JPH08194178A - 多ビーム光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 偏光を利用し多ビームを発生させ、一度に走
査することで高速、高解像度をもつ光走査装置を提供す
ることである。 【構成】 ウォラストンプリズム等の偏光素子９を多段
に配置して多ビームを発生させ、この多ビームをマルチ
チャネル音響光学変調器１３で光強度変調し、多ビーム
の配列方向の角度をダブプリズム２０で回転させたの
ち、回転多面鏡２１で走査させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は、レーザ光を複数本に分
け、複数本のビームを並列に処理することで、高速化を
実現する多ビーム光走査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を複数本に分岐し、マルチチチ
ャネル音響光学変調器に入射させ、複数本のビームをそ
れぞれ独立に光変調させる光学系は従来、図１０に示す
光学系が用いられている。この光学系ではレーザ光を複
数本に分岐するために、平行平面板からなる光学ガラス
基板上に半透明な膜３０、３２を形成させたビームスプ
リッター３３を用い、それから出力される複数本の透過
光をマルチチチャネル音響光学変調器に導いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、マルチチャ
ネル音響光学変調器が高速に変調できるようにするため
には、この変調器内でレーザ光を微小なスポットに形成
させておくことが必要である。この目的のため、図１０
に示すように、レンズ３１をビームスプリッター３３の
前に挿入することが考えられる。マルチチャネル音響光
学変調器は４の場所に配置されることになる。しかし、
この方法では、レンズ３１からマルチチャネル音響光学
変調器まで、それぞれのレーザ光が通過する光路長は異
なることになり、図中Δで示すように光スポットの結像
位置にずれが生じてしまう。このため、複数本のそれぞ
れのレーザ光をマルチチャネル音響光学変調器内で同一
の微小な光スポットに形成させることは困難であった。

【０００４】従って、本発明の目的は、マルチチャネル
音響光学変調器内に複数の光スポットを精度良く発生さ
せ、高速に変調が可能なようにした、高速、高解像度の
多ビーム光走査装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、レーザ光をウォラストンプリズム、ロ
ッションプリズム、セナルモンプリズム等の複屈折プリ
ズムの偏光素子で多ビームに分岐し、それぞれのビーム
をマルチチャネル変調器に入射させることで光強度変調
し、変調された多ビームの配列方向の角度をダブプリズ
ムで回転させた後、光走査器で走査させる多ビーム光走
査装置において、それぞれの偏光素子のビーム分離角度
の比がほぼ２の倍数である複数の複屈折プリズムを用い
ることを特徴とする。また、この場合、マルチチャネル
変調器としてマルチチャネル音響光学変調器を用いるこ
とが好適である。

【０００６】

【作用】本発明によれば、ビーム分離角度の比がほぼ２
の倍数である複数の複屈折プリズムを用いることによ
り、１本の光ビームから多数の等ピッチで配列した、微
小な光スポットを分離する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。まず、ウォラストンプリズムの動作を図２で説明す
る。マルチチャネル音響光学変調器は４の場所に配置さ
れる。レーザ光１は１／４波長板８により円偏光に変換
されウォラストンプリズム２に入射する。ウォラストン
プリズム２は紙面に垂直及び平行な光学軸をもつ水晶等
の１軸性光学結晶を貼りあわせたもので、偏光方向の異
なる２本のビーム５を角度をなして出力させる（ウォラ
ストンプリズムの光学軸は図３の９、１０に示されてい
る）。ウォラストンプリズム２はレンズ３の前側焦点位
置に配置されているため、レンズ３出射後のビーム６は
互いに平行な収束ビームとしてマルチチャネル音響光学
変調器内に微小なスポットを形成させることができる。
ウォラストンプリズム２から出射する２本のビームは互
いに直交する偏光方向をもっているが、マルチチャネル
音響光学変調器が特定の偏光方向でのみ動作する場合
は、ウォラストンプリズム２を出射する２ビームのいず
れかに１／２波長板を配置し、偏光方向を調整するか、
あるいは全ての出射ビームに１枚の１／４波長板を通過
させて円偏光に変換し、出射ビーム間の偏光の差による
影響を除く方法を選んでも良い。

【０００８】本発明の実施例を図３に示す。この光学系
では入射レーザ光１をまず１／４波長板８で円偏光に変
換し、ウォラストンプリズム７に入射させる。ウォラス
トンプリズム７では光学軸は９、１０で示す方向を向い
ている。最初のウォラストンプリズム７を出射したビー
ムの分離角をａとしている。出射した２本のビームは再
び、１／４波長板８で円偏光に変換され、２番目のウォ
ラストンプリズム２に入射する。このウォラストンプリ
ズム２は入射したビームを角度ｂで分離するとしてい
る。以上のように分離した４本のビームＬ１、Ｌ２、Ｌ
３、Ｌ４はそれぞれ次の角度で出射することになる。

【０００９】 Ｌ１： ａ／２＋ｂ／２ Ｌ２： ａ／２−ｂ／２ Ｌ３：−ａ／２＋ｂ／２ Ｌ４：−ａ／２−ｂ／２・・・・・（１） ここで、ａ＝２ｂに設定すると、上の式から次の関係が
得られる。

【００１０】 Ｌ１： ３ｂ／２ Ｌ２： ｂ／２ Ｌ３： −ｂ／２ Ｌ４：−３ｂ／２ ・・・・・（２） 即ち、式（２）から、ａ＝２ｂに設定すると、４本のビ
ームは等しい分離角度の差で分離することがわかる。

【００１１】ウォラストンプリズム７、２が式（２）を
実現させるようにするためには、各ウォラストンプリズ
ムのはりあわせ角度θ１、θ２を設定することで行うこ
とができる。即ち、ウォラストンプリズムを構成する材
料、例えば水晶の異常屈折率をｎe、常屈折率をｎoとす
ると、ビーム分離角度ａ及びｂは近似的に次式で表され
る。

【００１２】 ａ＝２（ｎe−ｎo）／ｔａｎ（θ１）・・・・・（３） ｂ＝２（ｎe−ｎo）／ｔａｎ（θ２）・・・・・（４） 式（３）、式（４）を用いてａ＝２ｂとなるようにθ
１、θ２を決定すれば良い。

【００１３】図４は図３の光学素子を接着し、貼りあわ
せたものを９とし、出射光をレンズ３で結像面４に結像
させた図を示す。ａ＝２ｂの関係が満足させてあれば、
結像面４には等しいピッチで微小な光スポットを形成さ
せることができる。図３、図４ではウォラストンプリズ
ムを用いた場合で説明したが、図５の４０、４１のよう
にロッションプリズム、あるいは図６のセナルモンプリ
ズム４４を用いても良い。図５及び図６で４２、４３、
４５、４６はそれぞれ光学軸を示している。この場合
も、図５に示した分離角ａ、ｂをａ＝２ｂのごとく設定
すればレンズにより等しいピッチで配列した光スポット
列が実現できる。

【００１４】次に、マルチチャネル音響光学変調器１３
の動作を図７で説明する。１つのＰｂＭｏＯ₄結晶ある
いはＴｅＯ₂等の音響光学媒体にトランスジューサ１６
が複数個設けてあり、入射する多ビーム光を独立に変調
できる。即ち、複数のトランスジューサ１６にそれぞれ
独立した電気信号を与えると、それぞれの信号が独立に
音波を結晶中に伝搬させ、対応する光ビームを音波によ
り回折させ、変調させる。図７中の１８が変調されたビ
ームであり、光走査に利用される。１９は透過光であ
り、被走査媒体に達しないように適当な場所で遮蔽され
る。マルチチャネル音響光学変調器１３に入射する光は
互いに平行であるため、トランスジューサ１６で発生
し、結晶中を伝搬する超音波に対して、全てのビームを
ブラッグ角近くに設定でき、高い光利用効率で回折光１
８を発生させることが可能であり、従って、高い光利用
効率で光変調することが可能となる。また、マルチチャ
ネル音響光学変調器１３内では小さな光スポットに絞り
込まれているため、これらの小さなスポットを横切る超
音波の通過時間を短くすることができ、高速な光変調が
可能である。

【００１５】図１は本発明の多ビーム光走査装置をレー
ザプリンタへ応用した例を示す模式図である。一度に多
ビームで光走査を行なうので、高速度あるいは高解像度
のレーザプリンタ装置が実現できる。レーザ装置１１か
ら出射したレーザ光１は１／４波長板、ウォラストンプ
リズムからなる偏光素子９で分岐した２ビームを発生さ
せ、マルチチャネル音響光学変調器１３に入射させる。
レンズ３はすでに図２で説明した。２５はマルチチャネ
ル音響光学変調器１３を駆動する回路装置を示す。マル
チチャネル音響光学変調器１３を出射した光はレンズで
適当なビーム径に変換した後、ダブプリズム２０を通過
し、回転多面鏡２１に入射する。回転多面鏡２１は回転
しており、多ビームを同時に感光ドラム２４上で走査す
る。レンズ２２は多ビーム光を感光ドラム２４上に微小
な多点スポットとして絞り込むためのものである。

【００１６】ところで、多ビーム光はマルチチャネル音
響光学変調器１３内で小さなスポット列になされてい
る。このスポット径をＤ、トランスジューサ配列ピッチ
をＴとするとＴ／Ｄは１より大きい。このため感光ドラ
ム２４上での多点スポットもこの比で配列することにな
り、スポット径よりもスポット配列ピッチが大きくなっ
てしまう。多点スポットの走査間に光の照射されない領
域ができないようにするため、即ち走査線ピッチを多点
スポットの間隔より小さくするために、多点スポット１
５は感光ドラム２４上で図８に示されているように、ス
ポット配列方向と走査方向が斜めになるように設定する
必要がある。これを実現する方法として、マルチチャネ
ル音響光学変調器１３及び偏光素子９を同時に光軸方向
を回転軸として回転させる方法があるが、回転させるも
の自体の大きさが大きいのでマルチチャネル音響光学変
調器１３への光の入射位置精度を維持して回転を行なう
のは非常に困難である。この困難を解消するため、ダブ
プリズム２０を用いる。この方法では、ダブプリズム２
０を光軸方向を回転軸として回転させることで、所定の
スポット配列方向に調節し、設定する。ダブプリズム２
０の像回転機構自体はよく知られているものである。即
ち、図９に示すように像２６からの光をダブプリズム２
０内の底面で全反射させることで、像２７に変換する。
このため、ダブプリズム２０を２８のように回転させる
と像２７も２９で示したように回転することになるので
ある。

【００１７】図１の光検知器２３は多ビームの光を受光
し、それぞれの光に対応する信号を発生し、対応する光
の同期信号とするためのものである。

【００１８】

【発明の効果】以上述べた本発明の多ビーム光走査装置
は、レーザ光の偏光を利用し、多ビームに分岐し、発生
した多ビームをマルチチャネル変調器で変調し、一度に
走査するので高速、高解像の光走査装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の多ビーム光走査装置のレーザプリン
タへの応用例を示す模式図である。

【図２】 ウォラストンプリズムとレンズを用いて互い
に平行でかつ同一結像面に微小スポットを形成させる光
学系の動作を説明する模式図である。

【図３】 本発明の多ビームを発生させる動作原理を示
す模式図である。

【図４】 本発明の実施例を示す模式図である。

【図５】 本発明の第２の実施例を示す模式図である。

【図６】 本発明の第３の実施例を示す模式図である。

【図７】 マルチチャネル音響光学変調器の動作を説明
する模式図である。

【図８】 多点スポットの走査方法を説明する模式図で
ある。

【図９】 ダブプリズムの動作原理を説明する模式図で
ある。

【図１０】 従来のビームスプリッターの模式図であ
る。

【符号の説明】

１はレーザ光、２、７はウォラストンプリズム、３はレ
ンズ、１１はレーザ装置、１３はマルチチャネル音響光
学変調器、１６はトランスジューサ、２０はダブプリズ
ム、２１は回転多面鏡、２４は感光ドラム、２３は光検
知器、４０、４１はロッションプリズム、４４はセナル
モンプリズム、９、１０、４２、４３、４５、４６は光
学軸である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を複屈折プリズムからなる偏光
   素子で多ビームに分岐し、それぞれのビームをマルチチ
   ャネル変調器に入射させることで光強度変調し、感光材
   料上では変調された多ビームの配列方向の角度を斜めに
   して走査する多ビーム光走査装置において、 それぞれのビーム分離角度の比がほぼ２の倍数である複
   数の複屈折プリズムを用いることを特徴とする多ビーム
   光走査装置。
2. 【請求項２】 前記複数の複屈折プリズム偏光素子とし
   て、ウォラストンプリズム、ロッションプリズム、セナ
   ルモンプリズムのいずれか１つを用いたことを特徴とす
   る請求項１記載の多ビーム光走査装置。
3. 【請求項３】 多ビームの配列方向の角度を斜めにする
   手段として、ダブプリズムを用いたことを特徴とする請
   求項１記載の多ビーム光走査装置。
4. 【請求項４】 マルチチャネル変調器としてマルチチャ
   ネル音響光学変調器を用い、前記偏光素子とマルチチャ
   ネル音響光学変調器との間にレンズを配置し、前記偏光
   素子を前記レンズの前側焦点位置に配置し、前記マルチ
   チャネル音響光学変調器を前記レンズの後側焦点位置に
   配置することを特徴とする請求項１記載の多ビーム光走
   査装置。