JPH03136018A - Light beam diameter converting optical element - Google Patents
Light beam diameter converting optical elementInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は光ビーム径変換光学素子に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application fields] The present invention relates to a light beam diameter conversion optical element.
［従来の技術］
レーザービームを用いた光プリンターは、情報処理装置
のアウトプット部やファクシミリ、デジタル複写機等に
利用されている。[Prior Art] Optical printers using laser beams are used in output units of information processing devices, facsimile machines, digital copying machines, and the like.
従来、この種の装置では印字情報に応じて光走査のため
の光スポットの径や形状を変化させることが行われてい
る。光スポットの径はレーザービームのビームウェスト
径として一般に設定されており、従って光スポットの径
や形状を変化させるには光スポットを結像する結像光学
系の物体側に於いてレーザービームのビーム径やビーム
形状（レーザービームの光軸に直交する仮想的断面にお
けるビーム断面形状）を変化させれば良い。Conventionally, in this type of device, the diameter and shape of a light spot for optical scanning have been changed in accordance with printed information. The diameter of the optical spot is generally set as the beam waist diameter of the laser beam. Therefore, in order to change the diameter and shape of the optical spot, the beam diameter of the laser beam must be adjusted on the object side of the imaging optical system that images the optical spot. What is necessary is to change the diameter and beam shape (beam cross-sectional shape in a virtual cross section perpendicular to the optical axis of the laser beam).
このようにレーザービームのビーム径やビーム形状を変
換する光ビーム径変換光学素子として従来、液晶素子を
利用したものが知られている（特開平１−１０８５２２
号公報）。Conventionally, a light beam diameter conversion optical element that converts the beam diameter and beam shape of a laser beam using a liquid crystal element is known (Japanese Patent Laid-Open No. 1-108522
Publication No.).
［発明が解決しようとする課題］
上記光ビーム径変換光学素子は、応答性の遅口液晶素子
を利用しているため、ビーム径やビーム形状の切り換え
を数ＭＨｚという高速で行うことができず、このため光
スポツト径・光スポツト形状の変換を行う場合は印字の
頁単位あるいはジョブ単位での切り換えになってしまう
。[Problems to be Solved by the Invention] Since the optical beam diameter conversion optical element described above uses a slow response liquid crystal element, it is not possible to switch the beam diameter or beam shape at a high speed of several MHz. Therefore, when converting the diameter and shape of the light spot, printing must be done on a page-by-page or job-by-job basis.
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、
その目的とする所は数ＭＨｚという高速でも十分にレー
ザービームのビーム径やビーム形状を切り換えることが
できる新規な、光ビーム径変換光学素子の提供にある。The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and
The objective is to provide a novel optical beam diameter conversion optical element that can sufficiently switch the beam diameter and beam shape of a laser beam even at high speeds of several MHz.
［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。[Means to solve the problem] The present invention will be explained below.
本発明の光ビーム径変換光学素子は「レーザービームの
光路上に配備されてレーザービームを透過させるととも
に、透過レーザービームのビーム径もしくはビーム形状
を変化させる光学素子」であって、「電気光学セラミッ
ク平板と１対の偏光板と」を有する。The light beam diameter converting optical element of the present invention is an "optical element that is placed on the optical path of a laser beam, transmits the laser beam, and changes the beam diameter or beam shape of the transmitted laser beam," and is an "electro-optic ceramic and a pair of polarizing plates.
「電気光学セラミック平板」は透光性であって少なくと
も片面に透明電極を形成されている。この透明電極は複
数の電極部分により構成される。The "electro-optic ceramic flat plate" is translucent and has a transparent electrode formed on at least one side. This transparent electrode is composed of a plurality of electrode parts.
「１対の偏光板」は電気光学セラミック平板を挟んで設
けられ、偏光軸が互いに直交するように相、互の位置関
係を定められている。The "pair of polarizing plates" are provided with an electro-optic ceramic flat plate sandwiched between them, and their mutual positional relationship is determined so that their polarization axes are orthogonal to each other.
電気光学セラミック平板に形成された「透明電極」は、
個々の電極部分に印加する電圧の切り替えにより透過レ
ーザービームのビーム径もしくはビーム形状が変化する
ように各電極部分の配置・形状を定められている。The "transparent electrode" formed on the electro-optic ceramic flat plate is
The arrangement and shape of each electrode portion are determined so that the beam diameter or beam shape of the transmitted laser beam changes by switching the voltage applied to each electrode portion.
［作 用］
電気光学セラミック平板に、透明電極により電界を印加
することにより電気光学セラミック平板を透過するレー
ザービームの偏光面を旋回させることができる。電気光
学セラミック平板を挟持する偏光板の偏光軸を電気光学
セラミック平板の表裏で互いに直交させておき、透明電
極に電圧を印加するときレーザービームが透明電極が設
けられた部分を透過するようにすると、任意の電極部分
への電圧印加を解除することにより当該電極部分でレー
ザービームの透過を遮断することができる。[Function] By applying an electric field to the electro-optic ceramic plate through a transparent electrode, the polarization plane of the laser beam passing through the electro-optic ceramic plate can be rotated. If the polarization axes of the polarizing plates that sandwich the electro-optic ceramic plate are made perpendicular to each other on the front and back sides of the electro-optic ceramic plate, the laser beam will pass through the part where the transparent electrode is provided when a voltage is applied to the transparent electrode. By canceling the voltage application to an arbitrary electrode portion, transmission of the laser beam can be blocked at the electrode portion.
このことを利用してレーザービームのビーム径やビーム
形状を変化させるのである。This fact is used to change the beam diameter and beam shape of the laser beam.
電気光学セラミック平板は、応答性が速い。Electro-optic ceramic flat plates have a fast response.
［実施例コ
以下、図面を参照しながら具体的な実施例に即して説明
する。[Embodiments] Hereinafter, specific embodiments will be described with reference to the drawings.
第１図に於いて、符号１はビーム径りを有する平行なレ
ーザービームを示し、符号２は集光レンズ、符号３は光
ビーム径変換光学素子を示している。In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a parallel laser beam having a beam diameter, reference numeral 2 indicates a condenser lens, and reference numeral 3 indicates a light beam diameter conversion optical element.
光ビーム径変換光学素子３がレーザービーム１を全て透
過させるときは、集光レンズ２にはビーム径りの平行な
レーザービーム１が入射し、ビームウェスト径ｄ０をス
ポット径とする光スポットに集光する。この光スポット
で感光体表面等を走査して印字を行うことができる。When the light beam diameter conversion optical element 3 transmits all of the laser beam 1, the parallel laser beam 1 with the beam diameter enters the condenser lens 2 and is focused into a light spot whose spot diameter is the beam waist diameter d0. Shine. Printing can be performed by scanning the surface of the photoreceptor with this light spot.
このとき光スポツト径を与えるビームウェスト径ｄ０は
、レーザービーム１の波長λ、集光レンズ２の焦点距離
ｆを用いて、周知のごとくａｏ”（’ａ／π）・（ｆ・
λ）／Ｄ
で与えられる。従って、レーザービーム径りの大きさを
変化させることにより光スポツト径を変化させることが
できる。At this time, the beam waist diameter d0, which gives the optical spot diameter, is calculated using the wavelength λ of the laser beam 1 and the focal length f of the condenser lens 2, as is well-known.
λ)/D. Therefore, by changing the size of the laser beam diameter, the optical spot diameter can be changed.
さて、この実施例の光ビーム径変換光学素子は第２図に
示すように、表裏に透明電極８０．９０を形成されたＰ
ＬＺＴ等の電気光学セラミック平板１０と、この電気光
学セラミック平板１０を挟持する偏光板３０、４０によ
り構成されている。偏光板３０．４０はその偏光軸が互
いに直交している。Now, as shown in FIG. 2, the light beam diameter converting optical element of this embodiment has transparent electrodes 80 and 90 formed on the front and back sides.
It is composed of an electro-optic ceramic flat plate 10 such as LZT, and polarizing plates 30 and 40 that sandwich this electro-optic ceramic flat plate 10. The polarizing plates 30 and 40 have their polarization axes orthogonal to each other.
透明電極８０．９０は、その形状が同一であり第２図の
上方からみると電極８０．９０は互いに完全に重なり合
う。The transparent electrodes 80, 90 have the same shape, and when viewed from above in FIG. 2, the electrodes 80, 90 completely overlap each other.
このように形状同一の電極８０．９０を、電極８０を例
にとって説明すると、〜第３図に示すように電極８０
（９０）は２つの部分により構成されている。The electrodes 80 and 90 having the same shape as described above are explained by taking the electrode 80 as an example.
(90) is composed of two parts.
第■の部分は、直径Ｄ１の円形状の電極部分Ａであり、
第２の部分は電極部分Ｂである。電極部分Ｂはドーナツ
状電極であり、その内径は電極部分Ａの直径Ｄ１より僅
かに大きく、外径はＤ２である。The part (■) is a circular electrode part A with a diameter D1,
The second part is electrode part B. Electrode part B is a donut-shaped electrode, the inner diameter of which is slightly larger than the diameter D1 of electrode part A, and the outer diameter D2.
この外径Ｄ２は入射レーザービーム１０のビーム径Ｄよ
りも大きい。電極部分Ａ、Ｂの間は両者を電気的に分離
するために極めて微少な間隙となっている。そしてこれ
ら電極部分Ａ、Ｂは裏面側の電極９０の対応する電極部
分（電極Ａ、Ｂと同一形状である）とともに２対の電極
対を構成する。This outer diameter D2 is larger than the beam diameter D of the incident laser beam 10. There is an extremely small gap between electrode portions A and B to electrically isolate them. These electrode portions A and B constitute two pairs of electrodes together with the corresponding electrode portion of the electrode 90 on the back side (which has the same shape as the electrodes A and B).
これら２対の電極対には、互いに独立に電圧を印加・解
除できるようになっている。Voltages can be applied and removed independently of each other to these two pairs of electrodes.
そこで光ビーム径変換光学素子３の電極８０．９０の上
記電極部分Ａによる電極対と電極Ｂによる電極対とにと
もに電圧を印加した状態でレーザービーム１０をビーム
径変換光学素子３に入射させると、レーザービームはビ
ーム径りのまま透過する。Therefore, when the laser beam 10 is made to enter the beam diameter converting optical element 3 while voltage is applied to both the electrode pair formed by the electrode portion A and the electrode pair formed by the electrode B of the electrodes 80 and 90 of the light beam diameter converting optical element 3, , the laser beam passes through the beam with its diameter intact.
この状態に於いて電極部分Ｂによる電極対への電圧印加
を解除すると、電極部分Ｂの領域に入射したレーザー光
部分は光ビーム径変換光学素子３により遮断され、同素
子３を透過したレーザービームのビーム径は電極部分Ａ
の直径Ｄ工と等しくなる。In this state, when the voltage application to the electrode pair by electrode portion B is released, the laser beam portion incident on the area of electrode portion B is blocked by the light beam diameter conversion optical element 3, and the laser beam transmitted through the element 3 is The beam diameter of is the electrode part A
It becomes equal to the diameter D.
従って電極部分Ａによる電極対に電圧を印加した状態で
電極部分Ｂによる電極対への電圧印加をオン・オフすれ
ば、光ビーム径変換光学素子３がら射出するレーザービ
ームのビーム径をＤとＤｌとに切り換えることができる
。Therefore, by turning on and off the voltage application to the electrode pair by electrode part B while applying voltage to the electrode pair by electrode part A, the beam diameter of the laser beam emitted from the light beam diameter conversion optical element 3 can be changed to D and Dl. You can switch to
また電極部分Ｂの外側の領域１４を遮光性としておき電
極部分Ｂの直径Ｄ２を入射レーザービームの径りよりも
小さくして置けば、透過レーザービームのビーム径をり
、とＤ２に切り換えることができる。Furthermore, if the outer area 14 of the electrode part B is made light-shielding and the diameter D2 of the electrode part B is made smaller than the diameter of the incident laser beam, the beam diameter of the transmitted laser beam can be changed to D2. can.
第４図（ａ）に示す変形例のように、外側のドーナツ状
の電極部分８Ａを細幅で径の異なる多数のドーナツ状の
電極部分Ｂ ｌ ＋ Ｂ ２ ｒ ｅ ＋ ＊ Ｂ ６
に細分し、これら電極部分Ｂ１〜Ｂイおよびこれらと対
をなす裏面側の電極による電極対の各々に独立して電圧
印加をオン・オフできるようにすれば、透過レーザービ
ームのビーム径をＤ１〜Ｄ２の間で多段に切り換えるこ
とができる。As in the modification shown in FIG. 4(a), the outer donut-shaped electrode portion 8A is formed into a large number of donut-shaped electrode portions B l + B 2 r e + * B 6 with narrow widths and different diameters.
If it is possible to independently turn on and off the voltage application to each of the electrode parts B1 to B1 and the pair of electrodes on the back side that are paired with these electrode parts, the beam diameter of the transmitted laser beam can be reduced to D1. - D2 can be switched in multiple stages.
また第４図（ｂ）に示す変形例のように、電極部分８Ｂ
として１方向にのみ多段に細分化した電極部分Ｃ４〜Ｃ
ｏを形成し、電極部分Ａ、ＣＩ −Ｃｎ 以外の部分
１４を遮光性にして置けば、射出レーザービームのビー
ム径を電極部分０１〜Ｃ７の配列方向に於いてのみ多段
に変化させることができる。この方向を例えば光走査に
於ける副走査方向と対応させれば、光走査用の光スポッ
トの径を副走査方向のみに多段に変化させることができ
る。In addition, as in the modification shown in FIG. 4(b), the electrode portion 8B
Electrode parts C4 to C subdivided into multiple stages only in one direction as
If the electrode portion A and the portion 14 other than CI-Cn are made light-shielding, the beam diameter of the emitted laser beam can be changed in multiple steps only in the arrangement direction of the electrode portions 01 to C7. . For example, if this direction corresponds to the sub-scanning direction in optical scanning, the diameter of the light spot for optical scanning can be changed in multiple steps only in the sub-scanning direction.
さらに、第４図（ｃ）に示す変形例のように微少な電極
部分Ｍをマトリックス状に配列した透明電極８Ｃを用い
て個々の電極部分Ｍへの電圧印加を独立に制御すれば透
過レーザービームのビーム径やビーム形状を種々に変化
させることができる。Furthermore, if the voltage application to each electrode part M is independently controlled using a transparent electrode 8C in which minute electrode parts M are arranged in a matrix as in the modification shown in FIG. 4(c), the transmitted laser beam can be reduced. The beam diameter and beam shape can be changed in various ways.
なお光スポットの径や形状を変化させるのに、光ビーム
径変換光学素子を集光レンズの後段に配備することもで
きるが、集光レンズの入射側ではレーザービームのビー
ム径が大きいから、光ビーム径変換光学素子によるビー
ム径もしくはビーム形状の細かい調整は光ビーム径変換
光学素子を集光レンズの入射側に配備する方が容易であ
る。Note that in order to change the diameter and shape of the light spot, a light beam diameter conversion optical element can be installed after the condenser lens, but since the beam diameter of the laser beam is large on the incident side of the condenser lens, Fine adjustment of the beam diameter or beam shape using the beam diameter conversion optical element is easier if the optical beam diameter conversion optical element is provided on the incident side of the condenser lens.
［発明の効果コ
以上、本発明によれば新規な光ビーム径変換光学素子を
提供できる。この素子は上述の如き構成となっているか
ら透過ビームのビーム径やビーム形状を容易且つ確実に
変化させることができ、集光レンズによる光スポットの
径や形状も容易に変化させることができる。しかも、電
気光学セラミック平板は応答性かも速いので数ＭＨｚと
いう高周波数でのビーム径変換が十分に可能であり、光
スポットによる光走査の際に１ドツト単位でビーム径や
ビーム形状を変換することもできる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a novel optical beam diameter conversion optical element can be provided. Since this element has the above-described configuration, the diameter and shape of the transmitted beam can be easily and reliably changed, and the diameter and shape of the light spot produced by the condenser lens can also be easily changed. Moreover, since the electro-optic ceramic flat plate has a fast response, it is fully possible to convert the beam diameter at a high frequency of several MHz, and it is possible to convert the beam diameter and beam shape on a dot-by-dot basis during optical scanning with a light spot. You can also do it.
このようなビーム径変換を行うと、例えば主走査方向に
直線を書込む場合に、第５図（ａ）の左の図のように幅
の太い線を書込むことも、同図布の図のように細い線を
書込むこともできる。If such a beam diameter conversion is performed, for example, when writing a straight line in the main scanning direction, it is possible to write a thick line as shown in the left figure of Figure 5(a), and also to write a straight line in the main scanning direction. You can also write thin lines like this.
また第５図（ｂ）の左の図に示すように光スポットの径
が小さいと斜めの線を書込んだときに線が切れ切れに見
えるように印字されるのを、右側上図のように光スポツ
ト径を大きくして線としての連続性を確保したり、ある
いは右側下図のようにドツト間の隙間に微少な光スポッ
トを印字して斜めの線のスムジージング処理を行うこと
もできる。Also, as shown in the left diagram in Figure 5(b), when the diameter of the light spot is small, when writing diagonal lines, the lines appear to be broken, as shown in the upper right diagram. It is also possible to increase the diameter of the light spot to ensure continuity as a line, or to print a minute light spot in the gap between dots as shown in the lower right figure to perform smoothing processing on diagonal lines.
また第６図のように光スポットの大きさを変化させて階
調性を表現することも可能となる。Furthermore, as shown in FIG. 6, it is also possible to express gradation by changing the size of the light spot.
なお実施例では電気光学セラミック平板の表裏に透明電
極を設ける場合を説明したが、透明電極は電気光学セラ
ミック平板の片面にのみ設ける場合もある。In the embodiment, a case has been described in which transparent electrodes are provided on the front and back sides of an electro-optic ceramic flat plate, but the transparent electrode may be provided only on one side of the electro-optic ceramic flat plate.
第１図乃至第３図は、本発明の１実施例を説明するため
の図、第４図は、変形実施例を説明するための図、第５
図および第６図は、本発明の詳細な説明するための図で
ある。Figures 1 to 3 are diagrams for explaining one embodiment of the present invention, Figure 4 is a diagram for explaining a modified embodiment, and Figure 5 is a diagram for explaining a modified embodiment.
FIG. 6 is a diagram for explaining the present invention in detail.
Claims (1)
透過させるとともに、透過レーザービームのビーム径も
しくはビーム形状を変化させる光学素子であって、 複数の電極部分からなる透明電極を少なくとも片面に形
成された透光性の電気光学セラミック平板と、この電気
光学セラミック平板を挟んで設けられ偏光軸が互いに直
交するように相互の位置関係を定められた１対の偏光板
とを有し、 上記透明電極の複数の電極部分への電圧印加の切り替え
により透過レーザービームのビーム径もしくはビーム形
状が変化するように上記透明電極に於ける各電極部分の
配置・形状を定めたことを特徴とする、光ビーム径変換
光学素子。[Claims] An optical element disposed on the optical path of a laser beam to transmit the laser beam and change the beam diameter or beam shape of the transmitted laser beam, the optical element comprising at least a transparent electrode consisting of a plurality of electrode parts. It has a translucent electro-optic ceramic flat plate formed on one side, and a pair of polarizing plates sandwiching the electro-optic ceramic flat plate and having a mutual positional relationship such that their polarization axes are perpendicular to each other. , characterized in that the arrangement and shape of each electrode part of the transparent electrode is determined so that the beam diameter or beam shape of the transmitted laser beam is changed by switching the voltage application to the plurality of electrode parts of the transparent electrode. A light beam diameter conversion optical element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27458589A JPH03136018A (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Light beam diameter converting optical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27458589A JPH03136018A (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Light beam diameter converting optical element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03136018A true JPH03136018A (en) | 1991-06-10 |
Family
ID=17543795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27458589A Pending JPH03136018A (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Light beam diameter converting optical element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03136018A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5325122A (en) * | 1992-02-07 | 1994-06-28 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Apparatus for forming digital images |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP27458589A patent/JPH03136018A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5325122A (en) * | 1992-02-07 | 1994-06-28 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Apparatus for forming digital images |
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