JPH10148855A - レーザビーム制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音響光学素子の偏向位置とこの偏向位置近傍
のビームウエスト位置とを所定の距離だけ離しても、像
面上での各々のレーザビーム相互間のライン間隔を一定
に保つことができ、かつ、非点隔差が少ないレーザビー
ム制御装置を得る。 【解決手段】 レーザビーム制御装置１は、半導体レー
ザ素子２と、導波路型音響光学素子３と、集光レンズ４
と、ポリゴン面集光レンズ５と、ポリゴンミラー６と、
走査レンズ群７とで構成されている。導波路型音響光学
素子３は、二点鎖線１１にて表示したビームウエスト位
置が素子３内の光路長の略中央部に位置するように配置
されている。二点鎖線１２にて表示された偏向位置は、
所定の距離Δｒだけ離れてビームウエスト位置１１の光
路下流側に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビーム制御
装置、特に、導波路型音響光学素子を用いたレーザビー
ム制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザビーム制御装置としては、
例えば信学技報［ＴＥＣＨＮＩＣＡＬＲＥＰＯＲＴ Ｏ
Ｆ ＩＥＩＣＥ］ＵＳ９２−５１（１９９２−０９）学
術論文に記載のものが知られている。このレーザビーム
制御装置は、導波路型音響光学素子をマルチ周波数駆動
させてレーザビームを分割させるものであり、ビームウ
エスト位置と導波路型音響光学素子の偏向位置が一致し
ていた。

【０００３】また、特公昭５９−４２８５５号公報に記
載のように、結晶型音響光学素子をマルチ周波数駆動さ
せてレーザビームを複数に分割させた後、この複数のレ
ーザビームを同時走査する装置が提案されている。この
複数ビーム同時走査装置は、複数走査ラインの間隔を調
整する目的で、偏向位置と偏向位置近傍のビームウエス
ト位置とを所定の間隔だけ離していた。ここに、結晶体
は高価であるため、結晶型音響光学素子の寸法は数ミリ
程度と小さく、偏向位置を結晶型音響光学素子内に設定
すると、偏向位置近傍のビームウエスト位置は結晶型音
響光学素子の外であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記信
学技報学術論文に記載された従来のレーザビーム制御装
置を、レーザビーム走査光学装置の疑似複数光源として
用いた場合、ビームウエスト位置と音響光学素子の偏向
位置とが一致しているため、レーザビーム走査光学装置
のポリゴンミラーの面倒れ誤差（ポリゴン面毎に、ポリ
ゴンミラーの偏向方向に垂直な方向にレーザビームが角
度変化する誤差）を補正する目的で、レーザビーム走査
光学装置の走査レンズ群に面倒れ補正機能を付加する
と、導波路型音響光学素子によって分割されたレーザビ
ームが像面上で一点に再集光し、複数走査ラインの間隔
を調整することができないという問題があった。

【０００５】一方、前記特公昭５９−４２８５５号公報
記載の複数ビーム同時走査装置は、偏向位置とビームウ
エスト位置を分離して配置しているため、走査レンズ群
に面倒れ補正機能を付加しても結晶型音響光学素子によ
って分割されたレーザビームが像面上で一点に再集光す
るという問題は解決できる。しかし、ビームウエストが
結晶型音響光学素子の外に配置されているため、以下の
不具合があった。

【０００６】（１）環境（温度）変化や経時変化等で音
響光学素子と他の光学素子との間に位置ずれが生じる
と、偏向位置とビームウエスト位置が相対的にずれ、複
数走査ラインの間隔を一定に保つことができなかった。 （２）環境変化や電源変動等で音響光学素子の駆動誤差
が生じると、高屈折率を有する音響光学素子から空気中
に出射するレーザビームの出射角変動量が、像面上で各
レーザビームが並べられている方向に拡大され、その方
向にビームウエスト位置が変動しやすいので、複数走査
ラインの間隔を一定に保つことができなかった。

【０００７】（３）偏向位置より後方にビームウエスト
がある場合、各レーザビームがそれぞれ異なる角度で音
響光学素子から出射するために、レーザビーム毎に異な
る量の非点隔差が発生する。この非点隔差量の差がある
ために、音響光学素子より後方の光学系から見るとレー
ザビーム毎にビームウエスト位置（すなわち、後方の光
学系から見た各ビームの光源位置）が所望の位置からず
れることになり、像面上の各走査ラインが不均質であっ
た。ただし、偏向位置より前側にビームウエストがある
場合は、各々のレーザビームに一定の非点隔差が発生
し、補正は行える。しかしながら、補正のために新たな
光学面が必要になり、例えば音響光学素子である誘電体
結晶自体を補正機能付加のために加工したり、補正用の
円筒レンズやプリズムを追加しなければならなかった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、音響光学素子の
偏向位置とこの偏向位置近傍のビームウエスト位置とを
所定の距離だけ離しても、像面上での各々のレーザビー
ム相互間のライン間隔を一定に保つことができ、かつ、
非点隔差が少ないレーザビーム制御装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係るレーザビーム制御装置は、
（ａ）半導体レーザ素子と、（ｂ）マルチ周波数駆動さ
せて、前記半導体レーザ素子から放射したレーザビーム
を偏向して複数のレーザビームに分割させる導波路型音
響光学素子と、（ｃ）前記導波路型音響光学素子から出
射した前記複数のレーザビームを主走査方向に偏向させ
るための偏向器とを備え、（ｄ）前記導波路型音響光学
素子内にて、前記半導体レーザ素子から出射したレーザ
ビームを複数のレーザビームに分割する偏向位置と、こ
の偏向位置近傍のビームウエスト位置とが所定の間隔を
有していること、を特徴とする。

【００１０】以上の構成により、導波路型音響光学素子
の導波路内のビームウエスト位置と偏向位置での屈折率
の差は、従来のレーザビーム制御装置の音響光学素子の
結晶体内の偏向位置と結晶体外（空気中）のビームウエ
スト位置での屈折率の差と比較して極めて小さいため、
偏向位置で分割された各レーザビーム相互の特性差が著
しく小さくなる。

【００１１】また、導波路型音響光学素子が表面弾性波
を発生させるための複数の超音波振動子を有した構成を
採ることにより、高周波信号を印加された超音波振動子
を任意に切り換えれば、半導体レーザ素子から出射した
レーザビームを複数のレーザビームに分割する偏向位置
が切り換えられ、画像密度の切換えが容易に行われる。

【００１２】さらに、本発明に係るレーザビーム制御装
置は、複数のレーザビームの隣接する二つのレーザビー
ムが、 Ｄ_m＞４λ・Ｃ・Ｐ_i／｛π・（θ₂−θ₁）・Ｄ_v｝ を満足し、かつ、偏向位置からビームウエスト位置まで
の空気換算距離Δが、 Δ＝π・Ｄ_o・（Ｄ_m ²−Ｄ_o ²）^1/2／４λ ただし、Ｄ_m：偏向位置でのビーム径 Ｄ_v：被走査面上での複数のレーザビームが並ぶ方向の
ビーム径 Ｄ_o：ビームウエスト位置でのビーム径 Ｐ_i：被走査面上での隣接するレーザビームの間隔 θ₁，θ₂：隣接する二つのレーザビームの偏向角（θ₂
＞θ₁） Ｃ：光学系の比例定数（倍率） λ：レーザビームの波長 を満足していることを特徴とする。

【００１３】以上の構成により、光導波路に対して入射
／出射するレーザビームの断面積が最小となり、入射／
出射のそれぞれの透過面に要求される平坦度（平滑度）
の精度が緩和される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るレーザビーム
制御装置の実施形態について添付図面を参照して説明す
る。各実施形態において、同一部品及び同一部分には同
じ符号を付した。 ［第１実施形態、図１〜図４］図１及び図２に示すよう
に、レーザビーム制御装置に用いられる導波路型音響光
学素子３は、基板３１と光導波路３２の積層体構造をし
ている。基板３１としては、サファイア等の結晶板、シ
リコンやガラス等の薄板が用いられる。この基板３１は
薄板でよいため、結晶型音響光学素子に用いられている
矩形状結晶体より安価である。

【００１５】基板３１上には、例えばレーザアブレーシ
ョン法、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、ゾ
ル−ゲル法、あるいはイオン交換やプロトン交換による
方法等により光導波路３２が形成される。光導波路３２
の材料としては、音響光学相互作用を効率良く行なうた
めに、圧電性に優れ、かつ、光源である半導体レーザ素
子２から放射されるレーザビームの波長に対して減衰の
少ない材料が好ましい。具体的にはＺｎＯやＬｉＮｂＯ
₃，ＰｂＭｏＯ₄，ＴｅＯ₂，Ａｓ₂Ｏ₃，ＧａＡｓ等が用
いられる。

【００１６】光導波路３２上には、その中央部右寄り手
前側の位置に超音波振動子であるインターデジタルトラ
ンスジューサ３３がフォトリソグラフィ法やリフトオフ
法やエッチング法や電子線描画法等の方法により形成さ
れる。このインターデジタルトランスジューサ３３の電
極指の間隔や幅を適宜設定することによって、後述のブ
ラッグ回折角を大きくしたり、ブラッグ回折角の変化を
広範囲に得ることができる。さらに、光導波路３２上の
左右両側部に入射用プリズム３５及び出射用プリズム３
６が配設されている。入射用プリズム３５は、半導体レ
ーザ素子２から放射されたレーザビームＬを光導波路３
２に入射させるためのものである。出射用プリズム３６
は、光導波路３２を進行するレーザビームＬを外部に出
射するためのものである。

【００１７】以上の構成からなる導波路型音響光学素子
３において、トランスジューサ３３は、高周波電源３７
で発生した高周波信号が印加されると、光導波路３２に
表面弾性波３８を励起する。高周波電源３７は、例えば
ＶＣＯ（電圧制御発振器）が用いられる。表面弾性波３
８は図１中矢印ａ方向に光導波路３２を伝搬する。一
方、半導体レーザ素子２から放射されたレーザビームＬ
は、入射用プリズム３５を介して光導波路３２に入射
し、光導波路３２を進行する。光導波路３２中には、表
面弾性波３８によって、屈折率の同期的変動が生じてお
り、これがレーザビームＬの回折格子となる。従って、
レーザビームＬが表面弾性波３８を横切ると、レーザビ
ームＬと表面弾性波３８が音響光学相互作用（ブラッグ
回折）することによって、図１に示すようにレーザビー
ムＬは偏向させられる。

【００１８】ところで、レーザビームＬのブラッグ回折
角は表面弾性波３８の周期に依存しており、表面弾性波
３８の周期はトランスジューサ３３に印加される高周波
信号の周波数に依存する。そこで、トランスジューサ３
３に複数の異なる周波数の高周波信号を印加して、複数
の異なる周期の表面弾性波３８を発生させることによ
り、レーザビームＬは複数の異なるブラッグ回折角にて
偏向され、図２に示すように、複数の強度変調されたレ
ーザビームに分割される。複数のレーザビームは、それ
ぞれ出射用プリズム３６を介して出射される。

【００１９】図３は、この導波路型音響光学素子３を用
いたレーザビーム制御装置１の概略構成図である。レー
ザビーム制御装置１は、導波路型音響光学素子３に複数
の異なる周波数の高周波信号を印加（マルチ周波数駆
動）して、半導体レーザ素子２から放射されたレーザビ
ームを複数に分割させた後、この複数のレーザビームを
被走査面上に同時走査する装置である。このレーザビー
ム制御装置１は、半導体レーザ素子２と、導波路型音響
光学素子３と、集光レンズ４と、ポリゴン面集光レンズ
５と、ポリゴンミラー６と、走査レンズ群７とで構成さ
れている。

【００２０】半導体レーザ素子２は図示しない駆動回路
に入力された印字データに基づいて変調（オン、オフ）
制御され、オン時にレーザビームを放射する。このレー
ザビームＬは集光レンズ４で収束された後、導波路型音
響光学素子３で複数の強度変調されたレーザビームに分
割され、それぞれのレーザビームはポリゴン面集光レン
ズ５を介してポリゴンミラー６に到達する。

【００２１】各レーザビームは、ポリゴンミラー６の回
転に基づいて各ポリゴン面で等角速度に偏向され、走査
レンズ群７に入射する。走査レンズ群７を透過した各レ
ーザビームは感光体ドラム８上に集光され、感光体ドラ
ム８上を紙面と垂直方向に複数同時走査する。走査レン
ズ群７は主に前記ポリゴンミラー６で等角速度で偏向さ
れた各レーザビームを被走査面（感光体ドラム８）上で
の主走査速度を等速に補正、即ち、歪曲収差を補正する
機能を有している。感光体ドラム８は矢印ｃ方向に一定
速度で回転駆動され、ポリゴンミラー６による紙面垂直
方向への主走査とドラム８の矢印ｃ方向への副走査によ
ってドラム８上に画像（静電潜像）が形成される。

【００２２】以上の構成において、ポリゴンミラー６の
各ポリゴン面の面倒れ誤差を補正するために、ポリゴン
ミラー６のポリゴン面と感光体ドラム８の表面とが共役
関係になるように、走査レンズ群７に面倒れ補正機能が
付加されている。そして、図４に示すように、導波路型
音響光学素子３は、二点鎖線１１にて表示したビームウ
エスト位置が素子３内の光路長の略中央に位置するよう
に配置され、インターデジタルトランスジューサ３３に
よる偏向位置は、二点鎖線１２にて表示されている。偏
向位置１２は、所定の距離Δｒだけ離れてビームウエス
ト位置１１の光路下流側に配置されている。

【００２３】ここに、レーザビームＬの変調速度（立上
がり特性）をアップさせるために、偏向位置１２でのレ
ーザビームＬのビーム径Ｄ_mを所定値以下、例えば８５
μｍ以下に設定することが望ましい。また、半導体レー
ザ素子を用いた光学系のレンズを設計する際に、倍率と
レーザビーム径の設定を容易にするために、ビームウエ
スト位置１１でのレーザビームＬのビーム径Ｄ_oと、図
４中に表示したビームウエスト位置１１での隣接するレ
ーザビームＬの間隔Ｐ_oとの関係は、被走査面上（感光
体ドラム８）上での複数のレーザビームが並ぶ方向、即
ち副走査方向のビーム径Ｄ_vと、被走査面上での隣接す
るレーザビームの間隔Ｐ_iとの関係に比例し、以下の関
係式（１）を満足することが望ましい。

【００２４】Ｐ_o／Ｄ_o＝Ｃ（Ｐ_i／Ｄ_v） ……（１） ただし、Ｃ：光学系の比例定数（倍率） 一方、レーザビームＬの強度がガウス正規分布を有して
いると仮定すると、以下の関係式（２）が成立する。た
だし、Δはビームウエスト位置１１と偏向位置１２の間
隔Δｒの空気換算距離であり、波長λにおける光導波路
３２の屈折率をｎとするとΔｒ＝ｎΔの関係式が成立す
る。

【００２５】 Ｄ_m／Ｄ_o＝［１＋｛４λΔ／（πＤ_o ²）｝²］^1/2 ……（２） この関係式（２）より、以下の関係式（３）が得られ
る。 Δ＝πＤ_o（Ｄ_m ²−Ｄ_o ²）^1/2／４λ ……（３） ところで、空気換算距離Δと偏向角θ₁，θ₂（θ₂＞
θ₁）で回折された２本のレーザビームのビームウエス
ト位置１１での間隔Ｐ_oとの間には、角度θ₁，θ₂が充
分に小さいときｓｉｎθ₁，ｓｉｎθ₂は略θ₁，θ₂とさ
れるので、以下の関係式（４）が成立する。

【００２６】 Ｐ_o＝Δ（ｓｉｎθ₂−ｓｉｎθ₁） ＝Δ（θ₂−θ₁） ……（４） 前記関係式（３）と（４）より、以下の関係式が得られ
る。 Ｐ_o／Ｄ_o＝π（θ₂−θ₁）（Ｄ_m ²−Ｄ_o ²）^1/2／４λ Ｄ_m ²−Ｄ_o ²＝［４λ／｛π（θ₂−θ₁）｝］²（Ｐ_o／Ｄ
_o）² さらに、前記関係式（１）を利用して、 Ｄ_m ²−Ｄ_o ²＝｛４λＣＰ_i／π（θ₂−θ₁）｝²（Ｐ_i／
Ｄ_v）² となる。ここで、Ｐ_i，Ｄ_vは走査仕様によって設計上与
えられる数値であり、Ｃ，λは光学系仕様によって設計
上与えられる数値であり、Ｄ_m，θ₁，θ₂は導波路型音
響光学素子仕様によって設計上与えられる数値である。

【００２７】従って、レーザビーム制御装置１にあって
は、以下の関係式（５）が成立している。 Ｄ_o ²＝Ｄ_m ²−［４λＣＰ_i／｛π（θ₂−θ₁）｝］²（Ｐ_i／Ｄ_v）²＞０ Ｄ_m＞４λＣＰ_i／｛π（θ₂−θ₁）Ｄ_v｝（＞０） ……（５） 次に、具体的数値を用いて空気換算距離Δの算出例を示
す。

【００２８】Ｄ_m＝８５μｍ、θ₂−θ₁＝０．８゜、Ｐ_i
／Ｄ_v＝１、λ＝０．７８μｍ、Ｃ＝１とすると、 Ｄ_o＝［０．０８５²−［（４×０．７８×１０^-3×１）
／｛（π²／１８０）×０．８｝］²×１²］^1/2＝４６．
５（μｍ） 従って、Ｄ_o＝４６．５（μｍ）となるように集光レン
ズ４を選定すれば、このときの空気換算距離Δは、前記
関係式（３）より３．３３ｍｍと算出される。実際の光
導波路３２での距離Δｒは、波長λ＝０．７８μｍでの
光導波路３２の屈折率をｎとすると、Δｒ＝ｎ×３．３
３を計算することによって求められる。

【００２９】こうして得られたレーザビーム制御装置１
は、ビームウエスト位置１１が音響光学素子３内に配置
されているので、分割後の複数のレーザビームのそれぞ
れの物点は音響光学素子３内に存在することになる。従
って、環境変化や経時変化等で音響光学素子３の位置が
他の光学素子２，４，５，６，７に対してずれても、各
レーザビームの物点は等しくずれるため、ビームウエス
ト位置１１と偏向位置１２の相対的位置関係はずれにく
く、感光体ドラム８上での複数走査ラインの間隔を一定
に保つことができる。

【００３０】また、環境変化や電源変動等で音響光学素
子３の駆動誤差が生じても、各レーザビームの物点は音
響光学素子３内にあるため、物点のシフトは偏向角
θ₁，θ₂のシフト差分のみですみ、音響光学素子３から
空気中に出射するレーザビームの出射角変動量の影響は
受けない。その結果、感光体ドラム８上での複数走査ラ
インの間隔を一定に保つことができる。

【００３１】また、導波路型音響光学素子３にあって
も、分割されたレーザビームの非点隔差は発生するが、
屈折率分布や回折格子や導波路レンズ等の非点隔差補正
機能を導波路３２内に形成する加工技術は比較的容易で
あり、量産性もある。以上の結果から、感光体ドラム８
上での複数走査ラインの間隔を一定に保つことができ、
かつ、非点隔差が少ないレーザビーム制御装置１が得ら
れる。

【００３２】また、レーザビーム制御装置１は、ビーム
ウエスト位置１１を音響光学素子３内の光路長の略中央
部に位置させ、隣接するレーザビームが、Ｄ_m＞４λＣ
Ｐ_i／｛π（θ₂−θ₁）Ｄ_v｝を満足し、かつ、空気換算
距離Δが、Δ＝πＤ_o（Ｄ_m ²−Ｄ_o ²）^1/2／４λを満足し
ているので、光導波路３２に対して入射／出射するレー
ザビームＬの横断面積を最小にすることができ、入射／
出射のそれぞれの透過面に要求される平坦度（平滑度）
の精度を緩和することができる。

【００３３】［第２実施形態、図５］図５に示すよう
に、第２実施形態のレーザビーム制御装置４１に用いら
れる導波路型音響光学素子４２は、インターデジタルト
ランスジューサ４３を残して前記第１実施形態の導波路
型音響光学素子３と同様のものである。光導波路３２上
に、その中央部左寄りの位置にインターデジタルトラン
スジューサ４３が形成されている。さらに、図示しない
が、光導波路３２上の左右両端部に入射用プリズム及び
出射用プリズムが配設されている。音響光学素子４２
は、ビームウエスト位置１１が素子４２内の光路長の略
中央部に位置するように配置されている。インターデジ
タルトランスジューサ４３による偏向位置１２は所定の
距離Δｒだけ離れてビームウエスト位置１１の光路上流
側に配置されている。

【００３４】以上の構成からなる導波路型音響光学素子
４２を用いたレーザビーム制御装置４１は、前記第１実
施形態のレーザビーム制御装置１と同様の作用効果を奏
する。

【００３５】［第３実施形態、図６及び図７］従来のレ
ーザビーム制御装置は、超音波振動子を光軸方向に移動
させることにより偏向位置を変え、画像密度の切換えを
行っていた。このため、画像密度の切換えが超音波振動
子の移動誤差の影響を受け易いという問題点があった。
そこで、第３実施形態は、画像密度の切換えを確実かつ
安定して行なうことができるレーザビーム制御装置につ
いて説明する。

【００３６】図６に示すように、レーザビーム制御装置
５１は、導波路型音響光学素子５２とスイッチＳ１，Ｓ
２を残して前記第１実施形態のレーザビーム制御装置１
と同様のものである。導波路型音響光学素子５２は、基
板上に光導波路３２を設け、この光導波路３２上の中央
部左寄りの位置に低密度用インターデジタルトランスジ
ューサ５３を設けると共に、中央部右寄りの位置に高密
度用インターデジタルトランスジューサ５４を設けてい
る。さらに、図示しないが、光導波路３２上の左右両端
部に入射用プリズム及び出射用プリズムが配設されてい
る。

【００３７】音響光学素子５２は、ビームウエスト位置
１１が素子５２内の光路長の略中央部に位置するように
配置されている。低密度用インターデジタルトランスジ
ューサ５３による偏向位置１３は、所定の距離Δｒ₁だ
け離れてビームウエスト位置１１の光路上流側に配置さ
れている。高密度用インターデジタルトランスジューサ
５４による偏向位置１４は所定の距離Δｒ₂（図７参
照）だけ離れてビームウエスト位置１１の光路下流側に
配置されている。

【００３８】さらに、偏向位置１３でのビーム径Ｄ_m1及
び偏向位置１３からビームウエスト位置１１までの空気
換算距離Δ₁が、それぞれ前記第１実施形態に記載され
た関係式（３）及び（５）を満足している。同様に、偏
向位置１４でのビーム径Ｄ_m2及び偏向位置１４からビー
ムウエスト位置１１までの空気換算距離Δ₂が、それぞ
れ前記関係式（３）及び（５）を満足している。各イン
ターデジタルトランスジューサ５３，５４は、それぞれ
スイッチＳ１，Ｓ２を介して高周波電源３７に接続され
ている。

【００３９】以上の構成からなるレーザビーム制御装置
５１において、被走査面上に低密度画像を形成する場合
には、図６に示すように、スイッチＳ１をオン、スイッ
チＳ２をオフして、半導体レーザ素子２から放射された
レーザビームＬを偏向位置１３にて分割し、複数のレー
ザビームとする。この場合、被走査面上での複数走査ラ
インの間隔は大きくなる。逆に、被走査面上に高密度画
像を形成する場合には、図７に示すように、スイッチＳ
１をオフ、スイッチＳ２をオンして、レーザビームＬを
偏向位置１４にて分割し、複数のレーザビームとする。
この場合、被走査面上での複数走査ラインの間隔は小さ
くなる。

【００４０】このように、レーザビーム制御装置５１
は、スイッチＳ１，Ｓ２で偏向位置１３と１４を切り換
えることによって、前記第１実施形態のレーザビーム制
御装置１の作用効果に加え、簡単な構成で画像密度の切
換えを確実かつ安定して行なうことができる。

【００４１】［第４実施形態、図８及び図９］第４実施
形態は、画像密度の切換えを確実かつ安定して行なうこ
とができる別のレーザビーム制御装置について説明す
る。

【００４２】図８に示すように、レーザビーム制御装置
６１は、高周波電源６２，６３を残して前記第３実施形
態のレーザビーム制御装置５１と同様のものである。高
周波電源６２，６３はそれぞれ異なる周波数ｆ₁，ｆ₂の
高周波信号を発生させ、スイッチＳ１，Ｓ２を介して低
密度用インターデジタルトランスジューサ５３、高密度
用インターデジタルトランスジューサ５４に接続されて
いる。以上の構成からなるレーザビーム制御装置６１に
おいて、被走査面上に低密度画像を形成する場合には、
図８に示すように、スイッチＳ１をオン、スイッチＳ２
をオフして、レーザビームＬを偏向位置１３にて分割
し、複数のレーザビームとする。この場合、被走査面上
での複数走査ラインの間隔は大きくなる。逆に、被走査
面上に高密度画像を形成する場合には、図９に示すよう
に、スイッチＳ１をオフ、スイッチＳ２をオンして、レ
ーザビームＬを偏向位置１４にて分割し、複数のレーザ
ビームとする。この場合、被走査面上での複数走査ライ
ンの間隔は小さくなる。

【００４３】このレーザビーム制御装置６１は前記第３
実施形態のレーザビーム制御装置５１の作用効果に加
え、偏向位置１３，１４の切換えと周波数ｆ₁，ｆ₂の切
換えを組み合わせることによって、画像密度の切換えの
自由度を大きくすることができる。

【００４４】［他の実施形態］なお、本発明に係るレー
ザビーム制御装置は前記実施形態に限定するものではな
く、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

【００４５】例えば、光導波路に対するレーザビームの
入射及び出射は、プリズムの他に、光導波路に形成され
た回折格子（グレーティング）や、端面結合を利用する
光導波路端面等によっても行なうことができる。さら
に、ビームウエスト位置は、光導波路の外界との界面近
傍に位置させることが望ましい。レーザビームが更に小
さい面積範囲で光導波路と外界との界面を透過するの
で、光導波路の透過面の平坦度の精度を更に緩和するこ
とができるからである。

【００４６】また、前記第２実施形態において、ビーム
ウエスト位置１１を音響光学素子３の右側端部（図５参
照）に位置させると、レーザビームが更に小さい面積範
囲で光導波路３２と外界との界面を透過するので、光導
波路３２の透過面の平坦度の精度を更に緩和することが
でき、かつ、非点隔差の影響を更に小さくすることがで
きる。

【００４７】

【実施例】図１０に、発明者らが製作した第１及び第２
実施形態のレーザビーム制御装置に用いられる導波路型
音響光学素子を示す。矩形状のセラミック基板１００上
には、左辺から右辺に渡ってＬｉＮｂＯ₃からなる光導
波路１０１が形成されている。光導波路１０１の中央部
には、表面弾性波を発生させるためのインターデジタル
トランスジューサ１０２と、不要な表面弾性波を吸収す
るためのインターデジタルトランスジューサ１０３とが
対向して形成されている。セラミック基板１００上に
は、光導波路１０１を間にして、その両側に電極１０５
が設けられている。この電極１０５は、インターデジタ
ルトランスジューサ１０２，１０３と外部周辺装置（例
えば、高周波電源等）を電気的に接続する際に中継電極
として利用される。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、導波路型音響光学素子内にて、半導体レーザ素
子から放射されるレーザビームを複数のレーザビームに
分割する偏向位置と、この偏向位置近傍のビームウエス
ト位置とが所定の間隔を有しているので、像面上での各
々のレーザビーム相互間のライン間隔を一定に保つこと
ができ、かつ、非点隔差が少ないレーザビーム制御装置
を得ることができる。

【００４９】さらに、導波路型音響光学素子に超音波振
動子を複数設けることによって、偏向位置を切り換える
ことができ、安定かつ確実に画像密度変更を行なうこと
ができるレーザビーム制御装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザビーム制御装置の第１実施
形態に用いられる導波路型音響光学素子を示す斜視図。

【図２】図１に示した導波路型音響光学素子のさらに詳
細な斜視図。

【図３】第１実施形態のレーザビーム制御装置を示す構
成図。

【図４】図３に示したレーザビーム制御装置の作用を説
明するための光路図。

【図５】本発明に係るレーザビーム制御装置の第２実施
形態を示す光路図。

【図６】本発明に係るレーザビーム制御装置の第３実施
形態を示す光路図。

【図７】図６に示したレーザビーム制御装置の作用を説
明するための光路図。

【図８】本発明に係るレーザビーム制御装置の第４実施
形態を示す光路図。

【図９】図８に示したレーザビーム制御装置の作用を説
明するための光路図。

【図１０】本発明に係るレーザビーム制御装置に用いら
れる導波路型音響光学素子の具体的実施例を示す平面
図。

【符号の説明】

１，４１，５１，６１…レーザビーム制御装置 ２…半導体レーザ素子 ３，４２，５２…導波路型音響光学素子 ６…ポリゴンミラー（偏向器） １１…ビームウエスト位置 １２，１３，１４…偏向位置 ３３，４３，５３，５４…トランスジューサ（超音波振
動子） Δｒ，Δｒ₁，Δｒ₂…距離

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザ素子と、 マルチ周波数駆動させて、前記半導体レーザ素子から放
   射したレーザビームを偏向して複数のレーザビームに分
   割させる導波路型音響光学素子と、 前記導波路型音響光学素子から出射した前記複数のレー
   ザビームを主走査方向に偏向させるための偏向器とを備
   え、 前記導波路型音響光学素子内にて、前記半導体レーザ素
   子から出射したレーザビームを複数のレーザビームに分
   割する偏向位置と、この偏向位置近傍のビームウエスト
   位置とが所定の間隔を有していること、 を特徴とするレーザビーム制御装置。
2. 【請求項２】 前記導波路型音響光学素子が表面弾性波
   を発生させるための複数の超音波振動子を有しているこ
   とを特徴とする請求項１記載のレーザビーム制御装置。
3. 【請求項３】 前記複数のレーザビームの隣接する二つ
   のレーザビームが、 Ｄ_m＞４λ・Ｃ・Ｐ_i／｛π・（θ₂−θ₁）・Ｄ_v｝ を満足し、かつ、前記偏向位置から前記ビームウエスト
   位置までの空気換算距離Δが、 Δ＝π・Ｄ_o・（Ｄ_m ²−Ｄ_o ²）^1/2／４λ ただし、Ｄ_m：偏向位置でのビーム径 Ｄ_v：被走査面上での複数のレーザビームが並ぶ方向の
   ビーム径 Ｄ_o：ビームウエスト位置でのビーム径 Ｐ_i：被走査面上での隣接するレーザビームの間隔 θ₁，θ₂：隣接する二つのレーザビームの偏向角（θ₂
   ＞θ₁） Ｃ：光学系の比例定数（倍率） λ：レーザビームの波長 を満足していることを特徴とする請求項１又は請求項２
   記載のレーザビーム制御装置。