JP2900575B2 - 光ビームスキャナ - Google Patents
光ビームスキャナInfo
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- JP2900575B2 JP2900575B2 JP26715790A JP26715790A JP2900575B2 JP 2900575 B2 JP2900575 B2 JP 2900575B2 JP 26715790 A JP26715790 A JP 26715790A JP 26715790 A JP26715790 A JP 26715790A JP 2900575 B2 JP2900575 B2 JP 2900575B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光ビームスキャナに関し、 機械的な走査部を必要とせず，かつ、簡易な構成の光
ビームスキャナを実現することを目的とし、 内面に透明電極と配向膜が積層形成された透明な２枚
の基板をくさび面とし、内部に液晶が注入封止された複
数のくさび型液晶セルを可変屈折率プリズムとして組み
合わせて光ビームスキャナを構成する。
ビームスキャナを実現することを目的とし、 内面に透明電極と配向膜が積層形成された透明な２枚
の基板をくさび面とし、内部に液晶が注入封止された複
数のくさび型液晶セルを可変屈折率プリズムとして組み
合わせて光ビームスキャナを構成する。
本発明は光ビームスキャナ，とくに、機械的可動部分
がなく，しかも、簡易な構成の光ビームスキャナの構成
に関する。
がなく，しかも、簡易な構成の光ビームスキャナの構成
に関する。
最近、バーコードリーダやレーザプリンタなどのレー
ザ光応用装置に用いられる光ビーム走査装置，すなわ
ち、光ビームスキャナが広く用いられるようになってき
た。これら光ビームスキャナの多くはその構成要素の一
部に機械的可動部分を用いているが，今後、これら光応
用装置が複雑化すると共に益々広く普及するのにともな
い、小型で安定，かつ、簡易で低価格の光ビームスキャ
ナの開発が求められている。
ザ光応用装置に用いられる光ビーム走査装置，すなわ
ち、光ビームスキャナが広く用いられるようになってき
た。これら光ビームスキャナの多くはその構成要素の一
部に機械的可動部分を用いているが，今後、これら光応
用装置が複雑化すると共に益々広く普及するのにともな
い、小型で安定，かつ、簡易で低価格の光ビームスキャ
ナの開発が求められている。
光を多くの位置にアクセスする方法には、代表的なも
のとして光ビーム走査方式と光アレイ方式がある。
のとして光ビーム走査方式と光アレイ方式がある。
光アレイ方式は多数の光源，たとえば、発光素子を配
列し、それぞれの発光素子を所要の光点，たとえば、印
字ドットに対応させる。この方式は高速・低騒音という
特徴があるが、素子不良は勿論のこと個々の素子性能が
揃っている必要があり，また、高解像度の用途に適さず
高価になるなどの問題があり、その応用範囲が限定され
ている。
列し、それぞれの発光素子を所要の光点，たとえば、印
字ドットに対応させる。この方式は高速・低騒音という
特徴があるが、素子不良は勿論のこと個々の素子性能が
揃っている必要があり，また、高解像度の用途に適さず
高価になるなどの問題があり、その応用範囲が限定され
ている。
一方、光ビーム走査方式では、回転多面鏡やホログラ
ムディスクなどの光偏向素子を回転し光ビームを走査す
るもので、光解像度・広角走査が容易であり現在最も多
く使用されている。その代表的な例として、回転多面鏡
を用いる構成のものについて以下に簡単に説明する。
ムディスクなどの光偏向素子を回転し光ビームを走査す
るもので、光解像度・広角走査が容易であり現在最も多
く使用されている。その代表的な例として、回転多面鏡
を用いる構成のものについて以下に簡単に説明する。
第４図は従来の光ビームスキャナの例を示す図であ
る。
る。
すなわち、図示してない光源，たとえば、半導体レー
ザから出射した光ビームは、面内の一直線を軸として前
後に回動するミラー102で反射されて前後，すなわち、
Ｙ方向偏向を受ける。次に、ミラー102で反射された光
ビームは回転ドラム100のドラム面に貼り付けられた多
数のミラー101で反射されて左右，すなわち、Ｘ軸方向
の偏向を受ける。これにより光源から出射した一本の光
ビームは、こゝには図示してない被走査物体，たとえ
ば、バーコード面上を２次元的に走査するように構成さ
れている。なお、必要により図示してないレンズその他
の光学系を付加して光ビームの制御を行っている。
ザから出射した光ビームは、面内の一直線を軸として前
後に回動するミラー102で反射されて前後，すなわち、
Ｙ方向偏向を受ける。次に、ミラー102で反射された光
ビームは回転ドラム100のドラム面に貼り付けられた多
数のミラー101で反射されて左右，すなわち、Ｘ軸方向
の偏向を受ける。これにより光源から出射した一本の光
ビームは、こゝには図示してない被走査物体，たとえ
ば、バーコード面上を２次元的に走査するように構成さ
れている。なお、必要により図示してないレンズその他
の光学系を付加して光ビームの制御を行っている。
しかし、上記従来の光ビームスキャナは回動するミラ
ー102や回転多面鏡を形成する回転ドラム100などの偏向
素子回転部を有するために、最近の高性能の光応用装置
においては、ますます高精度のモータと回転制御機構が
必要になり、装置の大型化，重量化と高価格化を招くと
いった問題が生じており、その解決が必要であった。
ー102や回転多面鏡を形成する回転ドラム100などの偏向
素子回転部を有するために、最近の高性能の光応用装置
においては、ますます高精度のモータと回転制御機構が
必要になり、装置の大型化，重量化と高価格化を招くと
いった問題が生じており、その解決が必要であった。
上記の課題は、内面に透明電極11と配向膜12が積層形
成された透明な２枚の基板10をくさび面とし、内部に液
晶13が注入封止された複数のくさび型液晶セル１を可変
屈折率プリズムとして組み合わせて構成した光ビームス
キャナによって解決することができる。具体的には前記
くさび型液晶セル１の頂角の向きを逆にして組み合わせ
た２組の複合液晶プリズム2a,2bを直交配置した２次元
光ビームスキャナにより解決することができる。また、
前記くさび型液晶セル１内に封入された液晶分子の配向
が水平配向，垂直配向あるいはHAN型配向の何れかで構
成して効果的に解決することができる。
成された透明な２枚の基板10をくさび面とし、内部に液
晶13が注入封止された複数のくさび型液晶セル１を可変
屈折率プリズムとして組み合わせて構成した光ビームス
キャナによって解決することができる。具体的には前記
くさび型液晶セル１の頂角の向きを逆にして組み合わせ
た２組の複合液晶プリズム2a,2bを直交配置した２次元
光ビームスキャナにより解決することができる。また、
前記くさび型液晶セル１内に封入された液晶分子の配向
が水平配向，垂直配向あるいはHAN型配向の何れかで構
成して効果的に解決することができる。
第３図はくさび型液晶セルの構造例を示す図であり、
同図（イ）は斜視図、同図（ロ）は断面図である。この
ようなくさび型液晶セル自体についてはすでに知られて
いる（Jap.J.Appl.Phys.vol.18,p677,1979参照）。
同図（イ）は斜視図、同図（ロ）は断面図である。この
ようなくさび型液晶セル自体についてはすでに知られて
いる（Jap.J.Appl.Phys.vol.18,p677,1979参照）。
図中、１はくさび型液晶セルで、２枚の透明な基板10
の上に透明電極11および配向膜12を順次積層形成し、配
向膜12を中にして頂角θで対面配置し、周縁部をシール
14で密封的に接着して空間を形成する。そして、その空
間に液晶13を注入封止して構成したものである。両基板
に形成された透明電極11に図示してない電源から電圧を
印加すると液晶13の液晶分子13′の配向が変わり透過す
る光の屈折率が変化し，いわば、可変屈折率液晶プリズ
ムが形成される。
の上に透明電極11および配向膜12を順次積層形成し、配
向膜12を中にして頂角θで対面配置し、周縁部をシール
14で密封的に接着して空間を形成する。そして、その空
間に液晶13を注入封止して構成したものである。両基板
に形成された透明電極11に図示してない電源から電圧を
印加すると液晶13の液晶分子13′の配向が変わり透過す
る光の屈折率が変化し，いわば、可変屈折率液晶プリズ
ムが形成される。
第１図は本発明の原理を示す図である。図中、２は２
つのくさび型液晶セル1a,1b（直角プリズム）の斜辺を
接触させ、光ビームが入出射する両面が平行になるよう
に構成した複合液晶プリズムである。くさび型液晶セル
1a,1bには図示してないがそれぞれ前記第３図に示した
透明電極11が形成されており、そこに電圧を印加するこ
とによりプリズムの屈折率が変化する可変屈折率液晶プ
リズムを構成する。この図では一方のくさび型液晶セル
1aに電圧を印加し、他方のくさび型液晶セル1bには電圧
を印加しない場合について示してあり、電圧無印加時に
液晶分子13′が配向膜面に水平に配向している水平配向
の例である。この場合、液晶13層内に捩じれがなく配向
状態が安定で，かつ、よく知られているように高速応答
が可能，すなわち、高速光ビーム偏向ができる。
つのくさび型液晶セル1a,1b（直角プリズム）の斜辺を
接触させ、光ビームが入出射する両面が平行になるよう
に構成した複合液晶プリズムである。くさび型液晶セル
1a,1bには図示してないがそれぞれ前記第３図に示した
透明電極11が形成されており、そこに電圧を印加するこ
とによりプリズムの屈折率が変化する可変屈折率液晶プ
リズムを構成する。この図では一方のくさび型液晶セル
1aに電圧を印加し、他方のくさび型液晶セル1bには電圧
を印加しない場合について示してあり、電圧無印加時に
液晶分子13′が配向膜面に水平に配向している水平配向
の例である。この場合、液晶13層内に捩じれがなく配向
状態が安定で，かつ、よく知られているように高速応答
が可能，すなわち、高速光ビーム偏向ができる。
同図（イ）は電圧無印加時，すなわち、Ｖ＝０、同図
（ロ）はＶ＝V1、同図（ハ）はＶ＝V2の場合でV2＞V1で
ある。この時、液晶分子13′は水平配向から斜め，すな
わち、HAN型配向へ，さらに、垂直配向へと変化する。
そして、それぞれに対応してくさび型液晶セル1aの屈折
率はn1からn1′,n1″へと変化する（一方、くさび型液
晶セル1bの屈折率はn2のまゝで変化しない）。したがっ
て、左側から垂直入斜した光ビームは無偏向から偏向角
θ＝θ1,さらに、θ＝θ２へと屈折率変化に対応して大
きく偏向されるのである。
（ロ）はＶ＝V1、同図（ハ）はＶ＝V2の場合でV2＞V1で
ある。この時、液晶分子13′は水平配向から斜め，すな
わち、HAN型配向へ，さらに、垂直配向へと変化する。
そして、それぞれに対応してくさび型液晶セル1aの屈折
率はn1からn1′,n1″へと変化する（一方、くさび型液
晶セル1bの屈折率はn2のまゝで変化しない）。したがっ
て、左側から垂直入斜した光ビームは無偏向から偏向角
θ＝θ1,さらに、θ＝θ２へと屈折率変化に対応して大
きく偏向されるのである。
すなわち、本発明によれば印加電圧を制御することに
より、機械的可動部分がなく，かつ、低騒音で容易に高
速偏向走査が可能となるのである。
より、機械的可動部分がなく，かつ、低騒音で容易に高
速偏向走査が可能となるのである。
第２図は本発明の実施例を示す図で、本実施例では２
組の複合液晶プリズム2a,2bを直交配置して２次元的に
光ビームを偏向走査できるように構成したものである。
組の複合液晶プリズム2a,2bを直交配置して２次元的に
光ビームを偏向走査できるように構成したものである。
複合液晶プリズム2aは直角プリズムを形成するくさび
型液晶セル1aaと1abとを図示したごとく頂角を逆にして
斜辺を接触あるいは接着させて構成されている。同様に
複合液晶プリズム2bは直角プリズムを形成するくさび型
液晶セル1baと1bbとを図示したごとく頂角を逆にして斜
辺を接触あるいは接着させて構成されている。
型液晶セル1aaと1abとを図示したごとく頂角を逆にして
斜辺を接触あるいは接着させて構成されている。同様に
複合液晶プリズム2bは直角プリズムを形成するくさび型
液晶セル1baと1bbとを図示したごとく頂角を逆にして斜
辺を接触あるいは接着させて構成されている。
いずれも基板10としては，たとえば、厚さ1mm,大きさ
10mm□程度のガラス板を用い、その上に透明電極11,た
とえば、厚さ200nmのITO（In2O3−SnO2）と配向膜12,た
とえば、厚さ50nmのポリイミド樹脂膜をスピンコートし
たあとラビングして配向処理を行った配向膜を順次形成
した。
10mm□程度のガラス板を用い、その上に透明電極11,た
とえば、厚さ200nmのITO（In2O3−SnO2）と配向膜12,た
とえば、厚さ50nmのポリイミド樹脂膜をスピンコートし
たあとラビングして配向処理を行った配向膜を順次形成
した。
それら基板10の２枚を前記配向膜12面を中にして頂角
θ＝10〜15゜になるように、基板10の周縁部をシール1
4,たとえば、エポキシ樹脂層で封止し、内部の空間に液
晶13,たとえば、誘電率異方性が正の，すなわち、水平
配向（電圧無印加時）性を有する液晶を注入封止してく
さび型液晶セル１を作製した。
θ＝10〜15゜になるように、基板10の周縁部をシール1
4,たとえば、エポキシ樹脂層で封止し、内部の空間に液
晶13,たとえば、誘電率異方性が正の，すなわち、水平
配向（電圧無印加時）性を有する液晶を注入封止してく
さび型液晶セル１を作製した。
以上のくさび型液晶セル１を前記のごとく２個づゝ組
み合わせ、斜辺を，たとえばエポキシ樹脂系光学接着材
で接着して複合液晶プリズム2a,2bを形成し、それら２
組の複合液晶プリズム2a,2bを互いに直交させ，かつ、
光ビームに対して直列に配置した。
み合わせ、斜辺を，たとえばエポキシ樹脂系光学接着材
で接着して複合液晶プリズム2a,2bを形成し、それら２
組の複合液晶プリズム2a,2bを互いに直交させ，かつ、
光ビームに対して直列に配置した。
以上の構成で図示してない光源，たとえば、半導体レ
ーザから光ビームを入射させ、複合液晶プリズム2aのく
さび型液晶セル1aaと複合液晶プリズム2bのくさび型液
晶セル1baとに同じく図示してない可変電源制御回路か
らDC5v程度以下の駆動電圧を印加して、Ｙ方向偏向（偏
向角θ）とＸ方向偏向（偏向角φ）の２次元高速偏向を
行った結果、大きさ，重量とも従来の回転多面鏡型の光
ビームスキャナの1/10以下で，しかも、動作が安定で低
騒音の光ビームスキャナが得られた。
ーザから光ビームを入射させ、複合液晶プリズム2aのく
さび型液晶セル1aaと複合液晶プリズム2bのくさび型液
晶セル1baとに同じく図示してない可変電源制御回路か
らDC5v程度以下の駆動電圧を印加して、Ｙ方向偏向（偏
向角θ）とＸ方向偏向（偏向角φ）の２次元高速偏向を
行った結果、大きさ，重量とも従来の回転多面鏡型の光
ビームスキャナの1/10以下で，しかも、動作が安定で低
騒音の光ビームスキャナが得られた。
上記実施例では液晶13として水平配向のものを用いた
が、垂直配向およびHAN型配向のものであっても、同様
に安定，かつ、高速偏向に適している。すなわち、一般
に液晶の状態としては光の散乱のないことが重要で、そ
のためには液晶分子を一方向に揃えなくてはならない。
液晶を一方向に揃える配向としては水平配向，垂直配向
およびHAN型配向がそれぞれ可能で，かつ、いずれも電
圧印加による制御が容易であることが判明し、それぞれ
本発明の液晶13として用いることができる。
が、垂直配向およびHAN型配向のものであっても、同様
に安定，かつ、高速偏向に適している。すなわち、一般
に液晶の状態としては光の散乱のないことが重要で、そ
のためには液晶分子を一方向に揃えなくてはならない。
液晶を一方向に揃える配向としては水平配向，垂直配向
およびHAN型配向がそれぞれ可能で，かつ、いずれも電
圧印加による制御が容易であることが判明し、それぞれ
本発明の液晶13として用いることができる。
また、上記実施例では一方向の偏向に複合液晶プリズ
ム２を１個使用したが、より大きい偏向角を得るために
２個以上を直列に配置して用いてもよいことは言うまで
もない。
ム２を１個使用したが、より大きい偏向角を得るために
２個以上を直列に配置して用いてもよいことは言うまで
もない。
なお、上記の実施例は例を示したものであり、本発明
の趣旨に添うものであれば、使用する素材やそれらの組
み合わせ，あるいは、各部分の構成などは適宜最適なも
のを選択使用してよいことは言うまでもない。
の趣旨に添うものであれば、使用する素材やそれらの組
み合わせ，あるいは、各部分の構成などは適宜最適なも
のを選択使用してよいことは言うまでもない。
以上説明したように、本発明によれば機械的可動部分
を必要とすることがなく，かつ、低騒音で印加電圧を制
御することによって高速偏向走査が可能となるので、光
ビームスキャナの性能・品質の向上と小形，軽量，低価
格化に寄与するところが極めて大きい。
を必要とすることがなく，かつ、低騒音で印加電圧を制
御することによって高速偏向走査が可能となるので、光
ビームスキャナの性能・品質の向上と小形，軽量，低価
格化に寄与するところが極めて大きい。
第１図は本発明の原理を示す図、 第２図は本発明の実施例を示す図、 第３図はくさび型液晶セルの構造例を示す図、 第４図は従来の光ビームスキャナの例を示す図である。 図において、 １（1a,1aa,1ab,1b,1ba,1bb）はくさび型液晶セル、 ２（2a,2b）は複合液晶プリズム、 10は基板、 11は透明電極、 12は配向膜、 13は液晶、 13′は液晶分子、 14はシールである。
フロントページの続き (72)発明者 大橋 誠 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 岡部 正博 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/29 G02F 1/13 505
Claims (3)
- 【請求項１】内面に透明電極（11）と配向膜（12）が積
層形成された透明な２枚の基板（10）をくさび面とし、
内部に液晶（13）が注入封止された複数のくさび型液晶
セル（１）を可変屈折率プリズムとして組み合わせて構
成することを特徴とした光ビームスキャナ。 - 【請求項２】前記くさび型液晶セル（１）の頂角の向き
を逆にして組み合わせた２組の複合液晶プリズム（2a,2
b）を直交配置して、２次元的に光ビームを走査するこ
とを特徴とした請求項（１）記載の光ビームスキャナ。 - 【請求項３】前記くさび型液晶セル（１）内に封入され
た液晶（13）分子の配向が水平配向，垂直配向あるいは
HAN型配向の何れかであることを特徴とした請求項
（１）または（２）記載の光ビームスキャナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26715790A JP2900575B2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 光ビームスキャナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26715790A JP2900575B2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 光ビームスキャナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04142518A JPH04142518A (ja) | 1992-05-15 |
| JP2900575B2 true JP2900575B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=17440887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26715790A Expired - Fee Related JP2900575B2 (ja) | 1990-10-03 | 1990-10-03 | 光ビームスキャナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2900575B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100571909B1 (ko) * | 2000-09-21 | 2006-04-17 | 삼성전자주식회사 | 화상투사장치 |
| JP2006323175A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光出力方法及び光出力装置 |
-
1990
- 1990-10-03 JP JP26715790A patent/JP2900575B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04142518A (ja) | 1992-05-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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