JPS58202424A

JPS58202424A - 光ビ−ム偏向装置

Info

Publication number: JPS58202424A
Application number: JP8532782A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Murakami; 知広村上; Toshimi Okubo; 大久保　利美
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1982-05-20
Filing date: 1982-05-20
Publication date: 1983-11-25

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】この発明は、光ビーム偏向装置に関する。

光ビーム偏向装置は、従来、光プリンターや、原稿走漬
胱取装置等に関連して種々のものが知られて〜・る。こ
Ｊｌら柚々の光ビーム偏向装置は、大別すると、機械的
方法によるもの、電気光学効果を利用するもの、および
音響光学効果を利用するものの３横に分けらね・る。こ
わらは、そねぞねに、利、―と欠盾とを有するから、そ
の優劣を一概に云々することはできないが、超高速の偏
向や、う／ダム偏向ということを目的とするものでない
ｉ洩り、塊状では、偏向角の大きさ、分解点数、光利用
の効率１ｍ度安定註などの点で、機械的方法によるもの
が、他のものに対して優位に立っている。

慎械的力法による偏光装置には、多面鏡やプリズムを回
転させる方式のものと、ミラーを揺動的に振動させる方
式のものとがある。

多面鏡等を回転させる方式のものは、ミラーを揺動的に
振動させる方式のものに比して、偏向速度も速く、偏向
角も大きく、分解点数も多い。しかし、その反面、多面
鏡等が多面体構造であるため、多面鏡等に非常に高い面
精度が要求さね、製造コストが高くつく。また、回転系
を伴うので、機械的な寿命や（ｉ’　ｌＪｉ　註の面で
問題があるほか、回転運動による偏向の非直線性を光学
系によってしか油止できない。そのため、偏向装置の周
辺にも高精度の、従ってコストの高い光学系を要するこ
ととなり、システム全体としてのコストが極めて高いも
のにつく。

一方、ミラーを揺動的に振動させる方式のものでは、ミ
ラーの面精度等は、さほど高い精度でなくともよく、偏
向の非直線性の補正も比較的容易である。しかし、高速
偏向を行なう場合に、・−同角の大きさや分解点数の虞
で、回転方式のものに及ばないというのか従来の状況で
あった。

そこで、本発明は、ミラー振動方式であって。

なおかつ、高速偏向時においても、大偏向角、高分解点
数を得ることができ、構造が極めて簡単であって、さほ
どの機械的鴨“度を要求されず、安価に実極しうる。新
規な光ビーム偏向装置の提供を目的とする。

以下、本発明を説明する。

本発明による光ビーム偏向装置は、１対のミラーと、光
ビーム入側手段と、振動手段とを有する。

１対のミラーは、その鏡面を互いに対向させて、配備さ
オ］る。

光ビーム入射手段は、光ビームが、上記】対のミラーに
より交互に、かつジグザグ状に反射されるように、光ビ
ームを、上記１対のミラー間に定方向的に入射させる。

振動手段は、】対のミラーのうちの一方を、他力に対し
７て、揺動的に振動させるか、あるいは、１対のミラー
の双方を、揺動的かっ相補的に振動させる。相補的な振
動の意味するところについては、後述する。

以下、図面を参照しながら、具体的に説明する。

ます、オ′１図を参照して１本発明の詳細な説明する０
才１図において、符号Ｍｌ、Ｍ２は、ミラーの鏡面を、
示している。こねら鏡面は、実線で示す態位にあっては
、互いに平行となっている。

今、鏡面Ｍｌ、Ｍ２が実線に示す態位において互いに平
行に対向して静止しているものとし、この鏡面間に光ビ
ームｌを定方向から入射させると、光ビームｌは、鏡面
Ｍｌ、Ｍ２により交互に、ジグザグ状に反射さＪｌ、光
ビーム１゜とじて射出する。

次いで、この状態から、各鏡面Ｍｌ、Ｍ２を、その端部
Ａ、Ｂを揺動中心として、揺動的に、かつ相補的に微小
振動させてみる。各鏡面Ｍ］、Ｍ２のする。

鏡面Ｍ１、毘の揺動的振動が相補的であるとは。

こＪｌら鏡面の振動周ｍｌが互いに等しく、かつ＆勧の
位相が相互に半周期分すねていることをいう。

従って、鏡面Ｍ】　か振動によって、Ｍｌ’、Ｍｌ“な
る符号で示す態位をとるときは、鏡面Ｍ２　　は、対応
的に、態位Ｍ２’、Ｍ２“を取る。

鏡面Ｍｌ、Ｍ２が、態位Ｍｌ’　、　　Ｍ２’を取ると
き、すなわち、鎖線で示す態位をとるとき、定方向的に
入射する光ビーム１は、鎖線の如くに反射されビーム１
′となって射出する。

態位Ｍｌ’は、実線の態位Ｍ１　　に対しｌ／２Δθま
たけ傾いており、鏡面Ｍ２　の態位Ｍ２’は実線の態位
に対して１／２△０２　　だけ傾いている。

従って、このとき、光ビームｌは、鏡面Ｍ１　　に反射
方向がすねる。また、鏡面Ｍ２　　に１回反射されるご
とに、Δθ２　づつ１反射方向がすわる。鏡面Ｍ】　と
Ｍ２　の振動が相補的であるので、こｔｌらの−ｆ’　
ｉｌは、相加的である。従って、一般的に、鏡面Ｍｌ　
　による反射回数がＦＪ　　回、鏡面Ｍ２　　による反
射回数がｎ２　回であるとすると。

反射光ビームにおける、方向のす名は。

ル１Δθ１＋ｎ２Δθ２（１）となる。オ”１図にあっては、ｒＬ４＝１％ｒＬ２＝２
であるから゛、ビームｌ。と１′とのなす角は。

Δθ１＋２Δθ２（２）となる。

同様にして、鏡面Ｍｌ、Ｍ２が、破線で示す態位Ｍ１“
、　　Ｍ２”を占めるとき、光ビームｌは破線の如くに
反射さねて、ビーム１“どなって射出する。上述と同様
の考え方により、ビーム１゜と１“とのなす角は。

△θ１　＋２Δθ２（３）となる。従って、鏡面Ｍ１、Ｍ２の相補的振動による射
出ビームの１ｔｔｄ向角θは。

２ΔＵ１＋４Δθ２（４）となる。すなわち、鏡面Ｍ】、Ｍ２の揺動的な相補的微
小倣動によって、射出ビーム１゜は、仮想的な偏向中心
Ｐ点のまわりに、偏向角θで周期的に偏向し、その偏向
周期は、鏡面Ｍｌ、Ｍ２の相補的振動周期に等しい。

一般的に、鏡面Ｍ】、Ｍ２による反射回数を上述の如く
ｎｌ、ｒＬ２とすわば、偏向角が２１’Ｌ１　　Δ　　
θ１　　”　　２”２　　Δ　θ２（５）で与えらねる
ことは容易に理解されるであろう。

特に、Δθ１＝Δθ２＝Δθ　のとき、すなわち、鏡面
Ｍｌ、Ｍ２０角振幅が互いに等しいときは、偏向角は。

２　　（ｎ１＋　　ｎｌ）Δθ　　　　　　　　　（６
）となる。また、例えは、Δθ１＝００ときは、偏向角
は２ル２△θ２（７）となるが、こ第１は、鏡面Ｍ】　を静止させ、鏡面用の
みを揺動的に振動させた場合である。

以上が、本発明による、光ビーム偏向の原理であるが、
この偏向方式は、鏡面の揺動的振動を利用するものであ
るから、従来の揚動方式の偏向と同様、装置に対して高
度の精度は要求さねない。

しかも構成は非常に簡単であるから、低コストで実決す
ることができる。

また、偏向角は、基本的に、鏡面の角振幅と、振動鏡面
での反射回数との積で与えらｆするがら、上記角振幅と
反射回数とを、ともども増加させることで、偏向角を相
乗的に増大させることができるので、大きい偏向角を容
易に得ることができる。

例えは、従来の振動方式の偏向装着では、偏向角は、高
速偏向の場合、高々４〜６度が限度とさおでいたが、本
発明の偏向方式によりば、高速偏向の場合にも、１４〜
１６度という、回転方式のそ第１にも四速すべき偏向角
を無理なく達成できる。

分解点数については、偏向角の大きさと、ビームスポッ
トの広がりが間鴎となるが、偏向角の大きさは、上述し
た通り、十分大きなものとすることができる。一方、ビ
ームスポットの広がりに関しては、本発明の偏向方式の
場合、ビームは単に鏡面で反射されるのみであるから、
原理的に空気中を畝幅する場合と同様であり、電気光学
結晶などに光ビームを透過させる場合に問題となるビー
ムスポットの広がりは、本発明の偏向方式にあっては問
題とならない。

このように、本発明による偏向方式では、偏向角が大き
く、分解点数も尚い。また、光ビームが一対の鏡面の間
で複数回反射さｔｌ、反射回数に応じて、１ＪＩｌｌ向
角が増幅さｔするので、鏡面の振動は敵手ｍ　ｉ＆ＩＩ
ｌで十分であり、従って、高速偏向がＥＪ能であり、か
つ、その場合でも偏向角を十分に大きくとることができ
る。

月・２図は　本発明の１実施例１を説明に必要な部分の
み略示している。

図においで、符号１０ｔ　　１１は据動子、符号１２は
支持体、符号】３は光ビーム取入用の穴、右号】４゜１
５　　はミラーを、そわぞね示している。

振動子１０．　　月は、同様の′Ｍ成のものであって。

そ１１ぞね、薄膜電極を介して、　ＰＺＴの薄板を張り
合せて構成さＪｌている。図中、符号１０１，１０２゜
１１１．１３２は、ＰＺＴの薄板である。このＰＺＴの
薄板は、印加電界と直交する方向へ伸縮するもの、例え
は、焼結ジルコニウム酸塩や、゛す／酸二水素アンモニ
ウムの薄板である。こ罎１らＰＺＴの材料原価は安価な
ので、１・２図の偏向装置は、回転多面鏡等を用いる方
式のものに比してずつと安価に実現で、きる。

このＰＺＴの薄板１０１＃は、こねに電界が作用すると
、その電界の向きに応じて延ひたり、ちぢんだりする。

例えば、振動子ｌＯにおける薄膜電極に例えば正軍用を
印加すると、薄板１０１には上向き、薄板Ｊ０２には下
向きの電界が作用し、従って、この場合、例えば、薄板
１０１が、図面上で左右方向へちぢむとすると、薄板１
０２は左右方向へのびる。この結果、撮動子１０は、上
方へ反り返る。従って、振動子１０の電極に交流電圧を
印加すわば、振動子１０　　を低動させることができる
。

振動子】０とＩＪとは、その一端部を、支持体に固定さ
ねて平行に対向している。

従って、振動子１０．１１の電極へ適当な方向で電圧印
加を行うことにより、振動子１０．］ｌを、揺動的、且
つ相補的に微小振動させることができる。すなわち、振
動子１Ｏ１１１と、こね゛らに振動電圧を印加する図示
さねない手段とは、振動手段を構成している。

ツ肘動子１０．１１の互いに対向する面には、ミラー１
４、Ｊ５が、例えば、金属薄膜蒸着等で形成されて（・
る。

衛勤子］０には、その固定された端部に近い位置に、光
ヒーム取入用の穴１３が穿設さねている（１アそこで、
矛２図に示す如き状態において支持体１２　　の態位を
固定し、図に示すごとく、光ビームｌを、干図示の入射
手段、により定方向的に、すなわち、常に一定方向から
、穴１３を介してミラー１４．１５間に入射させ、撮動
子］０．１１を、揺動的に、且つ相補的に微小振動させ
ることにより、出射ビームを周期的に偏向させることが
できる。偏向の周期は、振動子１０．１１の振動筒ル１
と等しいが、材料、形状等の選択により振動子１０．１
１の撮動周期は、数μｓｅｃないし数１０　／ｊ　ｓｅ
ｅ　　のオーダーまで短くしうるので、極めて高速の偏
向を実境できる。

なお、振動子ＪＯ１１１の振動態様は、印加電圧の波形
や大きさ等によって、かなりの自由度を以って、制御可
能である。

以上の例では、対向する１対のミラーが互いに平行に対
向する場合を例にとったが、このことは必らずしも必要
ではなく、ミラーを平行以外の状態で対向させるように
構成することも可能である。

ところで、近時、光ビーム用の光源として半導体レーザ
ーが使用されるようになったか、周知の如く、半導体レ
ーザーから放射さＪする光束は、発散けの光束であって
、しかも、その発散の方向は光軸のまわりに等方向では
なく、従って、上記光束をコリメートして得らねるビー
ムの断面形状は。

一般に円形とならす、楕円もしくは楕円類似の形状であ
る。

このような場合には、例えば才４図に示す例の筒面形状
などとして、ミラーＭＬＩ　、　ＭＬ２を、１次元的な
凹面蜆として使用することにより、上記楕円状の断面形
状のビームの、長軸方向に対して東京傾向を与えること
によって、偏向ビームの走肴面上のスポット形状を所望
の形状に修正することができる。ミラーＭＬＩ　、　Ｍ
Ｌ２の一方は平面鏡としてもよい。

第４図において、符号２は、ミラーＭＬＩ　、　ＭＬ２
によってジグザグ状に反射される光ビームの、主光線の
光路により決定される平面を示す。

【図面の簡単な説明】

才１図は１本発明の原理を説明するためのＦＸＩ、第２
図は、本発明の１実施例を示す仙１面図、壜・３図は、
上記実施ψ（１を示す平面図、第４図＋ｉ、本発明の他
の実施例を説明するための図である。

Claims

【特許請求の範囲】鏡面を互いに対向させて配備される１対のミラーと、こねらミラーにより、交互に、ジグザグ状に反射される
ように、光ビームを、ミラー間に定方向的に入射させる
手段と、上記１対のミラーの一方を他方に対して、揺動的に撮動
させるか、もしくは、１対のミラーの双方を、揺動的か
つ相補的に振動させる振動手段とを有し、振動角の２倍
よりも大きな光偏向角を得る光ビーム偏向装置。