JPH06214184A - オーバーフィルドラスタ走査システム - Google Patents
オーバーフィルドラスタ走査システムInfo
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- JPH06214184A JPH06214184A JP5289114A JP28911493A JPH06214184A JP H06214184 A JPH06214184 A JP H06214184A JP 5289114 A JP5289114 A JP 5289114A JP 28911493 A JP28911493 A JP 28911493A JP H06214184 A JPH06214184 A JP H06214184A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光源の強度を再プロファイルし、均一強度プ
ロファイルを生成する。 【構成】 バイナリー回折光学レンズ（ＢＤＯ）４０の
４０ａ〜４０ｊのセグメントの各々は、それぞれ等価エ
ネルギー帯域３０ａ〜３０ｊを、それらの帯域の強度と
幅次第で集束したり発散したりして、それぞれ同じ幅と
同じエネルギーを有する帯域５０ａ〜５０ｊに変換し、
ＢＤＯ４２の４２ａ〜４２ｊのセグメントの各々は、受
け取った帯域３０ａ〜３０ｊを平行にする。広い光帯域
が、それより狭い帯域に圧縮されると、狭い帯域の強度
は増大し、それに対して、狭い光帯域が、それより広い
帯域に発散されると、広い帯域の強度は減少し、プロフ
ァイル５０のような均一な強度プロファイルが生成され
る。プロファイル５０の各々の帯域の幅とエネルギーは
一定に保たれているので、全ての帯域の強度も一定にな
り、プロファイル５０は、光ビームの全幅に均一な強度
を有する。
ロファイルを生成する。 【構成】 バイナリー回折光学レンズ（ＢＤＯ）４０の
４０ａ〜４０ｊのセグメントの各々は、それぞれ等価エ
ネルギー帯域３０ａ〜３０ｊを、それらの帯域の強度と
幅次第で集束したり発散したりして、それぞれ同じ幅と
同じエネルギーを有する帯域５０ａ〜５０ｊに変換し、
ＢＤＯ４２の４２ａ〜４２ｊのセグメントの各々は、受
け取った帯域３０ａ〜３０ｊを平行にする。広い光帯域
が、それより狭い帯域に圧縮されると、狭い帯域の強度
は増大し、それに対して、狭い光帯域が、それより広い
帯域に発散されると、広い帯域の強度は減少し、プロフ
ァイル５０のような均一な強度プロファイルが生成され
る。プロファイル５０の各々の帯域の幅とエネルギーは
一定に保たれているので、全ての帯域の強度も一定にな
り、プロファイル５０は、光ビームの全幅に均一な強度
を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光ビームの強度
プロファイルを、不均一な分布から均一な分布に変える
光学システムに関し、特に、一対のバイナリー回折光学
レンズによって、光源の強度を再プロファイルするラス
タスキャナに関する。
プロファイルを、不均一な分布から均一な分布に変える
光学システムに関し、特に、一対のバイナリー回折光学
レンズによって、光源の強度を再プロファイルするラス
タスキャナに関する。
【０００２】
【従来の技術】バイナリー回折光学（Binary diffracti
on optic (ＢＤＯ) ）レンズは、バイナリー光学テクノ
ロジー〔マサチューセッツテクノロジー協会 (Massachu
settsInstitute of Technology)におけるリンカーン研
究室のジー．ジェイ．スワンソン（G.J.Swanson ）によ
る多重レベルの回折光学素子の理論とデザイン（The Th
eory and Design of Multi-level Diffractive Optical
Elements ）（１９８９年８月１４日、技術報告８５
４）と、その成果の米国特許第４，８９５，７９０号〕
で開示されるように、ＶＬＳＩ（超ＬＳＩ）回路を作る
ために使用される技術と同じ技術を使用して作られる。
設計者は、数学的に、理想化された回折表面構造を開発
し、コンピュータを使用して、一連の精密なマイクロリ
ソグラフィックマスクを定義している。マスクパターン
は、ＵＶ光源を使用して、フォトレジスト（光硬化性樹
脂）コーティングの中にプリントされ、イオンミリン
グ、あるいはプラズマエッチングによって光学的支持体
の中に転写される。
on optic (ＢＤＯ) ）レンズは、バイナリー光学テクノ
ロジー〔マサチューセッツテクノロジー協会 (Massachu
settsInstitute of Technology)におけるリンカーン研
究室のジー．ジェイ．スワンソン（G.J.Swanson ）によ
る多重レベルの回折光学素子の理論とデザイン（The Th
eory and Design of Multi-level Diffractive Optical
Elements ）（１９８９年８月１４日、技術報告８５
４）と、その成果の米国特許第４，８９５，７９０号〕
で開示されるように、ＶＬＳＩ（超ＬＳＩ）回路を作る
ために使用される技術と同じ技術を使用して作られる。
設計者は、数学的に、理想化された回折表面構造を開発
し、コンピュータを使用して、一連の精密なマイクロリ
ソグラフィックマスクを定義している。マスクパターン
は、ＵＶ光源を使用して、フォトレジスト（光硬化性樹
脂）コーティングの中にプリントされ、イオンミリン
グ、あるいはプラズマエッチングによって光学的支持体
の中に転写される。
【０００３】図１を参照すると、従来のラスタスキャナ
（走査）システム１０は、光源１２と、変調器１４と、
走査（スキャニング）要素としての多面回転ポリゴンミ
ラー１６と、感光媒体１８とを使用する。典型的にはレ
ーザ源である光源１２は、光ビーム２０を出射し、変調
器１４に光ビーム２０を送る。変調器１４は、画素イン
フォメーションを受け取り、画素インフォメーションに
従って光ビーム２０を変調する。ラスタスキャナシステ
ムは、オーバーフィル走査を使用するので、変調された
光ビーム２０は、回転ポリゴンミラー１６の２つのファ
セット２２に送られる。回転ポリゴンミラー１６は、光
ビーム２０を反射し、また、反射された光２０に、回転
ポリゴンミラー１６の回転の中心近くの軸回りを回転さ
せ、線を走査する。反射された光ビーム２０は、写真フ
ィルムや画像形成システムの出力におけるゼログラフィ
ックドラムのような感光媒体１８を照射するために使用
されることが可能である。
（走査）システム１０は、光源１２と、変調器１４と、
走査（スキャニング）要素としての多面回転ポリゴンミ
ラー１６と、感光媒体１８とを使用する。典型的にはレ
ーザ源である光源１２は、光ビーム２０を出射し、変調
器１４に光ビーム２０を送る。変調器１４は、画素イン
フォメーションを受け取り、画素インフォメーションに
従って光ビーム２０を変調する。ラスタスキャナシステ
ムは、オーバーフィル走査を使用するので、変調された
光ビーム２０は、回転ポリゴンミラー１６の２つのファ
セット２２に送られる。回転ポリゴンミラー１６は、光
ビーム２０を反射し、また、反射された光２０に、回転
ポリゴンミラー１６の回転の中心近くの軸回りを回転さ
せ、線を走査する。反射された光ビーム２０は、写真フ
ィルムや画像形成システムの出力におけるゼログラフィ
ックドラムのような感光媒体１８を照射するために使用
されることが可能である。
【０００４】図２を参照すると、レーザ光ビームは、ビ
ームの中心Ｃで最高強度を有し、ビームの外部シェルＳ
の方にいくに従って次第に減少する、正規分布（ガウス
分布）３０を有する。光ビームが少なくとも２つのファ
セットをカバーするのに充分な幅を持つオーバーフィル
ドラスタスキャナシステムでは、変調器１４で使用され
る電気光学結晶１４ａは、光ビームの幅ｗを包囲するの
に十分な幅を有するべきである。しかし、光ビームの強
度は、ビームの中心Ｃから外部シェルＳまで変化するの
で、変調器１４の電気光学結晶１４ａの表面は、均一な
強度を受けない。電気光学結晶の中心部Ｃａは、光ビー
ムの中心Ｃから最高強度で露光され、電気光学結晶のそ
の他の部分は、それより低い強度で露光される。例え
ば、リチウムニオブ塩酸結晶においては、不均一な光
は、結晶中の鉄分のような不純物からのキャリアを励起
させる。これらのキャリアは、結晶の中で拡散によって
移動し、電場の影響を受けると、新しいポジションに移
動させられて再び捕らえられ、電気光学効果によって屈
折率を特別に変化させることになる。この屈折率変化現
象は、「光屈折効果」あるいは、「光学（オプティカ
ル）ダメージ」と呼ばれ、文献に良く記されている。屈
折率変化現象は、インフォメーション記憶の場合には望
ましいが、電気光学変調器に適用する場合には望ましい
ものではない。なぜなら、屈折率の変化は、長時間持続
し、結晶を通る光の望ましくない回折を引き起こすから
である。特に、ダメージは、光の強度によるが、光の強
度はガウスビームの場合には均一ではないのである。
ームの中心Ｃで最高強度を有し、ビームの外部シェルＳ
の方にいくに従って次第に減少する、正規分布（ガウス
分布）３０を有する。光ビームが少なくとも２つのファ
セットをカバーするのに充分な幅を持つオーバーフィル
ドラスタスキャナシステムでは、変調器１４で使用され
る電気光学結晶１４ａは、光ビームの幅ｗを包囲するの
に十分な幅を有するべきである。しかし、光ビームの強
度は、ビームの中心Ｃから外部シェルＳまで変化するの
で、変調器１４の電気光学結晶１４ａの表面は、均一な
強度を受けない。電気光学結晶の中心部Ｃａは、光ビー
ムの中心Ｃから最高強度で露光され、電気光学結晶のそ
の他の部分は、それより低い強度で露光される。例え
ば、リチウムニオブ塩酸結晶においては、不均一な光
は、結晶中の鉄分のような不純物からのキャリアを励起
させる。これらのキャリアは、結晶の中で拡散によって
移動し、電場の影響を受けると、新しいポジションに移
動させられて再び捕らえられ、電気光学効果によって屈
折率を特別に変化させることになる。この屈折率変化現
象は、「光屈折効果」あるいは、「光学（オプティカ
ル）ダメージ」と呼ばれ、文献に良く記されている。屈
折率変化現象は、インフォメーション記憶の場合には望
ましいが、電気光学変調器に適用する場合には望ましい
ものではない。なぜなら、屈折率の変化は、長時間持続
し、結晶を通る光の望ましくない回折を引き起こすから
である。特に、ダメージは、光の強度によるが、光の強
度はガウスビームの場合には均一ではないのである。
【０００５】ダメージは、電気光学結晶の中心Ｃａ付近
で、より大きいので、結晶の中心の性能は、結晶のその
他の部分の性能より劣化し、性能が不均一になってしま
う。ダメージが起こると、光の吸収がダメージの加速を
増大し、さらにダメージを激化させ、破壊的なサイクル
が動作上にセットされる。性能が不均一では、結晶の中
心Ｃａ以外の部分の性能が許容レベルを保つ一方、結晶
の中心Ｃａの性能は、許容不可レベルに陥ってしまう。
この効果は、外部領域がその独自の機能を達成できる位
に十分強度が高い時に激化され、結晶中心付近に過度の
強度をもたらし、早急な劣化を導く。この問題は、変調
器１４を調整し直すことによって修正されることができ
ない。変調器１４の再調整は、電気光学結晶の中心の性
能を改良することができるが、電気光学結晶のその他の
部分の性能を過修正するのである。従って、中心でのみ
ダメージを受ける電気光学結晶はもはや有益ではなく、
新しい電気光学結晶によって、とって代わられなければ
ならない。
で、より大きいので、結晶の中心の性能は、結晶のその
他の部分の性能より劣化し、性能が不均一になってしま
う。ダメージが起こると、光の吸収がダメージの加速を
増大し、さらにダメージを激化させ、破壊的なサイクル
が動作上にセットされる。性能が不均一では、結晶の中
心Ｃａ以外の部分の性能が許容レベルを保つ一方、結晶
の中心Ｃａの性能は、許容不可レベルに陥ってしまう。
この効果は、外部領域がその独自の機能を達成できる位
に十分強度が高い時に激化され、結晶中心付近に過度の
強度をもたらし、早急な劣化を導く。この問題は、変調
器１４を調整し直すことによって修正されることができ
ない。変調器１４の再調整は、電気光学結晶の中心の性
能を改良することができるが、電気光学結晶のその他の
部分の性能を過修正するのである。従って、中心でのみ
ダメージを受ける電気光学結晶はもはや有益ではなく、
新しい電気光学結晶によって、とって代わられなければ
ならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電気
光学結晶に対する入射光ビーム強度プロファイルを正規
分布から均一な強度に変え、光学変調を行う結晶の区域
で、ほぼ均一なダメージを生成することである。ビーム
のエッジで均一になりにくいために、ビームのエッジ
が、変調器の電気光学的に変調される区域の外部にある
ように設計される。均一な強度は、マルチチャネルＡＯ
変調器のような他の光学的適用に、あるいは、均一な光
学ビームを要求するあらゆる光学システムの適用に応用
されることが可能である。
光学結晶に対する入射光ビーム強度プロファイルを正規
分布から均一な強度に変え、光学変調を行う結晶の区域
で、ほぼ均一なダメージを生成することである。ビーム
のエッジで均一になりにくいために、ビームのエッジ
が、変調器の電気光学的に変調される区域の外部にある
ように設計される。均一な強度は、マルチチャネルＡＯ
変調器のような他の光学的適用に、あるいは、均一な光
学ビームを要求するあらゆる光学システムの適用に応用
されることが可能である。
【０００７】本発明のさらなる目的は、光ビームの強度
プロファイルを、あらゆる強度プロファイルからあらゆ
る望ましい強度プロファイルに変更することである。
プロファイルを、あらゆる強度プロファイルからあらゆ
る望ましい強度プロファイルに変更することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段と作用】本発明の一態様で
は、一対のバイナリー回折光学レンズが、光ビームの強
度プロファイルを均一な強度プロファイルに変えるため
に使用される。説明する目的で、本発明の両方のバイナ
リー回折光学レンズは、等しい数のセグメントに分割さ
れて思考されることができる。第１のバイナリー回折光
学レンズの各々のセグメントは、光ビームの一部分を発
散させたり集束させたりし、必要に応じて、ビームの同
じ部分を屈折する。第２のバイナリー回折光学レンズの
各々のセグメントは、第１のバイナリー回折光学レンズ
のそれぞれのセグメントから光ビームを受け取り、光ビ
ームを平行にする。実際の適用においては、セグメント
は大変小さいので、強度プロファイルの変化は基本的に
連続的である。
は、一対のバイナリー回折光学レンズが、光ビームの強
度プロファイルを均一な強度プロファイルに変えるため
に使用される。説明する目的で、本発明の両方のバイナ
リー回折光学レンズは、等しい数のセグメントに分割さ
れて思考されることができる。第１のバイナリー回折光
学レンズの各々のセグメントは、光ビームの一部分を発
散させたり集束させたりし、必要に応じて、ビームの同
じ部分を屈折する。第２のバイナリー回折光学レンズの
各々のセグメントは、第１のバイナリー回折光学レンズ
のそれぞれのセグメントから光ビームを受け取り、光ビ
ームを平行にする。実際の適用においては、セグメント
は大変小さいので、強度プロファイルの変化は基本的に
連続的である。
【０００９】本発明の別の態様では、一対のバイナリー
回折光学レンズは、光ビームの強度プロファイルを、あ
らゆるプロファイルからあらゆる望ましいプロファイル
へと変えるために使用される。本発明の両方のバイナリ
ー回折光学レンズは、等しい数のセグメントを有する。
望ましい強度プロファイルの形状次第で、第１のバイナ
リー回折光学レンズの各々のセグメントは、光ビームの
一部分を発散させたり集束させたりし、必要に応じて、
ビームの同じ部分を屈折する。第２のバイナリー回折光
学レンズの各々のセグメントは、第１のバイナリー回折
光学レンズのそれぞれのセグメントから光ビームを受け
取り、光ビームを平行にする。
回折光学レンズは、光ビームの強度プロファイルを、あ
らゆるプロファイルからあらゆる望ましいプロファイル
へと変えるために使用される。本発明の両方のバイナリ
ー回折光学レンズは、等しい数のセグメントを有する。
望ましい強度プロファイルの形状次第で、第１のバイナ
リー回折光学レンズの各々のセグメントは、光ビームの
一部分を発散させたり集束させたりし、必要に応じて、
ビームの同じ部分を屈折する。第２のバイナリー回折光
学レンズの各々のセグメントは、第１のバイナリー回折
光学レンズのそれぞれのセグメントから光ビームを受け
取り、光ビームを平行にする。
【００１０】オーバーフィルドラスタ走査（スキャニン
グ）システムであって、光ビームを出射する光源と、第
１のバイナリー回折光学レンズ素子と、前記光ビームの
行路に沿って前記第１のバイナリー回折光学レンズ素子
から離して置かれる第２のバイナリー回折光学レンズ素
子と、を含むバイナリー回折光学レンズシステムと、前
記光源から前記光ビームを受け取り、前記光ビームの強
度を再プロファイルするようにアレンジされる前記バイ
ナリー回折光学レンズシステムと、感光媒体と、前記バ
イナリー回折光学レンズシステムから、前記再プロファ
イルされた光ビームを受け取り、前記感光媒体を横切る
ように前記光ビームを走査するようにアレンジされる回
転走査手段と、からなる。
グ）システムであって、光ビームを出射する光源と、第
１のバイナリー回折光学レンズ素子と、前記光ビームの
行路に沿って前記第１のバイナリー回折光学レンズ素子
から離して置かれる第２のバイナリー回折光学レンズ素
子と、を含むバイナリー回折光学レンズシステムと、前
記光源から前記光ビームを受け取り、前記光ビームの強
度を再プロファイルするようにアレンジされる前記バイ
ナリー回折光学レンズシステムと、感光媒体と、前記バ
イナリー回折光学レンズシステムから、前記再プロファ
イルされた光ビームを受け取り、前記感光媒体を横切る
ように前記光ビームを走査するようにアレンジされる回
転走査手段と、からなる。
【００１１】
【実施例】図３を参照すると、図１で示されるように、
回転ポリゴンミラーのファセットに当たる、正規分布３
０を有する典型的なビームが示されている。本発明で
は、光ビームの正規分布は、２つのバイナリー回折光学
（binary diffraction optic(ＢＤＯ) ）レンズ４０及
び４２を使用することによって、均一な強度プロファイ
ルを有するプロファイル５０に変えられる。
回転ポリゴンミラーのファセットに当たる、正規分布３
０を有する典型的なビームが示されている。本発明で
は、光ビームの正規分布は、２つのバイナリー回折光学
（binary diffraction optic(ＢＤＯ) ）レンズ４０及
び４２を使用することによって、均一な強度プロファイ
ルを有するプロファイル５０に変えられる。
【００１２】このようなプロファイリングを達成するこ
とのできるバイナリー回折光学レンズ４０及び４２を設
計するために、正規分布は等価エネルギー帯域３０ａ、
３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３
０ｈ、３０ｉ、３０ｊの極小セクションに分割される。
帯域３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０
ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊはそれぞれ、幅
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊを有する。帯
域３０ｅのように正規分布の中心に近い帯域は、（幅
が）より狭く、より大きい強度を有しており、また、３
０ａのように正規分布のサイドに近い帯域は、（幅が）
より広く、より小さい強度を有する。しかし、全ての帯
域に対するエネルギーは同じである。
とのできるバイナリー回折光学レンズ４０及び４２を設
計するために、正規分布は等価エネルギー帯域３０ａ、
３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３
０ｈ、３０ｉ、３０ｊの極小セクションに分割される。
帯域３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０
ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊはそれぞれ、幅
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊを有する。帯
域３０ｅのように正規分布の中心に近い帯域は、（幅
が）より狭く、より大きい強度を有しており、また、３
０ａのように正規分布のサイドに近い帯域は、（幅が）
より広く、より小さい強度を有する。しかし、全ての帯
域に対するエネルギーは同じである。
【００１３】また、正規分布３０の幅ｗに等しい幅ｗを
有するプロファイル５０は、等価エネルギー帯域５０
ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０
ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊの極小セクションに分割さ
れる。このプロファイル５０の強度は均一であるので、
全ての帯域５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、
５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊは、等しい幅
ｎを有し、同じエネルギーを含んでいる。
有するプロファイル５０は、等価エネルギー帯域５０
ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０
ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊの極小セクションに分割さ
れる。このプロファイル５０の強度は均一であるので、
全ての帯域５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、
５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊは、等しい幅
ｎを有し、同じエネルギーを含んでいる。
【００１４】正規分布３０をプロファイル５０に変換す
るために、バイナリー回折光学レンズ４０及び４２の各
々は、それぞれの帯域に対応して分割されたセグメント
を有するように設計されなければならない。各々のセグ
メントは、複数の極小段状ウェッジ（図４（Ａ）及び
（Ｂ）を参照のこと）を有するということに注目しなけ
ればならない。セグメント４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４
０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈ、４０ｉ、４０
ｊの各々は、帯域３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３
０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊを、そ
れぞれ帯域５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、
５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊに変換するよ
うに設計される。また、セグメント４２ａ、４２ｂ、４
２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ、４２ｈ、４２
ｉ、４２ｊの各々は、それぞれ帯域５０ａ、５０ｂ、５
０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０
ｉ、５０ｊを平行化するように設計される。
るために、バイナリー回折光学レンズ４０及び４２の各
々は、それぞれの帯域に対応して分割されたセグメント
を有するように設計されなければならない。各々のセグ
メントは、複数の極小段状ウェッジ（図４（Ａ）及び
（Ｂ）を参照のこと）を有するということに注目しなけ
ればならない。セグメント４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４
０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈ、４０ｉ、４０
ｊの各々は、帯域３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３
０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊを、そ
れぞれ帯域５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、
５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ、５０ｊに変換するよ
うに設計される。また、セグメント４２ａ、４２ｂ、４
２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ、４２ｈ、４２
ｉ、４２ｊの各々は、それぞれ帯域５０ａ、５０ｂ、５
０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０
ｉ、５０ｊを平行化するように設計される。
【００１５】例えば、ＢＤＯ（バイナリー回折光学レン
ズ）４０のセグメント４０ａは、帯域３０ａを受け入
れ、また、帯域３０ａが、ファセットに当たる時により
広い幅ｎを有するというように、帯域を屈折することが
可能でなければならない。各々の帯域のエネルギーは一
定に保たれるので、帯域５０ａのエネルギーは、帯域３
０ａと同じである。しかし、帯域５０ａは、より狭い幅
ｎを有し、エネルギーは一定であるので、強度は増す。
言い換えれば、光の広い帯域が、それより狭い帯域に圧
縮されると、より狭い帯域の強度は増大するのである。
ズ）４０のセグメント４０ａは、帯域３０ａを受け入
れ、また、帯域３０ａが、ファセットに当たる時により
広い幅ｎを有するというように、帯域を屈折することが
可能でなければならない。各々の帯域のエネルギーは一
定に保たれるので、帯域５０ａのエネルギーは、帯域３
０ａと同じである。しかし、帯域５０ａは、より狭い幅
ｎを有し、エネルギーは一定であるので、強度は増す。
言い換えれば、光の広い帯域が、それより狭い帯域に圧
縮されると、より狭い帯域の強度は増大するのである。
【００１６】それに対して、ＢＤＯ４０のセグメント４
０ｅは、帯域３０ｅを受け入れ、発散し、必要に応じ
て、セグメント３０ｅがファセットに当たる時により広
い幅ｎを有するというように、帯域を屈折させることが
できるよう設計されなければならない。幅ｎは幅ｅより
広く、エネルギーは一定であるので、強度は減少する。
０ｅは、帯域３０ｅを受け入れ、発散し、必要に応じ
て、セグメント３０ｅがファセットに当たる時により広
い幅ｎを有するというように、帯域を屈折させることが
できるよう設計されなければならない。幅ｎは幅ｅより
広く、エネルギーは一定であるので、強度は減少する。
【００１７】図４は、図３の一部を拡大した図であり、
（Ａ）は、図３のセグメント４０ａの下部をさらに拡大
誇張して描写したものを示し、（Ｂ）は、図３のセグメ
ント４０ｅの上部をさらに拡大誇張して描写したものを
示している。図４の（Ａ）を参照すると、帯域３０ａの
下方エッジ３７は、セグメント４０ａを通過しセグメン
ト４０ａの段状ウェッジ４１の１つから出る時に屈折す
る。また、図４の（Ｂ）を参照すると、帯域３０ｅの上
方エッジ３９は、セグメント４０ｅを通過しセグメント
４０ｅの段状ウェッジ４３の１つから出る時に屈折す
る。
（Ａ）は、図３のセグメント４０ａの下部をさらに拡大
誇張して描写したものを示し、（Ｂ）は、図３のセグメ
ント４０ｅの上部をさらに拡大誇張して描写したものを
示している。図４の（Ａ）を参照すると、帯域３０ａの
下方エッジ３７は、セグメント４０ａを通過しセグメン
ト４０ａの段状ウェッジ４１の１つから出る時に屈折す
る。また、図４の（Ｂ）を参照すると、帯域３０ｅの上
方エッジ３９は、セグメント４０ｅを通過しセグメント
４０ｅの段状ウェッジ４３の１つから出る時に屈折す
る。
【００１８】図３に戻ると、帯域３０ａと３０ｂを、Ｂ
ＤＯ４０のセグメント４０ａと４０ｂを通して集束し、
また各々の帯域の強度と幅次第で、帯域３０ｃ、３０
ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ
を、セグメント４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０
ｇ、４０ｈ、４０ｉ、４０ｊを通して発散したり集束し
たりすることによって、プロファイル５０のようなプロ
ファイルが作り出される。各々の帯域の幅とエネルギー
が一定に保たれるので、全ての帯域の強度もまた一定に
とどまる。従って、プロファイル５０は、光ビームの全
幅にわたって均一な強度を有するのである。
ＤＯ４０のセグメント４０ａと４０ｂを通して集束し、
また各々の帯域の強度と幅次第で、帯域３０ｃ、３０
ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ
を、セグメント４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、４０
ｇ、４０ｈ、４０ｉ、４０ｊを通して発散したり集束し
たりすることによって、プロファイル５０のようなプロ
ファイルが作り出される。各々の帯域の幅とエネルギー
が一定に保たれるので、全ての帯域の強度もまた一定に
とどまる。従って、プロファイル５０は、光ビームの全
幅にわたって均一な強度を有するのである。
【００１９】プロファイル５０のような均一なプロファ
イルは、結晶１４を有する電気光学変調器の性能を改良
する。図５を参照すると、電気光学変調器の結晶１４
が、変調器１４ａのアクティブ区域を照射する均一な強
度のビームプロファイル５０を有すると、電気光学結晶
は、アクティブ区域１４ａにおいて均一にダメージを受
け、結晶中の光学ダメージが均一であることによって、
屈折率の変化がほぼ均一になる。
イルは、結晶１４を有する電気光学変調器の性能を改良
する。図５を参照すると、電気光学変調器の結晶１４
が、変調器１４ａのアクティブ区域を照射する均一な強
度のビームプロファイル５０を有すると、電気光学結晶
は、アクティブ区域１４ａにおいて均一にダメージを受
け、結晶中の光学ダメージが均一であることによって、
屈折率の変化がほぼ均一になる。
【００２０】ラスタスキャナシステムのようないくつか
の光学的適用においては、光ビームの中心だけが使用さ
れることができるが、それはなぜならビームの残りの部
分の強度はあまりにも低く使用できないからである。本
発明の開示される実施例では、ビームの比較的大きい部
分が使用できるので、光ビームをより効果的に使用す
る。
の光学的適用においては、光ビームの中心だけが使用さ
れることができるが、それはなぜならビームの残りの部
分の強度はあまりにも低く使用できないからである。本
発明の開示される実施例では、ビームの比較的大きい部
分が使用できるので、光ビームをより効果的に使用す
る。
【００２１】本発明の実施例で開示されるＢＤＯペア
は、ある既定形状のあらゆる強度プロファイルを、あら
ゆる望ましい強度プロファイルに再プロファイルし、あ
る強度プロファイルを必要とするあらゆるシステムで使
用されることができるように設計されることができる。
図６及び図７は、２つの異なる強度プロファイルが望ま
しいプロファイルに変えられる本発明の原理を示してい
る。図６は、図３の強度プロファイル３０を強度プロフ
ァイル６４に変える。図７は、強度プロファイル７０を
強度プロファイル９０に変える。図６及び図７は、本発
明を使用することの無制限な可能性のうちの２つだけを
示している。
は、ある既定形状のあらゆる強度プロファイルを、あら
ゆる望ましい強度プロファイルに再プロファイルし、あ
る強度プロファイルを必要とするあらゆるシステムで使
用されることができるように設計されることができる。
図６及び図７は、２つの異なる強度プロファイルが望ま
しいプロファイルに変えられる本発明の原理を示してい
る。図６は、図３の強度プロファイル３０を強度プロフ
ァイル６４に変える。図７は、強度プロファイル７０を
強度プロファイル９０に変える。図６及び図７は、本発
明を使用することの無制限な可能性のうちの２つだけを
示している。
【００２２】図６を参照すると、正規分布３０の幅ｗに
等しい幅ｗを有するプロファイル６４は、等価エネルギ
ー帯域６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４
ｆ、６４ｇ、６４ｈ、６４ｉ、６４ｊという極小のセク
ションに分割されなければならない。帯域６４ａ、６４
ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ、６４ｇ、６４
ｈ、６４ｉ、６４ｊの各々は、それぞれ幅ａ’、ｂ’、
ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’、ｇ’、ｈ’、ｉ’、ｊ’を有
する。
等しい幅ｗを有するプロファイル６４は、等価エネルギ
ー帯域６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４
ｆ、６４ｇ、６４ｈ、６４ｉ、６４ｊという極小のセク
ションに分割されなければならない。帯域６４ａ、６４
ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ、６４ｇ、６４
ｈ、６４ｉ、６４ｊの各々は、それぞれ幅ａ’、ｂ’、
ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’、ｇ’、ｈ’、ｉ’、ｊ’を有
する。
【００２３】正規分布３０をプロファイル６４に変換す
るために、バイナリー回折光学レンズ６０と６２はそれ
ぞれ、各々の帯域に対応して分割されたセグメントを有
するように設計されなければならない。セグメント６０
ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ、６０
ｇ、６０ｈ、６０ｉ、６０ｊの各々は、帯域３０ａ、３
０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０
ｈ、３０ｉ、３０ｊを、それぞれ帯域６４ａ、６４ｂ、
６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ、６４ｇ、６４ｈ、６
４ｉ、６４ｊに変換するように設計されている。また、
セグメント６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、
６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６２ｉ、６２ｊの各々は、そ
れぞれ帯域６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、
６４ｆ、６４ｇ、６４ｈ、６４ｉ、６４ｊを平行にする
ように設計されている。
るために、バイナリー回折光学レンズ６０と６２はそれ
ぞれ、各々の帯域に対応して分割されたセグメントを有
するように設計されなければならない。セグメント６０
ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ、６０
ｇ、６０ｈ、６０ｉ、６０ｊの各々は、帯域３０ａ、３
０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０
ｈ、３０ｉ、３０ｊを、それぞれ帯域６４ａ、６４ｂ、
６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、６４ｆ、６４ｇ、６４ｈ、６
４ｉ、６４ｊに変換するように設計されている。また、
セグメント６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、
６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６２ｉ、６２ｊの各々は、そ
れぞれ帯域６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ、６４ｅ、
６４ｆ、６４ｇ、６４ｈ、６４ｉ、６４ｊを平行にする
ように設計されている。
【００２４】例えば、ＢＤＯ６０のセグメント６０ａ
は、帯域３０ａを受け取り、帯域３０ａが、要求される
強度を達成するために、より狭い幅ａ’を有するという
ように、帯域３０ａを集束することができなければなら
ない。帯域３０ａは、帯域６４ａにおいて、より狭い幅
ａ’を有するので、強度は増大する。言い換えれば、光
の広い帯域が、それより狭い帯域に圧縮されると、より
狭い帯域の強度は増大するのである。
は、帯域３０ａを受け取り、帯域３０ａが、要求される
強度を達成するために、より狭い幅ａ’を有するという
ように、帯域３０ａを集束することができなければなら
ない。帯域３０ａは、帯域６４ａにおいて、より狭い幅
ａ’を有するので、強度は増大する。言い換えれば、光
の広い帯域が、それより狭い帯域に圧縮されると、より
狭い帯域の強度は増大するのである。
【００２５】それに対して、ＢＤＯ６０のセグメント６
０ｅは、帯域３０ｅを受け取り、必要に応じて、帯域６
０ｅがファセットに当たる時に望ましい強度減少のため
により広い幅ｅ’を有するというように、帯域を発散さ
せたり屈折させたりすることができるように設計されな
ければならない。
０ｅは、帯域３０ｅを受け取り、必要に応じて、帯域６
０ｅがファセットに当たる時に望ましい強度減少のため
により広い幅ｅ’を有するというように、帯域を発散さ
せたり屈折させたりすることができるように設計されな
ければならない。
【００２６】帯域３０ａと３０ｂを、ＢＤＯ６０のセグ
メント６０ａと６０ｂを通して集束し、また、各々の帯
域の強度と幅次第で、帯域３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３
０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊを、セグメント
６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ、６０ｇ、６０ｈ、６
０ｉ、６０ｊを通して発散したり集束したりことによっ
て、プロファイル６４のようなプロファイルが作り出さ
れる。望ましいプロファイル次第で、ＢＤＯ６０のいく
つかのセグメントは、帯域を発散させたり集束させたり
することなく帯域を（そのまま）送ることが必要である
かもしれないということに注目すべきである。プロファ
イル６４は、一端でより大きい強度を、またもう一端で
より小さい強度を、そしてその間において次第に減少す
る強度を有する。
メント６０ａと６０ｂを通して集束し、また、各々の帯
域の強度と幅次第で、帯域３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３
０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊを、セグメント
６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ、６０ｇ、６０ｈ、６
０ｉ、６０ｊを通して発散したり集束したりことによっ
て、プロファイル６４のようなプロファイルが作り出さ
れる。望ましいプロファイル次第で、ＢＤＯ６０のいく
つかのセグメントは、帯域を発散させたり集束させたり
することなく帯域を（そのまま）送ることが必要である
かもしれないということに注目すべきである。プロファ
イル６４は、一端でより大きい強度を、またもう一端で
より小さい強度を、そしてその間において次第に減少す
る強度を有する。
【００２７】図７を参照すると、既定分布７０を、ある
望ましいプロファイル９０に変換するために、バイナリ
ー回折光学レンズ８０及び８２の各々は、各々のバンド
に対応して分割されたセグメントを有するように設計さ
れなければならない。セグメント８０ａ、８０ｂ、８０
ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇ、８０ｈ、８０
ｉ、８０ｊの各々は、帯域７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７
０ｄ、７０ｅ、７０ｆ、７０ｇ、７０ｈ、７０ｉ、７０
ｊを、それぞれ帯域９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、
９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０ｈ、９０ｉ、９０ｊに変
換するように設計される。また、セグメント８２ａ、８
２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ、８２ｆ、８２ｇ、８２
ｈ、８２ｉ、８２ｊの各々は、それぞれ帯域９０ａ、９
０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０
ｈ、９０ｉ、９０ｊを平行にするように設計されてい
る。
望ましいプロファイル９０に変換するために、バイナリ
ー回折光学レンズ８０及び８２の各々は、各々のバンド
に対応して分割されたセグメントを有するように設計さ
れなければならない。セグメント８０ａ、８０ｂ、８０
ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇ、８０ｈ、８０
ｉ、８０ｊの各々は、帯域７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７
０ｄ、７０ｅ、７０ｆ、７０ｇ、７０ｈ、７０ｉ、７０
ｊを、それぞれ帯域９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、
９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０ｈ、９０ｉ、９０ｊに変
換するように設計される。また、セグメント８２ａ、８
２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ、８２ｆ、８２ｇ、８２
ｈ、８２ｉ、８２ｊの各々は、それぞれ帯域９０ａ、９
０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ、９０ｇ、９０
ｈ、９０ｉ、９０ｊを平行にするように設計されてい
る。
【図１】先行技術のラスタ出力スキャナシステムの断面
図である。
図である。
【図２】正規分布を有する光ビームで露光される図１の
変調器の電気光学結晶を示す。
変調器の電気光学結晶を示す。
【図３】一対のバイナリー回折光学レンズによって、均
一な強度を有するプロファイルに再プロファイルされた
正規分布を示す。
一な強度を有するプロファイルに再プロファイルされた
正規分布を示す。
【図４】図３の一部を拡大したものであり、（Ａ）は、
図３のセグメント４０ａの下部をさらに拡大誇張して描
写したものであり、（Ｂ）は、図３のセグメント４０ｅ
の上部をさらに拡大誇張して描写したものである。
図３のセグメント４０ａの下部をさらに拡大誇張して描
写したものであり、（Ｂ）は、図３のセグメント４０ｅ
の上部をさらに拡大誇張して描写したものである。
【図５】均一な強度を有する光ビームで露光される変調
器の電気光学結晶を示す。
器の電気光学結晶を示す。
【図６】一対のバイナリー回折光学レンズによって、一
方の端からもう一方の端まで次第に減少する強度を有す
るプロファイルに再プロファイルされた正規分布を示
す。
方の端からもう一方の端まで次第に減少する強度を有す
るプロファイルに再プロファイルされた正規分布を示
す。
【図７】一対のバイナリー回折光学レンズによって、別
の任意のプロファイルに再プロファイルされた任意の強
度プロファイルを示す。
の任意のプロファイルに再プロファイルされた任意の強
度プロファイルを示す。
１２ 光源 １４ 変調器 １４ａ 電気光学結晶 １６ ポリゴンミラー １８ 感光媒体 ２０ 光ビーム ２２ ファセット ３０ 正規分布 ５０、６４ プロファイル ６０、６２、８０、８２ バイナリー回折光学レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリス ディー．ハリス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91711 クレアモント リノーク ドライ ブ 1646
Claims (1)
- 【請求項１】 オーバーフィルドラスタ走査システムで
あって、 光ビームを出射する光源と、 第１のバイナリー回折光学レンズ素子と、前記光ビーム
の行路に沿って前記第１のバイナリー回折光学レンズ素
子から離して置かれる第２のバイナリー回折光学レンズ
素子と、を含むバイナリー回折光学レンズシステムと、 前記光源から前記光ビームを受け取り、前記光ビームの
強度を再プロファイルするようにアレンジされる前記バ
イナリー回折光学レンズシステムと、 感光媒体と、 前記バイナリー回折光学レンズシステムから、前記再プ
ロファイルされた光ビームを受け取り、前記感光媒体を
横切るように前記光ビームを走査するようにアレンジさ
れる回転走査手段と、 からなるオーバーフィルドラスタ走査システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/990,491 US5315427A (en) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | Pair of binary diffraction optics for use in overfilled raster output scanning systems |
| US990491 | 1992-12-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06214184A true JPH06214184A (ja) | 1994-08-05 |
Family
ID=25536209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5289114A Pending JPH06214184A (ja) | 1992-12-14 | 1993-11-18 | オーバーフィルドラスタ走査システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5315427A (ja) |
| EP (1) | EP0602872A3 (ja) |
| JP (1) | JPH06214184A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5757535A (en) * | 1996-05-10 | 1998-05-26 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Optical scanner |
| US8988751B2 (en) | 2009-12-04 | 2015-03-24 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical scanning device and image forming apparatus including the same |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5422753A (en) * | 1993-12-23 | 1995-06-06 | Xerox Corporation | Binary diffraction optical element for controlling scanning beam intensity in a raster output scanning (ROS) optical system |
| US5610733A (en) * | 1994-02-28 | 1997-03-11 | Digital Optics Corporation | Beam-homogenizer |
| US5850300A (en) * | 1994-02-28 | 1998-12-15 | Digital Optics Corporation | Diffractive beam homogenizer having free-form fringes |
| US6392808B1 (en) | 1994-02-28 | 2002-05-21 | Digital Optics Corporation | Broad band controlled angle analog diffuser and associated methods |
| US5479583A (en) * | 1994-05-02 | 1995-12-26 | Xerox Corporation | Means to achieve a square intensity profile at an image plane by intensity and phase profiling |
| US6008941A (en) * | 1996-06-25 | 1999-12-28 | Digital Optics Corporation | Optical soft aperture and use thereof |
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