JPH0325764B2 - - Google Patents
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- JPH0325764B2 JPH0325764B2 JP63183520A JP18352088A JPH0325764B2 JP H0325764 B2 JPH0325764 B2 JP H0325764B2 JP 63183520 A JP63183520 A JP 63183520A JP 18352088 A JP18352088 A JP 18352088A JP H0325764 B2 JPH0325764 B2 JP H0325764B2
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- waveguide
- bright spot
- thin film
- lens
- light beam
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は輝点走査を行う為の装置に関するもの
である。そして本発明は、薄膜導波路を利用し
て、新規でコンパクトな輝点走査素子を提供する
ものである。
である。そして本発明は、薄膜導波路を利用し
て、新規でコンパクトな輝点走査素子を提供する
ものである。
従来、輝点走査装置としては、レーザービーム
を利用したものがあり、それらはレーザービーム
を偏向する為のポリゴン回転鏡や偏向光束を集光
し線形な輝点運動に変換する為のｆ−θレンズ等
から構成されている。しかしながらこれら従来の
装置は、各作用部が個々独立して、かつ相互に一
定光路間隔を必要とする為装置の組立及び精密な
調整が非常に複雑であり、また組み立てた装置は
大型になる等の欠点を有していた。
を利用したものがあり、それらはレーザービーム
を偏向する為のポリゴン回転鏡や偏向光束を集光
し線形な輝点運動に変換する為のｆ−θレンズ等
から構成されている。しかしながらこれら従来の
装置は、各作用部が個々独立して、かつ相互に一
定光路間隔を必要とする為装置の組立及び精密な
調整が非常に複雑であり、また組み立てた装置は
大型になる等の欠点を有していた。
一方、薄膜導波路の一部に超音波光偏向器と薄
膜レンズとを集積化することにより、上記欠点を
解決した輝点走査素子が特開昭52−68307号で提
案されている。
膜レンズとを集積化することにより、上記欠点を
解決した輝点走査素子が特開昭52−68307号で提
案されている。
しかしながら、このような素子において、偏向
光束を導波路端面から出射させて輝点を結像させ
る場合、収差の影響によつて良好な結像状態が得
られないといつた問題があつた。即ち、薄膜レン
ズから出射する偏向光束の内、軸上光束と軸外光
束とでは導波路端面によつて受ける屈折作用が異
なり、軸外でコマ収差が発生したり、画角によつ
て非点収差の量が変化したりした。
光束を導波路端面から出射させて輝点を結像させ
る場合、収差の影響によつて良好な結像状態が得
られないといつた問題があつた。即ち、薄膜レン
ズから出射する偏向光束の内、軸上光束と軸外光
束とでは導波路端面によつて受ける屈折作用が異
なり、軸外でコマ収差が発生したり、画角によつ
て非点収差の量が変化したりした。
本発明の目的は、コンパクトで組立調整の不用
な輝点走査素子であつて、更に導波路外で輝点を
結像する際に、走査に伴う収差の影響が少ない輝
点走査素子を提供することにある。
な輝点走査素子であつて、更に導波路外で輝点を
結像する際に、走査に伴う収差の影響が少ない輝
点走査素子を提供することにある。
本発明の上記目的は、薄膜導波路の一部に、該
導波路中に導かれた光束を偏向する為の光偏向部
と、偏向されて導波路端面から出射する光束を導
波路の外側に集光する薄膜レンズとを設けて成
り、前記導波路の端面を前記薄膜レンズの中心を
同心とする円筒面形状とした輝点走査素子によつ
て達成される。
導波路中に導かれた光束を偏向する為の光偏向部
と、偏向されて導波路端面から出射する光束を導
波路の外側に集光する薄膜レンズとを設けて成
り、前記導波路の端面を前記薄膜レンズの中心を
同心とする円筒面形状とした輝点走査素子によつ
て達成される。
以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明を適用する輝点走査素子の基本
的構成を示す斜視図である。この輝点走査素子で
は、基盤１上に形成された導波路２にプリズムカ
ツプラー３、櫛の歯状電極６及び薄膜レンズ９が
設けられている。今レーザー平行光束４がプリズ
ムカツプラー３を通じて導波路２中に光束５とし
て導かれる。そして導波路を伝わる光束５は、導
波路２の１部に設けられた櫛の歯状電極６によつ
て励起される所の超音波表面弾性波７により回折
作用をおこし偏向される。更にこの偏向光束８は
薄膜レンズ９により集光され、端面１０より出射
する。このような構成において、本実施例の輝点
走査素子では前記櫛の歯状電極６に印加する高周
波電圧の周波数を変化させて、導波路上の超音波
表面弾性波の波長を変える事により偏向角を制御
し、輝点走査を行う。このように本実施例の輝点
走査素子は、光偏向器及び集光レンズを同一基盤
上に設け、その導波路の射出端面の近傍に輝点を
形成し走査する為、非常にコンパクトであるとと
もに精密な調整が不用である等の利点を有してい
る。
的構成を示す斜視図である。この輝点走査素子で
は、基盤１上に形成された導波路２にプリズムカ
ツプラー３、櫛の歯状電極６及び薄膜レンズ９が
設けられている。今レーザー平行光束４がプリズ
ムカツプラー３を通じて導波路２中に光束５とし
て導かれる。そして導波路を伝わる光束５は、導
波路２の１部に設けられた櫛の歯状電極６によつ
て励起される所の超音波表面弾性波７により回折
作用をおこし偏向される。更にこの偏向光束８は
薄膜レンズ９により集光され、端面１０より出射
する。このような構成において、本実施例の輝点
走査素子では前記櫛の歯状電極６に印加する高周
波電圧の周波数を変化させて、導波路上の超音波
表面弾性波の波長を変える事により偏向角を制御
し、輝点走査を行う。このように本実施例の輝点
走査素子は、光偏向器及び集光レンズを同一基盤
上に設け、その導波路の射出端面の近傍に輝点を
形成し走査する為、非常にコンパクトであるとと
もに精密な調整が不用である等の利点を有してい
る。
次に上記実施例の輝点走査素子の各構成部分に
ついて更に詳しく説明する。
ついて更に詳しく説明する。
基盤１は圧電効果を有し、高周波の超音波が能
率良く伝播される材料が適しており、LiNbO3、
LiTaO3、ZnO等が望ましい。また導波路２は、
LiNbO3基盤の場合はTiを高温（約1000℃）下で
in−diffuseして基盤上に数μｍの厚さで形成す
る。また、LiTaO3基盤の場合は、Nb又はTiをin
−diffuseして得られる。更に他の例がT.Tamir
著「Integrated Optics」Spinger Verlag社
（1975）等に記述されているが、本実施例の導波
路は高屈折率でかつ基盤との屈折率差が大きく導
波路を薄くしても光が伝播される材料で形成され
る事が望ましい。
率良く伝播される材料が適しており、LiNbO3、
LiTaO3、ZnO等が望ましい。また導波路２は、
LiNbO3基盤の場合はTiを高温（約1000℃）下で
in−diffuseして基盤上に数μｍの厚さで形成す
る。また、LiTaO3基盤の場合は、Nb又はTiをin
−diffuseして得られる。更に他の例がT.Tamir
著「Integrated Optics」Spinger Verlag社
（1975）等に記述されているが、本実施例の導波
路は高屈折率でかつ基盤との屈折率差が大きく導
波路を薄くしても光が伝播される材料で形成され
る事が望ましい。
偏向器は、超音波表面弾性波を利用するものが
望ましく、本実施例では第２図に示した如く、圧
電性の導波路面上に形成された櫛の歯状電極６に
より超音波を励起する。櫛の歯状電極のピツチａ
は励起する超音波の中心波長の1/2に設定する。
例えばLiNbO3基盤で電極ピツチａ＝16.5μｍに設
定すれば200MHzの高周波電圧を印加した時、波
長33μｍの超音波が励起可能である。（超音波の
速度は約6.6×106mm／secである。）この一つの電
極で得られる偏向器の帯域は、励起された超音波
が作るブラツグ型回折格子の角度選択幅と、この
圧電材と電極からなるトランデユーサー自身がも
つ帯域により制御される。前者のブラツグ回折に
より制限される帯域はProc IEEE 64、779
（1976） E.G.Lean et al「ThinFilmAcoustooptic
Devices」 より次式で与えられる。
望ましく、本実施例では第２図に示した如く、圧
電性の導波路面上に形成された櫛の歯状電極６に
より超音波を励起する。櫛の歯状電極のピツチａ
は励起する超音波の中心波長の1/2に設定する。
例えばLiNbO3基盤で電極ピツチａ＝16.5μｍに設
定すれば200MHzの高周波電圧を印加した時、波
長33μｍの超音波が励起可能である。（超音波の
速度は約6.6×106mm／secである。）この一つの電
極で得られる偏向器の帯域は、励起された超音波
が作るブラツグ型回折格子の角度選択幅と、この
圧電材と電極からなるトランデユーサー自身がも
つ帯域により制御される。前者のブラツグ回折に
より制限される帯域はProc IEEE 64、779
（1976） E.G.Lean et al「ThinFilmAcoustooptic
Devices」 より次式で与えられる。
Δν1＝2nｖ／λ0Λ／Ｌ (1)
ここで
ｎ：導波路の屈折率
λ0：入射光束の波長
ｖ：超音波表面弾性波の速度
Λ：同じく弾性波の波長
Ｌ：同じく弾性波の幅である。
また、印加周波数をΔνだけ偏奇させたときの
偏向角Δφは次式で与えられる。
偏向角Δφは次式で与えられる。
Δφλ0／nvΔν (2)
この偏向角内で互いに分離可能な走査点数Ｎは
次式で与えられる。但しＷは入射光束幅である。
次式で与えられる。但しＷは入射光束幅である。
Ｎ＝Δν・Ｗ／ｖ (3)
例えば、Δν＝50MHz、Ｗ＝10mm、ｖ＝6.6×106
mm／secのとき、Ｎ＝75点となる。
mm／secのとき、Ｎ＝75点となる。
更に走査点数を拡張する時は、C.S.Tasiらによ
つて示された広帯域偏向器等を利用する事ができ
る。（SPIE vo1 139、P139、1978）これは第３
図に示す如く、互いにピツチの異なる複数個の電
極を各波長帯域に応じて入射光に対してブラツグ
回折条件を満たす角度で配置し、各々のトランデ
ユーサー１２に広帯域の１部を分担させ、そして
電極に周波数が連続的に変わる、いわゆるチヤー
プト信号を入力して500MHzの広帯域を変化させ
るものである。これにより1250点の走査点を得る
事が可能である。
つて示された広帯域偏向器等を利用する事ができ
る。（SPIE vo1 139、P139、1978）これは第３
図に示す如く、互いにピツチの異なる複数個の電
極を各波長帯域に応じて入射光に対してブラツグ
回折条件を満たす角度で配置し、各々のトランデ
ユーサー１２に広帯域の１部を分担させ、そして
電極に周波数が連続的に変わる、いわゆるチヤー
プト信号を入力して500MHzの広帯域を変化させ
るものである。これにより1250点の走査点を得る
事が可能である。
次に薄膜レンズ９としては、IEEE Qun Elect
vol QE−13、P129、1977（by D.W.Vakey ＆
Van E.Wood）にも示されているモードイン
デツクスレンズ（mode index lens）、ルネブル
クレンズ（Luneburg lens）、ジオデイツクレン
ズ（geodesic lens）等が適している。この後者
の二種のレンズにより理論解像限界に近い性能が
得られている。
vol QE−13、P129、1977（by D.W.Vakey ＆
Van E.Wood）にも示されているモードイン
デツクスレンズ（mode index lens）、ルネブル
クレンズ（Luneburg lens）、ジオデイツクレン
ズ（geodesic lens）等が適している。この後者
の二種のレンズにより理論解像限界に近い性能が
得られている。
薄膜レンズにより集光されるｘ方向における輝
点の大きさ（直径）δは次式で与えられる。
点の大きさ（直径）δは次式で与えられる。
δ＝2.44λ0f／nW (4)
＝2.44（λ0／ｎ）Ｆ (5)
ここで、Ｆはｆ／Ｗで与えられるＦナンバーであ
る。
このように本発明の輝点走査素子においては偏
向器と、集光レンズが同一基盤上に形成されてい
るため、コンパクトで配置ずれのない安定な素子
となる。
向器と、集光レンズが同一基盤上に形成されてい
るため、コンパクトで配置ずれのない安定な素子
となる。
更に、本発明においては、光束の射出端面１５
を第４図に示すようにレンズ９の中心を同心とす
る円筒面形状としている。このような構成によつ
て、光束がどの方向に偏向されても、この光束が
端面１５によつて受ける屈折作用は一様であり、
走査に伴なう収差の発生を防ぐことが出来る。本
発明のように、光束を射出端面１５の外側で集光
させる場合には、ｘ方向には集光するが膜の垂直
方向であるｙ方向にはデフオーカス状態となる。
従つて、ｘ及びｙ方向の両方向に集光させるため
には、ｙ方向にだけ集光作用をもつシリンドリカ
ルレンズを外部に設け、ｘ方向の集光点にｙ方向
の集光を合致させると良い。
を第４図に示すようにレンズ９の中心を同心とす
る円筒面形状としている。このような構成によつ
て、光束がどの方向に偏向されても、この光束が
端面１５によつて受ける屈折作用は一様であり、
走査に伴なう収差の発生を防ぐことが出来る。本
発明のように、光束を射出端面１５の外側で集光
させる場合には、ｘ方向には集光するが膜の垂直
方向であるｙ方向にはデフオーカス状態となる。
従つて、ｘ及びｙ方向の両方向に集光させるため
には、ｙ方向にだけ集光作用をもつシリンドリカ
ルレンズを外部に設け、ｘ方向の集光点にｙ方向
の集光を合致させると良い。
また、第１図の側では光束はカツプリング用の
プリズム３を介して導波路に導かれたが、導波路
端面に近接させて半導体レーザーを設置し直接導
波路に光束を入射させても良い。ただし、この場
合には導波路２内で光束は発散光となるため、平
行光束にする薄膜レンズが必要になる。
プリズム３を介して導波路に導かれたが、導波路
端面に近接させて半導体レーザーを設置し直接導
波路に光束を入射させても良い。ただし、この場
合には導波路２内で光束は発散光となるため、平
行光束にする薄膜レンズが必要になる。
次に本発明の輝点走査素子を応用するいくつか
の実施例を説明する。
の実施例を説明する。
第５図は本発明の輝点走査素子をTV画像のフ
イルム記録に適用する実施例である。本発明の輝
点走査素子１６から射出される輝点１７を拡大投
影レンズ１８によりフイルム面に導く。輝点走査
素子１６は第１図に示した各光IC部から構成さ
れている。この場合の基盤１はLiNbO3基盤であ
り、導波路はTiをin−diffuseして得られる。い
ま、Ｎ＝500、λ0＝0.82μ、ｆ＝15mm、ｎ＝2.2、
Ｆ＝ｆ／Ｗ＝２、vA＝3.5×106mm／secとすると、こ のときの帯域幅Δν、振り角Δφ、輝点直径δ、走
査幅ｌ、レスポンスτはそれぞれ次のとおりとな
る。
イルム記録に適用する実施例である。本発明の輝
点走査素子１６から射出される輝点１７を拡大投
影レンズ１８によりフイルム面に導く。輝点走査
素子１６は第１図に示した各光IC部から構成さ
れている。この場合の基盤１はLiNbO3基盤であ
り、導波路はTiをin−diffuseして得られる。い
ま、Ｎ＝500、λ0＝0.82μ、ｆ＝15mm、ｎ＝2.2、
Ｆ＝ｆ／Ｗ＝２、vA＝3.5×106mm／secとすると、こ のときの帯域幅Δν、振り角Δφ、輝点直径δ、走
査幅ｌ、レスポンスτはそれぞれ次のとおりとな
る。
δ＝2.44λ0／ｎＦ＝1.8μ
ｌ＝1.8×10-3×500＝0.9mm
Ｗ＝7.5mm
Δφ＝2tan-10.9／２／15＝3.8゜
Δν＝nvA／λ0Δφ＝625MHz
τ＝Ｗ／vA＝2.1μsec
この走査輝点を拡大投影レンズ１８により輝点
走査方向と垂直方向に移動するフイルムに投影す
ることによりTV画像のフイルム記録ができる。
ただし、この場合走査線の繰返し周波数は15.7K
Hzとし、TV画面の一走査線ごとに高速走査する
必要がある。
走査方向と垂直方向に移動するフイルムに投影す
ることによりTV画像のフイルム記録ができる。
ただし、この場合走査線の繰返し周波数は15.7K
Hzとし、TV画面の一走査線ごとに高速走査する
必要がある。
本発明の薄膜導波路型走査素子の特徴はこのよ
うな高速走査に適することと、それを駆動するド
ライバーの出力が低パワーで良いことが利点であ
る。
うな高速走査に適することと、それを駆動するド
ライバーの出力が低パワーで良いことが利点であ
る。
本発明の第２の応用実施例を第６図に示す。こ
の例は本発明の第２実施例を示した輝点走査素子
の射出端面２０に沿つてTiまたはTe等の金属薄
膜記録材２１を微小間〓をあけて設置し、この輝
点走査素子により高速走査をするとともに記録体
をこの高速走査方向と直交方向に相対運動（副走
査）させて、TVの画像信号を記録する記録ヘツ
ドに応用するものである。画像信号は半導体レー
ザー１３を電流変調することにより与えられる。
記録体としては、TeAsGe、GeAs等のアモルフ
アス半導体、MnBi、GdCo、GdFe、TbFe等の
アモルフアス磁性薄膜でも良い。但し、後者の磁
性薄膜記録体の場合にはフイルムと垂直方向の外
部磁場をかけておく必要がある。また、後者の場
合には半導体レーザーには変調を与えずに連続さ
せ、上記外部磁場に画像信号を与えても良い。
の例は本発明の第２実施例を示した輝点走査素子
の射出端面２０に沿つてTiまたはTe等の金属薄
膜記録材２１を微小間〓をあけて設置し、この輝
点走査素子により高速走査をするとともに記録体
をこの高速走査方向と直交方向に相対運動（副走
査）させて、TVの画像信号を記録する記録ヘツ
ドに応用するものである。画像信号は半導体レー
ザー１３を電流変調することにより与えられる。
記録体としては、TeAsGe、GeAs等のアモルフ
アス半導体、MnBi、GdCo、GdFe、TbFe等の
アモルフアス磁性薄膜でも良い。但し、後者の磁
性薄膜記録体の場合にはフイルムと垂直方向の外
部磁場をかけておく必要がある。また、後者の場
合には半導体レーザーには変調を与えずに連続さ
せ、上記外部磁場に画像信号を与えても良い。
この第２の応用実施例において、TV信号の再
生は記録時に用いたと同じヘツドを用い半導体レ
ーザーのセルフカツプリング作用を利用し、記録
体２１から反射される光束が再び導波路２中には
いり、半導体レーザー１３中に入射したために生
じる半導体レーザーの電流変化を検出して再生が
可能である。但し、再生の際には記録信号を損傷
しないように半導体レーザーの出力を低くする必
要がある。
生は記録時に用いたと同じヘツドを用い半導体レ
ーザーのセルフカツプリング作用を利用し、記録
体２１から反射される光束が再び導波路２中には
いり、半導体レーザー１３中に入射したために生
じる半導体レーザーの電流変化を検出して再生が
可能である。但し、再生の際には記録信号を損傷
しないように半導体レーザーの出力を低くする必
要がある。
記録体が前記光磁気記録体の場合には記録体か
らの反射光は垂直磁化のカー効果によりダ円偏向
となり、それが導波路がもつモード選択性により
導波路中で強度変化に変換され半導体レーザー１
３により信号が検知される。
らの反射光は垂直磁化のカー効果によりダ円偏向
となり、それが導波路がもつモード選択性により
導波路中で強度変化に変換され半導体レーザー１
３により信号が検知される。
第６図の実施例において、薄膜記録材２１の幅
に対して走査幅をその1/2としTV信号を記録す
れば、往復で２倍の信号記録ができ、更にTV信
号の１ラスター分を１走査線で記録すればTV画
像と相似の信号記録が可能となる。
に対して走査幅をその1/2としTV信号を記録す
れば、往復で２倍の信号記録ができ、更にTV信
号の１ラスター分を１走査線で記録すればTV画
像と相似の信号記録が可能となる。
以上述べたように本発明はコンパクトで、信頼
性が高く、高速走査ができる輝点走査素子が得ら
れ、この輝点走査素子は種々の形態で応用でき、
利用性の非常に高いものである。
性が高く、高速走査ができる輝点走査素子が得ら
れ、この輝点走査素子は種々の形態で応用でき、
利用性の非常に高いものである。
第１図は本発明を適用する輝点走査素子の基本
構成を示す図、第２図は本発明に用いる偏向器を
示す図、第３図は本発明に用いる広帯域の偏向器
を示す図、第４図は本発明の特徴部を説明する部
分図、第５図は本発明をレンズを介した画像信号
記録に適用した実施例を示す図、第６図は本発明
を密着型の画像信号記録に適用した実施例を示す
図である。 １……基盤、２……導波路、３……プリズムカ
ツプラー、６……櫛の歯状電極、９……薄膜レン
ズ、１０……射出端面、１１……輝点、２１……
薄膜磁性記録体。
構成を示す図、第２図は本発明に用いる偏向器を
示す図、第３図は本発明に用いる広帯域の偏向器
を示す図、第４図は本発明の特徴部を説明する部
分図、第５図は本発明をレンズを介した画像信号
記録に適用した実施例を示す図、第６図は本発明
を密着型の画像信号記録に適用した実施例を示す
図である。 １……基盤、２……導波路、３……プリズムカ
ツプラー、６……櫛の歯状電極、９……薄膜レン
ズ、１０……射出端面、１１……輝点、２１……
薄膜磁性記録体。
Claims (1)
- １ 薄膜導波路の一部に、該導波路中に導かれた
光束を偏向する為の光偏向部と、偏向されて導波
路端面から出射する光束を導波路の外側に集光す
る薄膜レンズとを設けて成り、前記導波路の端面
を前記薄膜レンズの中心を同心とする円筒面形状
とした輝点走査素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63183520A JPS6463935A (en) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | Luminescent point scanning element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63183520A JPS6463935A (en) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | Luminescent point scanning element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6463935A JPS6463935A (en) | 1989-03-09 |
| JPH0325764B2 true JPH0325764B2 (ja) | 1991-04-08 |
Family
ID=16137285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63183520A Granted JPS6463935A (en) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | Luminescent point scanning element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6463935A (ja) |
-
1988
- 1988-07-25 JP JP63183520A patent/JPS6463935A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6463935A (en) | 1989-03-09 |
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