JPH04501323A - 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】 走査装置 本出願は走査装置に関し、且つ特に固体導波管に関する。

変調された光ビームが受取媒体を横切って走査される種々の印刷系が知られて用 で概ね満足できるが、装置の動作速度を増すこと及びより大きなピクセル密度を 達成することの要求が当業界にある。これらの要求に応じて、固体偏向装置が開 発されている。そのような装置は記録媒体を露出するために発光ダイオードを用 いる装置と、光の通過を制御するために複数個の個々にアドレス可能な電極を有 する電気光学式素子を用いる装置とを含む。

スプラグ−への特許、米国特許第４，３８９，６５９号に、電気光学式素子から なる多ゲート光弁と、電気光学式素子へ結合された複数個の別々にアドレス可能 な電極とを含む走査プリンタが示されている。シート状の平行ビームが電気光学 式素子を通して伝達され、情報信号が受取媒体へ伝達される光を制御するように 電極へ選択的に適用される。このプリンタでの問題は、光源の出力パワーが像の 行を画成するために必要とされる多くの画素の間に有効に分割されることである 。もしデータ標本が短い寿命をもつならば、受取媒体を充分に露出するために１ つ又はそれ以上の画素位置で利用し得るエネルギが不十分であることがある。こ のため、記録媒体を露出するために充分な時間の間像の各行のデータ標本を電極 上に維持するために複雑な回路構成が必要である。

スナガワはか−、の特許、米国特許第４，７５８．０６２号は基体りに形成され た導波管層及び隣接層を含む走査装置を開示している。隣接層は通常は導波管層 の屈折率より小さい屈折率を示す。導波管層及び／又は隣接層は屈折率がエネル ギの適用によって変化する材料で作られる。一連の誘電体の格子と一列の電極と が隣接層上に配置される。駆動回路は特別の領域で導波管材料の屈折率を変化す るように電極を選択的に付勢し且つそれによりビームを走査装置から誘電体の格 子を通して放射するようになっている。この特許に示された走査装置での問題は 導波管層が走査装置の全幅にわたって延在し、従ってレンズが入力ビームを電極 の列に沿って向けるように導波管中に形成されねばならないことである。レンズ は装置の複雑性を増し、導波管中でビームの方向を制御することに完全に満足を 与えない。

上で検討した槌来技術での問題を克服すること及び改善された性能を有する固体 走査装置を提供することは本発明の目的である。

本発明の１つの観点によれば、光学材料で作られた基体と、基体上に形成された 薄膜光学チャネル導波管と、導波管に隣接して形成され、第１の方向へ延在し且 つ互いに概ね平行にある複数個の電極と、導波管の厚さにゎたる導波管の屈折率 に局部的変化を電気光学的に誘起するように電極上の電圧を調整するための手段 と、コヒーレントな光ビームを第】の方向に対して横断方向の第２の方向へ導波 管中へ結合し、ビームが第２の方向へ伝搬し且つ屈折率変化に遭遇するときに導 波管の下の基体中へ放射される手段と、導波管がらのビームを結合するための手 段とを具えた走査装置が提供される。

本発明の１つの実施例では、走査装置は導電性基体を含む電気光学式導波管を含 み、導電性基体がその頂部表面トに製作された薄膜光学チャネル導波管を有する 。ｌ゛つの直線配列の薄い金属電極がチャネル導波管の一方の側部に沿って基体 上に形成され、第２の配列の薄い金属電極が導波管の対向側部に沿って形成され る。電極は同等に離間され且つ互いに平行である。一方の側部に沿った電極のそ れぞれは他方の電極と無関係に電圧を受けるようになっている。レーザービーム が電極に対しで垂直な方向へ伝搬するように導波管中へ結合される。

電圧が選択された電極へ適用された時、電位差が電極とチャネル導波管を横切っ て配置された対向電極との間に発生される。この電位差は導波管の平面に対して 垂直に配向されたノリンジングＷを発生し、それは導波管の厚さにゎたる導波管 の屈折率に局部的変化を電気光学的に誘起する。この屈折率の変化は入来するレ ーザーのモードプロファイルを変化し、レーザービームは基体中へ放射される。

ビームはブラッグ整合格子によって導波管から離れる方へ結合され、ビー・ムは 光学素子によって受取媒体上へ作像される。

機械的偏向系より優れた本発明の走査装置の利点は走査装置がはるかに信較でき 且つ績糸よりもコンパクトであることである。開示された走査装置ははるかに簡 単なマイクロエレクトリンク構造を有する発光ダイオード配列のような固定装置 よりも優れた利点を有する。更に、本発明の走査装置は、全内部反射形式の既知 の導波管走査装置に存在する不十分な光出力の問題を解決する。開示された走査 装置は入力走査装置としてのみならず出力走査装置としても使用されることがで きる。

本発明の実施例は付に添付図面を参照して例として説明される０図面において、 図１は本発明の走査装置の斜視図であり、図２は図１に示した走査装置のデフレ クタの上面図であり、図３は図２に示したデフレクタの前面図であり、図４は図 ２に示したデフレクタの端面図であり、図５は本発明の第２の実施例の斜視図で あり、図６は図５に示した本発明の実施例の上面図であり、図７は図５に示した 実施例の前面図であり、そＬ７て図８は図５に示した実施例の端面図である。

図１を参照すると、本発明に従って構成された入力走査装置１ｏが示される。

走査装置１０は電気光学式デフレクタ１２と、図１に概略的に示された入力光源 １４と、作像光学要素１６と、例えば感光性媒体であることができる受取媒体１ ８とを含む。

デフレクタ１２はガラス、サファイア又は水晶のような光学材料から作られるこ とができる基体２０を含む、１８Ｍ光学チャネル導波管２２が基体２ｏ上にチャ ネル２１中に形成される。導波管２２は例えば液相又は蒸気相のエビタクシ−に よって基体上に成長された半導体の薄い膜であることができる。また、導波管２ ２はＬ　１Ｎｂｏｓ　、ＢａＴｉＯｓ　、又は高い電気光学係数の有機材料のよ うな電気光学薄膜材料であることができる。導波管２２を作る１つの適当な方法 は、１９８６年１２月のオプティックス・レター誌の１１巻１２号の「対称的な ストリップ電極を有するＴｉ内部拡散ＬｉＮｂＯ５を用いた電気光学式カットオ フ変調器」と題する論文に開示されている。

図１を参照すると、１つの直線配列２３の金属電極２４は導波管２２の一方の側 部上に形成され、第２の直線配列２５の電極２４は導波管２２の対向側部上に形 成される０図１及び図２に示したように、電極２４は互いに平行にあり且つ互い に等しい量だけ離間している。電極２４は光ｆ１．１４がらのビームの光学軸線 ３７に対して直角に配置される。

電極２４のそれぞれは■１〜Ｖいで示された電圧供給部へ連結され、且つ電極２ ４は直線配列２３の電極２４と配列２５の対向電極２４との間に電位差を生ずる ように選択的に作動されることができる。電圧が電極２４へ適用された時、フリ ンジング界が図４で矢線２９によって示されるように導波管２２の幅にわたって 発生される。この電界は図４でｔで示した導波管２２の厚さにわたって、導波管 材料の屈折率に局部化された変化を誘起する。電圧は電極２４へ既知の様態で供 給されることができる。例えば、マルチプレクサ（図示せず）が電圧を連続する 電極２４へ順次適用するために使用されることができる。

光源１４は例えば導波管２２中へ結合されたレーザーであることができる０本発 明で使用するために好適なレーザーは半導体レーザーである。単一モードの導波 管２２の小さい厚さの故に、外部レーザーエネルギの導波管２２中への直接端フ ァイヤ結合は非常に有効でない、入力ビームの導波管２２中への信幀できる結合 はダイオードレーザ−のような光源（図示せず）を導波管上に直接に製作するこ とによって最大限にされることができる。もし光源が導波管上に製作されないな らば、より大きな効率を達成するためにプリズム又は格子によって光源を導波管 ２２へ結合することが望ましい。

電極２４の列から離れる方へのビーム３０の結合は適当に配向されたブラッグ整 合格子２６（図３及び図４）によって達成されることができる。光源１４によっ て生じた光ビーム３０はそれが電極２４ｔの電圧によって誘起された導波管２２ 中の屈折率の局部的な変化に遭遇するまで光学軸線３７に沿って伝搬される。

この屈折率の変化は光ビーム３０のモードプロファイルを変化し、ビームは基体 ２０中へ格子２６の方へ放射される。格子２６中の格子線２７は電極２４に対し て垂直な単一の出力ビームを生ずるように配向される０作像光学要素１６は例え ば一対の凸レンズ１７及び１９を含む無限焦点距離形式のものであることができ る。

本発明の重要な特徴は走査装置１０で得られることができる高いピクセル密度で ある。走査装置１０で生じるピクセル間隔は、導波管２２の材料の電気光学的強 さ及び電極より上の空気中でのブレークダウン界（ζ３Ｖ／μｍ）を含む多くの ファクターに依存する。走査装置ｌＯでの最小のビクセル間隔Ｐｍ（μｍで示す ）は次のように計算されることができる。

Ｐａ　−２／３””　（ｎ／ｋ）””　Ｙａ　”’　（’千Ｗ、）Ｇ”’　（１ ）式中、ｎは導波管材料の屈折率であり、Ｙｌは導波管厚さのオーダーでμｍの 値を有し、Ｗ、は電極間隙Ｇに対する電極幅Ｗの比であり、Ｋは導波管の電気光 学的強さμｍ／Ｖである。また、ビクセル間隔は屈折率障壁を通り抜けるエバネ セント界によって決定される。

導波管２２の好適な材料は電気光学的テンソル係数ｒ、％を保有するＢ　ａ　Ｔ 　ｉ　Ｏｓであり、これはｒｆｆ３であるＩｊＮｂＯ，の係数の２７倍位大きい 、ＢａＴｉＯｓの非常に大きい電気光学的テンソル係数は潜在的にＬ　ｉ　Ｎ　 ｂ　Ｃｈの３３倍の強さである電気光学的強さを導く。

情報を受取媒体１８へ与えるための走査装置ｌＯの動作中、光源１４からの変調 さねたビームは軸１ａ３７に沿って導波管２２へ入る。電極２４は電圧ｖｌ−ｖ １１によ１．て順次作動され、導波管中の連続する場所で導波管２２の屈折率に 局部的な変化を誘起し、ビームを受取媒体１８−Ｆの走査線４２に沿、で走査す る。像を媒体１８１で完成するために、受取媒体を電極２４の作動と調時された 関係で走査線４２と内角な方向へ移動するための手段（図示せず）が設けられる 。

−Ｊ−の説明では、本発明の走査装置ｌＯの動作は出力モードで説明されている 。

走査装２１０が入力モードでも動作され得ることは明らかであろう、このため、 走査表面（図示せ４′）からの光ビームはデフレクタ１２の導波管２２１へ向け られることができ、且つ電極２４は光ビームを導波管２２から軸線３７に沿って 偏向するように連続的に作動されることができた。導波管２２から出る際、ビー ムは光検知器（図示せず）上へ向けられることができた。出力モードで動作され る走査装置１０及び中力モードで動作される走査装置ｔＩＯは受取媒体の照明及 びそれからの光の収集の両方のために組合せて使用されることができたことは明 らかであろう。

図５〜図８に、本発明の第２の実施例が示される。図５を参照すると、走査装ｚ ＋、ｉｏは基体１２０を含むデフ１／クタ１１２を含む。基体１２０はガラス、 サファイア又は水晶のような光？材料から作られることができる。薄膜光学導波 管１２２が基体１２０　、、ｈのチャネル中に形成される。導波管１２２は例え ば液相又は蒸気相のエビタクシ−で基体１２０上に成長された半導体の薄い膜で あることができる。また、導波管１２２はＬｉＮｂＯ５、ＢａＴｆＯｓ　、又は 高い電気光学係数の有機材料のよ・うな電気光学Ｅｉｌｌ！Ｊ材料であることが できるゆ導波管１２２の好適な材料は有機材料である。

図５及び図６を参照すると、直線配列１２３の金属１１ｉ１２４が導波管１２２ の上に形成される。電極１２４は互いに平行にあり且つ互いに等しい量だけ離間 している。を極１２４は光学軸線１３７に対して直角に配置される。透明な共通 の電極１３１（図８）が導波管１２２の成長に先立ってアルミニウムのような材 料から基体１２０１に形成される。電圧Ｖ、−Ｖ、が連続する電極１２４と共通 の電極１３１との間に適用されて直接の電界を形成し且つ導波管１２２の屈折率 に局部的な変化を誘起することができる。光＃、１１４は光ビーム１３０を光学 軸線１３７に沿−７て導波管１２２へ供給するようになっている。

１を極１２４の列から離れる方への光ビーム＋３０の結合は適当に配向されたブ ラッグ整合格子１２６（図７）ｒよって達成されることができる。光ビー・ム１ ３０はそれが電極１２４上の電圧によって生じた導波１ｆ１２２中の屈折率に電 気光学的に誘起された局部的な変化に遭遇するまで光学軸線１３７に沿って伝搬 する。

屈折率の変化はビームのモードプロファイルを変化し、ビ・−ムは基体１２０中 ＾。

格子１２６の方へ放射される。格Ｔ−１２６中の格子線１２７は電極１２４と直 角な単一の出力ビームを生じるように配向される１作像光学要素１１Ｇは走査線 １４２を受取媒体１１８上に形成するために設けられる。

本発明はその好適な実施例と特に関連して詳細に説明されたが、変更及び修正が 本発明の精神及び範囲内で行われ得ることは理解されよう０例えば、導波管２２ 及び１２２は図１及び図５に示した電極の形状を用いて電気光学的に作られるこ とができた。そのような装置の使用中、電圧は通常は電極２４及び１２４上に維 持され、且つ光ビームは電極２４及び１２４を順次放電することによって走査さ れる。

ＦＩＧ、５ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．光学材料で作られた基体（２０、１２０）と、前記基体（２０、１２０）上 に形成された薄膜光学チャネル導波管（２２、１２２）と、 前記導波管（２２、１２２）に隣接して形成され、第１の方向へ延在し且つ互い に概ね平行にある複数個の電極（２４、１２４）と、導波管の厚さにわたる導波 管（２２、１２２）の屈折率に局部的変化を電気光学的に誘起するように前記電 極上の電圧を調整するための手段（Ｖ１〜Ｖｎ）と、コヒーレントな光ビームを 前記第１の方向に対して横断方向の第２の方向へ前記導波管（２２、１２２）中 へ結合し、ビームが前記第２の方向へ伝搬し且つ前記屈折率変化に遭遇するとき に前記導波管（２２、１２２）の下の基体（２０、１２０）中へ放射される手段 （１４、１１４）と、前記導波管からのビームを結合するための手段２６、１２ ６）とを具えた走査装置。
2. ２．前記第２の方向が前記第１の方向に対して直角である請求項１に記載された 走査装置。
3. ３．前記電極の第１の直線配列（２３）が前記導波管（２２）の一方の側部に形 成され且つ電極の第２の直線配列（２５）がその対向側部に形成された請求項１ に記載された走査装置。
4. ４．電極の直線配列（１２３）が前記導波管（１２２）の上に形成された請求項 １に記載された走査装置。
5. ５．前記導波管からのビームを結合する前記手段が前記基体（２０、１２０）上 に形成されたブラッグ整合格子（２６、１２６）である請求項１に記載された走 査装置。
6. ６．光学要素（１６、１１６）が前記ビームを記録媒体（１８、１１８）上へ作 像するために設けられている請求項１に記載された走査装置。
7. ７．電圧を調整するための前記手段（Ｖ１〜Ｖｎ）が前記ビームを記録媒体（１ ８、１１８）を横切って移動させるように前記電極（２４、１２４）の連続する 電極上で電圧を変化させるための手段を含む請求項３に記載された走査装置。
8. ８．前記電圧が導波管（２２）の対向側部上に配置された電極（２４）の間に適 用される請求項７に記載された走査装置。
9. ９．前記電圧が前記電極（１２４）と、前記導波管（１２２）の下に配置された 共通の電極（１３１）との間に適用される請求項４に記載された走査装置。
10. １０．前記導波管がＬｉＮｂＯ３から作られた請求項１又は請求項３に記載され た走査装置。
11. １１．前記導波管がＢａＴｉＯ３から作られた請求項１又は請求項３に記載され た走査装置。
12. １２．光学材料で作られた基体（２０、１２０）と、前記基体上に製作された薄 膜光学チャネル導波管（２０、１２０）と、前記導波管に隣接して形成され、第 １の方向へ延在し且つ互いに概ね平行にある金属の概ね平行な電極（２４、１２ ４）の配列と、チャネル導波管（２２、１２２）の幅にわたって屈折率に局部的 な変化を生じるように電圧（Ｖ１〜Ｖｎ）を前記電極（２４、１２４）へ適用す る手段と、走査される物体から前記導波管（２２、１２２）上へ光ビームを方向 付ける手段と、 前記光ビームを感光性要素へ方向付けるように前記電極（２４、１２４）の連続 する電極へ前記電圧（Ｖ１〜Ｖｎ）を適用する手段とを具えた走査装置。
13. １３．前記光ビームがレーザービームである請求項１２に記載された走査装置。