、本発明によれば温度変化等の原因により
表面弾性波の伝搬速度が変化しても表面弾性波の周波数
制御により導波光の偏向角を一定に保つことができ、光
走査のずれをなくすことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第２図
は導波光の偏向角の変化を示す説明図、第３図は三角波
信号の出力電圧を示す波形図、第４図は従来例を示す構
成説明図である。 第１ｒｇｊ ・・・・・・圧電体基板、　　　２・・・・・・光導波
路、・・・・・・第１７！！極、　　　４・・・・・・
表面弾性波１．７・・・・・・導波光、　　８・・・・
・・第２電極、０・・・・・・電圧制御発振器、 １・・・・・・位相比較器、１３・・・・・・三角波発
振器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧電体基板の表面に形成された光導波路を伝播する
   導波光を表面弾性波によって偏向させ、導波光を光走査
   させる光走査装置において、導波光の偏向角を周期的に
   変化させるために周期的に増減する第１信号を発生する
   信号発生器と、第１信号を受けて第１信号の大きさに応
   じた周波数を有する第２信号を出力する発振器と、圧電
   体基板の表面に設けられ、第２信号によって励振されて
   光導波路に第２信号の周波数に対応する周波数の表面弾
   性波を発生させる第１電極と、圧電体基板の表面に設け
   られ、光導波路に発生した表面弾性波の周波数を検出し
   て第３信号として出力する第２電極と、 第２信号および第３信号を比較し、第２信号から第３信
   号を減算し、その減算結果として第４信号を出力する比
   較器と、 第４信号を第１信号に加算して発振器に加算信号を送出
   するための加算器とを備え、 光導波路の温度変化等の外乱による表面弾性波の伝搬速
   度の変動によって表面弾性波の波長が変化しても、第２
   信号と第３信号を比較することにより発生する第４信号
   によって第２信号の周波数を変化させ、それによって第
   １電極で励振される表面弾性波の波長を変動前の表面弾
   性波の波長に維持できるようにすることにより偏向角の
   ずれを補正するようにした光走査装置。