JP2582925B2

JP2582925B2 - 光変調器への信号入力方法

Info

Publication number: JP2582925B2
Application number: JP2103897A
Authority: JP
Inventors: 英俊品田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPH041721A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は光変調器への信号入力方法に係り、特に入射
されたビームを入力された信号の振幅に応じた強さでか
つ周波数に応じた方向に分割して射出する変調器に、周
波数が異なりかつ周波数間隔が等しい複数の信号を混合
して一度に入力する光変調器への信号入力方法に関す
る。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕

従来より、マルチ周波数音響光学素子（AOM）を利用
した光学変調装置が知られている（特公昭63−5241号公
報、特開昭54−5455号公報、特開昭57−41618号公報、
特公昭53−6856号公報）。この光変調装置のAOMには、
複数の発振回路から発振された周波数が異なる複数の高
周波信号が混合され、増幅回路で増幅された後に混合さ
れて一度に入力される。このように、複数の高周波信号
を混合して増幅しているため、増幅回路からは増幅され
た高周波信号の他に高調波信号が出力され、特に３次高
調波信号による高調波歪（２信号３次歪）の影響を受け
て画像濃度にむらが生ずる、という問題があった。例え
ば、８つの高周波信号を２つずつ混合して増幅回路に入
力し、増幅回路から出力された信号を更に２つずつ混合
し、これらの信号を更に混合してAOMに入力する場合に
ついて考えると次のようになる。

各発振回路から出力される高周波信号の周波数間隔を
等しくかつ各発振周波数をf₁、f₂、・・・、f₈（例え
ば、110、120、・・・、180M Hz）とすると、周波数
f₁、f₂の信号を増幅したとき第７図（１）に示すよう
に、周波数2f₁−f₂、2f₂−f₁の位置に、最も大きい相互
変調妨害となる３次高調波信号が発生する。同様に、周
波数f₃、f₄の信号を増幅すると、第７図（２）に示すよ
うに、周波数df₃−f₄、2f₄−f₃の位置に３次高調波信号
が発生する。従って、上記のように周波数が隣り合う信
号同士を増幅した後に周波数ff₁、f₂、・・・、f₈の信
号の全てが混合されるようにすると、第７図（３）に示
すように、周波数2f₁−f₂、f₁、f₂、・・・、f₈、2f₈−
f₇の位置に３次高調波信号が発生することになり、各発
振回路から出力される信号が歪むとともに、周波数2f₁
−f₂、2f₈−f₇の位置に高いレベルの３次高調波信号が
発生することになる。従って、例えば、周波数f₄の信号
をオフにしても、第７図（４）に示すように、周波数f₄
の位置に３次高調波信号が発生するとともに、３次高調
波信号によって周波数f₃、f₆の位置の信号のレベルが低
下することになる。従って、AOMで画像データのオンオ
フに応じてレーザビームを分割することができなくな
り、濃度むらが発生する。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、３次高調波歪の影響を極力減少させた光変調器への
信号入力方法を提供することを目的とする。

〔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は、１つの群に少な
くとも２つの高周波信号が含まれるように、周波数間隔
が等しい複数の高周波信号を複数の群に分け、各群の高
周波信号を混合して各々増幅回路に入力し、該増幅回路
から出力された高周波信号を更に混合して、入射された
ビームを入力された高周波信号の振幅に応じて強さでか
つ周波数に応じた方向に分割して射出する光変調器に入
力する光変調器への信号入力方法において、前記複数の
高周波信号を周波数の大きさ順に並べたときに隣り合わ
ない高周波信号だけが同じ群に含まれるようにしたこと
を特徴としている。

前記隣り合わない信号の周波数間隔は等しくするのが
好ましく、周波数間隔が等しくかつ最大になるようにす
るのがより好ましい。

〔作用〕

本発明では、１つの群に少なくとも２つの高周波信号
が含まれるように、周波数が異なりかつ周波数間隔が等
しい複数の高周波信号を複数の群に分ける。複数の高周
波信号を複数の群に分けるときには、複数の高周波信号
を周波数の大きさ順に並べたときに、隣り合わない高周
波信号だけが同じ群に含まれるように分ける。そして、
各群の高周波信号を混合して各々増幅回路に入力し、該
増幅回路から出力された高周波信号をさらに混合して、
入射されたビームを入力された高周波信号の振幅に応じ
た強さでかつ周波数に応じた方向に分割して射出する光
変調器に入力する。

複数の高周波信号の周波数をｆ、ｆ＋Δｆ、ｆ＋２Δ
ｆ、・・・、ｆ＋ｎΔｆ（ｆは基準周波数、Δｆは周波
数間隔、ｎは整数）とすると、隣り合う高周波信号同士
を混合して増幅したときの３次高調波信号の周波数はｆ
−Δｆ、ｆ、ｆ＋Δｆ、・・・、ｆ＋（ｎ＋１）Δｆと
なり、高周波信号の周波数と同じ位置に発生するととも
に必要周波数帯域より周波数間隔Δｆ離れた位置に発生
する。一方、隣り合わない高周波信号を混合して増幅し
たときの３次高調波信号は、隣り合わない高周波信号の
周波数間隔だけ離れた位置に発生することにある。隣り
合わない高周波信号の周波数間隔は、隣り合う高周波信
号の周波数間隔より大きいため、隣り合わない高周波信
号を混合して増幅したときに発生する３次高調波信号
は、隣り合う高周波信号を混合して増幅したときに発生
する３次高調波信号の発生帯域より広い帯域にわたって
発生することになる。従って、必要周波数帯域内に存在
する３次高調波信号の個数は隣り合う高周波信号を混合
して増幅した場合より少なくなり、この必要周波数帯域
内に存在する３次高調波信号のレベルを低下させること
ができる。また、必要周波数帯域外に存在する３次高調
波信号はフイルタによって除去することができる。この
ように、本発明では、必要周波数帯域内の３次高調波信
号のレベルを低下させているため、３次高調波信号の影
響を極力減少させて記録された画像の濃度むらを防止す
ることができる。

隣り合わない高周波信号の周波数間隔が等しくなるよ
う分ければ、３次高調波信号は均等に分散されて発生す
るため、一部分の３次高調波信号のレベルが高くなるこ
とを防止することができる。また、隣り合わない高周波
信号の周波数間隔が等しくかつ最大になるように分けれ
ば、３次高調波信号は最も広い周波数帯域に亘って均等
に分散されて発生するため、必要周波数帯域内に発生す
る３次高調波信号のレベルを同一でかつ最小にすること
ができる。例えば、ｎを偶数としてのように１つの群に２つの信号が含まれるように分けれ
ば、隣り合わない高周波信号の周波数間隔が等しくかつ
最大になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、隣り合わない高
周波信号だけが同じ群に含まれるように複数の群に分
け、各群の高周波信号を混合して増幅回路で増幅するよ
うにしているため、高調波歪の影響を極力減少させて濃
度むらの発生を防止することができる、という効果が得
られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。第２図は、本実施例の同時多ビーム光変調装置が適
用されたレーザビーム記録装置を示すものである。He−
Neレーザ12には電源14が接続されている。このHe−Neレ
ーザに代えて半導体レーザ等を用いてもよい。He−Neレ
ーザ12のレーザビーム射出側には、レンズ16、AOM（音
響光学素子）18、及びレンズ24が順に配列されている。
AOM18は音響光学効果を生ずる音響光学媒質21を備えて
いる。音響光学媒質21の対向する面には、入力された高
周波信号に応じた超音波を出力するトランスデューサ17
と音響光学媒質21を伝播した超音波を吸収する吸音体19
とが貼着されている。トランスデューサ17は、AOMを駆
動するAOMドライバ20に接続され、AOMドライバ20は制御
回路22接続されている。レンズ24のレーザビーム射出側
には、ミラー26、ポリゴンミラー（回転多面鏡）28、走
査レンズ29、ミラー32、リレーレンズ33、ミラー34、ガ
ルバノメータミラー36、ミラー38が順に配列されてい
る。ポリゴンミラー28には、ポリゴンミラー28を高速回
転するポリゴンドライバ30が接続されている。また、ガ
ルバノメータミラー36の近傍の記録用光路と異る方向に
反射されたレーザビーム受光可能な位置には、光電変換
器60が配置されている。ミラー38で反射されたレーザビ
ームはレンズ40を通してステージ42に照射される。ステ
ージ42には、マイクロフィルム等の記録材料44が配置さ
れている。この記録材料44は、それぞれリール46及びリ
ール48に層状に巻付けられている。

第３図に示すように、AOM18のレーザビーム射出側の
上記で説明した位置に配置されかつ受光したレーザビー
ムの強度に応じた大きさの電圧を出力する光電変換器60
は、発振回路（第１図）から出力される信号の各々の振
幅を制御するための信号を出力する信号発生回路58に接
続されている。信号発生回路58はAOMドライバ20に接続
されている。

制御回路22は、画像データを一時的に記憶するレジス
タ50とレジスタ50に接続されたデータ変換器52を備えて
いる。この画像データは８ビットのパラレル信号で与え
られている。データ変換器52は、レジスタ50から入力さ
れる８ビットの信号のオンの個数に応じた４ビットのパ
ラレル信号を出力する。データ変換器52にはDAC（デジ
タル−アナログ変換器）54が接続されている。DAC54
は、データ変換器52から出力される４ビットのパラレル
信号を、アナログ信号に変換してAOMドライバ20に出力
する。このアナログ信号のレベルは、第５図に示すよう
に、信号のオンの数が多くなるに従って高くなる。ま
た、画像データは遅延回路56で所定時間遅延された後AO
Mドライバ20に入力される。

AOMドライバ20は、第１図に示すように、発振回路62
A、62B、62C、62D、62E、62F、62G、62H、ローカルレベ
ル制御回路64A、64B、64C、64D、64E、64F、64G、64H、
スイッチ回路66A、66B、66C、66D、66E、66F、66G、66H
を備えている。ローカルレベル制御回路64A〜64Hの各々
は発振回路62A〜62Hの出力端の各々に接続され、ローカ
ルレベル制御回路64A〜64Hの出力端にはスイッチ回路66
A〜66Hが各々接続されている。ローカルレベル制御回路
としては、ダブルバランスドミキサーやピンダイオード
アッテネータを使用することができる。また、ローカル
レベル制御回路64A〜64Hのレベル制御端の各々には、信
号発生回路58が接続されている。そして、スイッチ回路
66A〜66Hの制御端の各々には、遅延回路56から出力され
る画像データの各々が入力されるように接続されてい
る。

スイッチ回路66A、66Bの各出力端は、２つの信号を1:
1の割合で混合するコンバイナ68ABの入力端に各々接続
されている。同様に、スイッチ回路66C、66Dの各出力端
はコンバイナ68CDの入力端に接続され、スイッチ回路66
E、66Fの各出力端はコンバイナ68EFの入力端に接続さ
れ、スイッチ回路66G、66Hの各出力端はコンバイナ68GH
の入力端に接続されている。

コンバイナ68ABの出力端はトータルレベル制御回路70
ABを介して増幅回路72ABに接続されている。同様に、コ
ンバイナ68CDの出力端はトータルレベル制御回路70CDを
介して増幅回路72CDに接続され、コンバイナ68EFの出力
端はトータルレベル制御回路70EFを介して増幅回路72EF
に接続され、コンバイナGHの出力端はトータルレベル制
御回路70GHを介して増幅回路72GHに接続されている。増
幅回路72AB、72CDの各出力端はコンバイナ74の入力端に
接続され、増幅回路72EF、72GHの各出力端はコンバイナ
76の入力端に接続されている。コンバイナ74、76の出力
端はコンバイナ78に接続され、コンバイナ78の出力端は
トランスデューサ17に接続されている。トータルレベル
制御回路は、ローカルレベル制御回路と同様にダブルバ
ランスドミキサーやピンダイオードアッテネータで構成
され、各々のレベル制御端には制御回路22のDAC54の出
力端が接続されている。

本実施例では、周波数が隣り合わない信号同士を周波
数間隔が等しくかつ最大となるように組合せ、この２つ
の信号を混合して増幅した後、最終的に１つの信号にな
るように混合している。すなわち、第１図に示すよう
に、周波数f₁の信号を出力する発振回路62Aと周波数f₅
の信号を発振する発振回路62Bとを組み合わせて、各発
振回路62A、62Bから出力される信号をコンバイナ68ABで
混合した後増幅器72ABで増幅している。同様に、増幅回
路72CDは、コンバイナ68CDによって混合された周波数
f₂、f₆の信号を増幅し、増幅回路72EFは、コンバイナ68
EFによって混合された周波数f₃、f₇の信号を増幅し、増
幅回路72GHは、コンバイナ68GHによって混合された周波
数f₄、f₈の信号を増幅している。

この結果、周波数f₁、f₅の信号についてみると、第８
図（１）に示すように、３次高調波信号は周波数f₅の位
置から充分に離れた周波数2f₅−f₁の位置、周波数f₁の
位置から充分に離れた周波数2f₁−f₅の位置に発生す
る。同様に、周波数f₁、f₆の信号についても３次高調波
信号は周波数f₂、f₆の位置から充分離れた周波数2f₂−f
₆、2f₆−f₂の位置に発生する。この結果、周波数f₁、
f₂、・・・、f₈の信号を全て混合したときには、第８図
（３）に示すように、３次高調波信号が広い周波数帯域
に亘って分散し、３次高調波信号のレベルが小さくな
る。周波数f₁〜f₈の範囲以外の３次高調波信号は、フイ
ルタで除去することが可能であり、また周波数f₁〜f₈の
範囲内に存在する３次高調波信号はレベルが低いため、
周波数f₁、f₂、・・・、f₈の信号に与える影響は小さ
く、これによって、画像データの１つがオフの場合にお
いてもオフ信号に対する高調波信号の影響を極めて小さ
くすることができる。

なお、上記では周波数が隣り合わない信号同士を周波
数間隔が等しくかつ最大となるように組合せたが、周波
数間隔が等しくなくてもまた最大でなくてもよい。

以下本実施例の作用を説明する。ホストコンピュータ
ー等から供給される８ビットの画像データはレジスタ50
と遅延回路56に供給される。データ変換器52は、レジス
タ50から入力された信号のオンの個数に応じたデジタル
信号を出力し、DAC54はこのデジタル信号に応じた第５
図に示すアナログ信号を出力する。このアナログ信号
は、トータルレベル制御回路70AB〜70GHの制御端の各々
に入力される。また、遅延回路56によって制御端の所定
時間遅延された画像データは、AOMドライバ20のスイッ
チ回路66A〜66Hの各々に入力される。各発振回路62A〜6
2Hから出力された信号は、ローカルレベル制御回路64A
〜64Hによって振幅が調節された後スイッチ回路66A〜66
H、コンバイナ68AB〜68GH、トータルレベル制御回路70A
B〜70GH、増幅回路72AB〜72GH、コンバイナ74、76、コ
ンバイナ78を介してAOM18のトランスデューサ17に供給
される。トランスデューサ17は、入力された信号を入力
された信号の周波数及び振幅に応じた超音波信号に変換
する。この超音波信号は、音響光学媒質21を伝播して吸
音体19に吸音される。このとき、He−Neレーザ12からレ
ーザビームが発振されていると、このレーザビームは、
音響光学媒質21によって超音波信号の振幅に応じた強さ
でかつ周波数に応じた方向に分割される。AOM18で分割
されたマルチレーザビームは、ポリゴンミラー28によっ
て主走査方向に走査され、ガルバノメータミラー36によ
って副走査方向に走査される。

第９図は、ガルバノメータミラー36のミラーの角度を
経過時間に応じて示したものである。第ｎ齣の記録が開
始される前の非記録期間において、第ｎ齣の画像データ
が準備されると共に記録材料が１齣分搬送されて記録材
料の位置決めが行われる。記録が開始されると、ガルバ
ノメータミラー36のミラー角度が記録終了角度になるま
でに第ｎ齣のデータが転送されて第ｎ齣の画像記録が行
われる。非記録期間のうちのチェック期間においては、
各発振回路62A〜62Hから出力される信号の振幅調整、す
なわちレベル調整が行われる。このとき、AOMから射出
されたレーザビームは、カルバノメータミラー36によっ
て記録光路上に位置しない光電変換器60方向へ反射され
る。このレベル調整においては、トータルレベル制御回
路70AB〜70GHのレベル制御端へ一定の電圧を印加し、各
発振回路62A〜62H毎にレベル調節が行われる。すなわ
ち、発振回路62A〜62Hから信号を出力した状態で、スイ
ッチ回路66Aだけオン状態とする。発振回路62Aから出力
された信号は、ローカルレベル制御回路64A、スイッチ
回路66A、コンバイナ68AB、トータルレベル制御回路70A
B、増幅回路72AB等を介してトランスデューサ17に供給
される。これにより、AOM18からは発振回路62Aから出力
された信号の振幅に応じた強さのレーザビームが射出さ
れる。AOM18から射出されたレーザビームは、光電変換
器60で受光され、光電変換器60から受光したレーザビー
ムの強さに応じた電気信号が出力される。信号発生回路
58は、予め設定された基準値と光電変換器60から入力さ
れた信号のレベルとを比較する。信号発生回路58は、入
力された信号のレベルが基準値より大きいときはローカ
ルレベル制御回路64Aの制御端に印加する電圧を低下し
て信号の振幅が小さくなるように制御し、入力された信
号のレベルが基準値より小さいときはローカルレベル制
御回路64Aの制御端に印加する電圧を上昇させて信号の
振幅が大きくなるように制御する。この結果、AOMから
射出された１つのレーザビームの強さが目標値に調整さ
れる。そして、スイッチ回路66B〜66Hを順にオンして上
記と同様にして、発振回路62B、・・・62Hについてレベ
ル調整が行われ、このチェック期間では発振回路62A〜6
2Hの全てについてのレベル調整が行われる。画像記録中
は、信号発生回路58は上記ように調整された電圧値を保
持する。

また、第ｎ齣のデータを記録しているときには、レジ
スタ50、データ変換器52及びDAC54によってトータルレ
ベル制御回路70AB、70CD、70EF、70GHの各々に、第５図
に示す画像データのオンの数に比例したアナログ信号が
供給され、トータルレベル制御回路はこのアナログ信号
に応じてコンバイナ68AB〜68GHから出力された信号の振
幅を制御する。これによって、AOM18から出力されるレ
ーザビームの各々の光強度は第６図に示すように信号の
オンの数に拘らず一定になり、画像データのオンの個数
による画像濃度むらが防止される。なお、信号のオンの
個数によって振幅を制御しないときは、AOMから射出さ
れる１つのレーザビームの強度は、同時に射出されるレ
ーザビームの個数、すなわち画像データのオンの個数に
応じて第４図に示すように変化する。

なお上記では、２つの信号を混合するコンバイナ68AB
〜68GHの後段にトータルレベル制御回路を接続した例に
ついて説明したが、コンバイナ74、76の後段またはコン
バイナ78の後段にトータルレベル制御回路を接続しても
よい。また、上記では光変調器として音響光学素子を用
いた例について説明したが、光導波路形変調器を用いて
もよい。

上記実施例では、増幅回路72ABの後段に２つのコンバ
イナ74、78が接続されている。信号がコンバイナを通過
すると、理論的に振幅が3dBダウンするから、２つのコ
ンバイナでは6dB（1/4）ダウンすることになる。また、
増幅回路の前段にはコンバイナが１つあるため、３次相
互変調積の影響を防止するために４倍増幅する必要があ
る。１つのレーザビームに対応する高周波信号の目標電
力を125mWとすると、２つのコンバイナでの電力ダウン
分と３次相互変調積防止分とを考慮して125mW×４×４
＝1Wの電力が必要になる。従って、1Wの増幅回路を使用
すればよい。これは、混合した後一度に増幅するとき必
要な電力の1/8である。

以上説明したように本実施例によれば、２つの高周波
信号を一度に増幅する位置に増幅回路を接続したので、
最大出力電力が小さい増幅回路を使用して相互変調妨
害、特に３次歪相互変調積の影響を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のAOMドライバーを示すブロッ
ク図、第２図は本発明が適用されたレーザビーム記録装
置を示す概略図、第３図は上記実施例の制御回路の詳細
を示すブロック図、第４図は画像データのオンの数とレ
ーザビームの強度との関係を示す線図、第５図は画像デ
ータのオンの数とDACから出力されるアナログ信号のレ
ベルとの関係を示す線図、第６図は画像データのオンの
数とレーザビームの強度との関係を示す線図、第７図
（１）〜（４）は発振回路から出力される信号に対する
３次高調波信号の影響を説明するための線図、第８図
（１）〜（３）は本実施例の発振回路から出力される信
号に対する３次高調波信号の影響を示す線図、第９図は
ガルバノメータミラーの角度に対するチェック期間、非
記録期間及び記録期間の関係を示す線図である。 12……He−Neレーザ、 18……AOM、 54……DAC、 64A〜64H……ローカルレベル制御回路、 66A〜66H……スイッチ回路、 68AB〜68GH、74、76、78……コンバイナ、 70AB〜70GH……トータルレベル制御回路、 72AB〜72GH……増幅回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの群に少なくとも２つの高周波信号が
含まれるように、周波数間隔が等しい複数の高周波信号
を複数の群に分け、各群の高周波信号を混合して各々増
幅回路に入力し、該増幅回路から出力された高周波信号
を更に混合して、入射されたビームを入力された高周波
信号の振幅に応じた強さでかつ周波数に応じた方向に分
割して射出する光変調器に入力する光変調器への信号入
力方法において、前記複数の高周波信号を周波数の大きさ順に並べたとき
に隣り合わない高周波信号だけが同じ群に含まれるよう
にしたことを特徴とする光変調器への信号入力方法。
【請求項２】前記隣り合わない高周波信号の周波数間隔
が等しくなるようにした請求項（１）の光変調器への信
号入力方法。
【請求項３】前記隣り合わない高周波信号の周波数間隔
が等しくかつ最大になるようにした請求項（１）の光変
調器への信号入力方法。