JPH01106013A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ビーム走査装置に関し、−層詳細には、光ビ
ームを走査光学系を介してグリッドに導くことで同期信
号を生成すると共に光ビームを前記走査光学系を介して
被走査体に導き前記同期信号に基づいて画像等の読取あ
るいは記録を行う光ビーム走査装置に関する。

［発明の背景］ 例えば、印刷、製版の分野において作業工程の合理化、
画像品質の向上等を目的として原稿に担持された画像情
報を電気的に処理し、フィルム原版を作成する画像走査
読取再生システムが広汎に用いられている。

この画像走査読取再生システムは画像読取部と画像再生
部とから基本的に構成されている。

すなわち、画像読取部では副走査搬送される原稿に担持
された画像情報がレーザ光あるいは光電変換素子等によ
って主走査され電気信号に変換される。次に、前記画像
読取部で光電変換された画像情報は画像再生部において
製版条件に応じた階調補正、輪郭強調等の演算処理が施
された後、レーザ光からなる光信号に変換されフィルム
等の感光材料からなる記録担体上に記録再生される。な
お、この記録担体は所定の現像装置によって現像処理さ
れフィルム原版として印刷等に供されることになる。

ここで、前記画像走査読取再生システムでは原稿あるい
は記録担体等の被走査体に対してレーザ光等の光ビーム
を走査させるため走査光学系を有した光ビーム走査装置
を用いている。この場合、走査光学系は光偏向器と走査
レンズとから基本的に構成されており、光ビームは光偏
向器により主走査方向に偏向された後、走査レンズによ
り走査速度が制御されて被走査体に導かれることで画像
等の読取あるいは記録が行われる。

ところで、前記光ビームを用いて正確な画像等の読取あ
るいは記録を行うためには同期信号が必要である。そこ
で、前記光ビーム走査装置では走査レンズを通過した光
ビームをグリッドに導いて走査させることでパルス状の
光信号を得、前記光信号から画像等の読取あるいは記録
を行うためのタイミング信号である同期信号を生成して
いる。

一方、光ビーム走査装置では画像等の処理速度を向上さ
せるため、被走査体に対して光ビームを出来るだけ高速
で走査することが望ましい。

そこで、前記走査光学系を構成する光偏向器として、仮
ばねにより弾性的に支持した偏向ミラーを前記板ばねと
偏向ミラーとの共振を利用して高速振動させる共振型光
偏向器を用いたものがある。この場合、前記共振型光偏
向器により偏向された光ビームを被走査体上において等
速直線走査させるためには走査レンズとしてアークサイ
ンレンズを用いることが望ましい。然しなから、走査レ
ンズとしてアークサインレンズを用いた場合、光ビーム
のビーム径が被走査体の主走査方向両端部側において太
くなる不都合が生じ、高精細な画像走査を実現するには
不適当である。

そこで、前記アークサインレンズの欠点を補うため、共
振型光偏向器に対し走査レンズとしてｆθレンズを組み
合わせた走査光学系が提案されている。この場合、前記
ｆθレンズを通過した光ビームは略一定のビーム径で被
走査体上を走査するため、画像等を高精細に読取あるい
は記録することが可能となる。然しなから、共振型光偏
向器とｆθレンズとの組み合わせで得られる光ビームの
走査速度は一定ではなく、正確な画像走査に支障を来す
欠点が指摘されている。すなわち、ｆθレンズを通過し
てグリッドに導かれた光ビームは前記グリッド上を一定
の速度で走査しないため、このグリッドより得られるパ
ルス状の光信号の位相が変動することになる。従って、
前記光信号からＰＬＬ回路等の画像クロック発生系を用
いて同期信号を生成する際、前記画像クロック発生系の
動作が不安定となり正確な同期信号を得ることが不可能
となる。この結局、前記同期信号に基づいて読み取られ
あるいは記録される画像等が不正確となる不都合が生じ
てしまう。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、走査光学系として共振型光偏向器とアークサイ
ンレンズ特性、ｆθレンズ特性等を組み合わせた走査レ
ンズとを用いて光ビームを走査させることにより、光ビ
ームのビーム径の変動および走査速度の変動を効果的に
抑制し、高精度且つ高精細な画像等の読取あるいは記録
を可能とする光ビーム走査装置を提供することを目的と
する。

′［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は光ビームを走査
光学系を介してグリッドに導くことで同期信号を生成す
ると共に光ビームを前記走査光学系を介して被走査体に
導き前記同期信号に基づいて画像等の読取あるいは記録
を行う光ビーム走査装置において、走査光学系は光ビー
ムを偏向する共振型光偏向器と、ｆθレンズ特性および
アークサインレンズ特性を含みこれらを所定の割合で組
み合わせた走査レンズとから構成することを特徴とする
。

［実施態様］ 次に、本発明に係る光ビーム走査装置について好適な実
施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説
明する。

第１図は本発明に係る光ビーム走査装置を画像再生装置
に適用した場合の構成図であり、この画像再生装置はレ
ーザ出力部１０、走査部１２）同期信号発生部１４およ
び制御回路１６から基本的に構成される。

レーザ出力部１０は記録用レーザ光り、を出力するレー
ザ発振管１８と同期用レーザ光Ｌ２を出力するレーザ発
振管２０とを有する。この場合、レーザ発振管１８より
出力された記録用レーザ光り、はビームエキスパンダ２
２を介して音響光学変調器２４に入射した後、制御回路
１６からの制御信号に応じて変調され、ハーフミラ−２
６を透過して走査部１２に導かれる。また、レーザ発振
管２０より出力された同期用レーザ光Ｌ２はビームエキ
スパンダ２８を介してハーフミラ−２６に入射し、この
ハーフミラ−２６によって反射されて走査部１２に導か
れる。

走査部１２はドライバ３ｏがらの正弦波駆動信号に基づ
いてミラーを高速振動させる共振型光偏向器３２とｆθ
レンズ特性、アークサインレンズ特性等を線形結合する
ことで構成される走査レンズ３４とを含む。この場合、
レーザ出力部１０より導かれた記録用レーザ光Ｌ＋およ
び同期用レーザ光Ｌ２は全反射ミラー３６で反射された
後、前記共振型光偏向器３２によって偏向され走査レン
ズ３４を介してグイクロイックミラー３８に導かれる。

グイクロイックミラー３８は記録用レーザ光り、を透過
し同期用レーザ光Ｌ２を反射するように構成されており
、前記グイクロイックミラー３８を透過した記録用レー
ザ光り、は感光材料であるフィルムＦに導かれ、その表
面を矢印Ａ方向に主走査する。なお、このフィルムＦは
図示しない搬送機構により矢印Ａ方向と直交する方向に
副走査搬送される。一方、グイクロイックミラー３８に
よって反射された同期用レーザ光Ｌ２は同期信号発生部
１４に導かれる。

同期信号発生部１４は同期用レーザ光Ｌ２の走査方向に
沿って配設される長尺なグリッド４０と、透明円柱体か
らなり前記グリッド４０の背面部に配設される集光バー
４２と、集光バー４２の両端部に取着されるビンフォト
ダイオード等の光検出素子４４ａおよび４４ｂと、同期
信号を生成するＰＬＬ回路等からなる周波数シンセサイ
ザ４６とから構成される。この場合、グリッド４０には
長平方向に沿って所定間隔で多数のスリットが形成され
ており、前記スリットを透過した同期用レーザ光Ｌ２は
集光バー４２を介して光検出素子４４ａ、４４ｂに導か
れる。、 一方、制御回路１６は図示しない画像読取装置から転送
された画像信号を読み込む画像入力部４８と、前記画像
信号に対して階調補正、輪郭強調等の演算処理を施す信
号処理部５ｏと、前記演演処理の施された画像信号を周
波数シンセサイザ４６からの同期信号に基づいて音響光
学変調器２４に制御信号として供給する出力制御部５２
とから構成される。

本実施態様の光ビーム走査装置は基本的には以上のよう
に構成されるものであり、次に、その作用並びに効果に
ついて説明する。

そこで、先ず、レーザ発振管２０から出力された同期用
レーザ光Ｌ２はビームエキスパンダ２８により所定のビ
ーム径に調整された後、ハーフミラ−２６によって反射
され、走査部１２における全反射ミラー３６に入射する
。次いで、全反射ミラー３６によって反射された前記同
期用レーザ光Ｌ２はドライバ３０からの正弦波駆動信号
に基づいてミラーを高速振動させる共振型光偏向器３２
によって反射偏向され、走査レンズ３４を介してダイク
ロイックミラー３８に導かれる。この場合、前記同期用
レーザ光Ｌ２はダイクロイックミラー３８を透過しない
波長に設定されており、その大部分が反射され同期信号
発生部１４を構成するグリッド４０に轟かれる。

グリッド４０には同期用レーザ光Ｌ２の走査方向に沿っ
て多数のスリットが所定間隔で配列されており、前記ス
リットを透過した同期用レーザ光Ｌ２はパルス状の光信
号として集光バー４２を介し光検出素子４４ａおよび４
４ｂに到達する。

そこで、光検出素子４４ａ、４４ｂはこの光信号を光電
変換して周波数シンセサイザ４６に供給する。

周波数シンセサイザ４６は光電変換された前記光信号を
所定の周波数に逓倍することで同期信号を生成し出力制
御部５２に供給する。

一方、制御回路１６では図示しない画像読取装置から転
送された画像信号を画像入力部４８によって受信し、信
号処理部５０においてこの画像信号に対し階調補正、輪
郭強調等の演算処理を施した後、出力制御部５２に供給
する。出力制御部５２は前記画像信号を周波数シンセサ
イザ４６からの同期信号に基づき制御信号として音響光
学変調器２４に供給する。

一方、レーザ出力部１０において、レーザ発振管１８よ
り出力された記録用レーザ光り、はビームエキスパンダ
２２によって所定のビーム径に調整された後、音響光学
変調器２４において出力制御部５２からの制御信号に基
づき変調され、ハーフミラ−２６を介して走査部１２に
導かれる。走査部１２の全反射ミラー３６に導かれた前
記記録用レーザ光り、は、同期用レーザ光Ｌ２の場合と
同様に、共振型光偏向器３２によって反射偏向され、走
査レンズ３４を介してダイクロイックミラー３８に入射
する。この場合、記録用レーザ光Ｌ＋　はダイクロイッ
クミラー３８を透過し、副走査搬送されるフィルムＦ上
を矢印Ａ方向に主走査する。

この結果、フィルムＦ上には所望の画像が記録される。

なお、画像の記録されたフィルムＦは必要に応じ現像装
置において現像処理され印刷等に供されることになる。

ここで、前述した実施態様では走査部１２において共振
型光偏向器３２と走査レンズ３４とを用いて記録用レー
ザ光Ｌ１および同期用レーザ光Ｌ２の偏向走査を行って
いる。この場合、走査レンズ３４としてｆθレンズある
いはアークサインレンズを用いた場合、フィルムＦ上あ
るいはグリッド４０上において当該レーザ光し、あるみ
）はＬ２の走査速度の変動やビーム径の太りが生じ、正
確な画像記録が不可能となってしまう。

そこで、本実施態様ではｆθレンズ特性、アークサイン
レンズ特性等を組み合わせた走査レンズ３４を用いるこ
とにより前記の不都合を解消している。以下、第２図に
基づいてこの走査レンズ３４の具体的な構成を説明する
。

先ず、走査レンズ３４をｆθレンズ特性、ｆｔａｎθレ
ンズ特性およびアークサインレンズ特性の線形結合で構
成した場合、共振型光偏向器３２による同期用レーザ光
Ｌ２の偏向角θに対するグリッド４０上における走査位
置ｙ（θ）はｙ（θ）＝ａ　　−ｆ　θ＋ｂ−ｆ　ｔａ
ｎ　　θ但し、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、　　ａ、ｂ、ｃ≧０と
して表される。なお、ｆは走査レンズ３４の焦点距離で
あり、θ。は同期用レーザ光Ｌ２の最大有効偏向角であ
る。この場合、周波数シンセサイザ４６の動作許容範囲
内で安定した同期信号を得るためには、グリッド４０を
走査する同期用レーザ光Ｌ２の最大走査速度（ｄｙ／ｄ
ｔ）□、と最小走査速度（ａ　ｙ／ｄ　ｔ）、ｗａｎと
がの条件を満たすことが必要である。なお、αは周波数
シンセサイザ４６が安定した同期信号を生成するために
必要な最小の走査速度変動率である。

そこで、以下の説明を簡単にするため、Ｔｌ１式のパラ
メータｂを０として説明する。先ず、グリッド４０上に
おける同期用レーザ光Ｌ２の走査速度は ）’ｒ＝ｆθ　　　　　　　　　　　・・・（３）とし
た場合、ｂ＝Ｑとして１１式より となる。従って、（２）式および（５）式よりの条件を
満たすようにパラメータａおよびＣの値を設定すれば、
周波数シンセサイザ４６より安定した同期信号を得るこ
とが出来る。

ここで、共振型光偏向器３２の角振動数をωとした場合
、ｆθレンズによる走査速度はで表され、第３図に示す
特性となる。この場合、例えば、同期用レーザ光Ｌ２の
最大有効偏向角θ。に対する走査速度が第３図の特性に
おいて０．４ｆωであるとすると、 となる。また、ｆθレンズとアークサインレンズとでは
グリッド４０の中央部における走査速度が等しく、しか
も、アークサインレンズの場合、第４図に示すように、
走査速度が同期用レーザ光Ｌ２の偏向角θによらず一定
であることから、（ｔｌｙｆ／ｄｔ）＋ｓ□＝　（ｄＶ
ａ／ｄｔＬａｘ＝（ｄＶＡ／ｄｔ）＋＊ｔｎ＝　ｆω　
　・・・（９）が成り立つ。従って、例えば、周波数シ
ンセサイザ４６が許容する走査速度変動率αを０．６と
すると、（６）式、（８）式および（９）式よりの関係
が得られる。この場合、ａ（１１式において等号を選択
すると、ａ＋ｃ＝１という条件よりこれらのパラメータ
ａおよびＣは ａ−０，６７ ｃ　＝　０．３３ と決定される。

そこで、走査位置ｙ（θ）が（１１式に基づき・・・α
Ｄ となるように走査レンズ３４を設計すれば、周波数シン
セサイザ４６が安定して動作する範囲内に同期用レーザ
光Ｌ２の走査速度が設定されるため、極めて正確な同期
信号を得ることが出来る。

また、（１０）式において等号を選択して各パラメータ
ａおよびＣを設定することにより、アークサインレンズ
特性が走査レンズ３４に寄与する割合が最小となるため
、グリッド４０上における同期用レーザ光Ｌ２のビーム
径の変動が最小限に抑制される。この結果、さらに正確
な同期信号を得ることが出来る。

一方、同期用レーザ光Ｌ２の場合と同様に、ダイクロイ
ックミラー３８を透過してフィルムＦ上を走査する記録
用レーザ光Ｌ１のビーム径の変動も最小限に抑制される
。この結果、フィルムＦ上には正確な同期信号に基づき
ビーム径の変動の少ない記録用レーザ光Ｌ１により高精
度且つ高精細な画像を記録することが可能となる。

なお、前述した実施態様では、周波数シンセサイザ４６
の動作許容範囲内においてビーム径の変動が最小となる
ように各パラメータａおよびＣを設定したが、逆に、ビ
ーム径の変動の最大許容範囲内において各パラメータａ
およびＣを設定することも可能である。この場合、パラ
メータｂを０としないでｔａｎθレンズ特性を加味した
走査レンズ３４も同様にして設計することが出来ること
は勿論である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ｆθレンズ特性、アー
クサインレンズ特性等の線形結合で構成される走査レン
ズと共振型光偏向器とを用いて光ビームをグリッドおよ
び被走査体上に走査させ、画像等の読取あるいは記録を
行うように構成している。この場合、ｆθレンズ特性、
アークサインレンズ特性等を所定の割合で組み合わせる
ことにより、例えば、ｆθレンズによる走査速度の変動
およびアークサインレンズによるビーム径の変動を同時
に且つ好適に抑制し、光ビームをグリッドおよび被走査
体に対して最適な状態で走査することが出来る。従って
、前記光ビームをグリッドを介して周波数シンセサイザ
からなる同期信号発生部に導いた場合、前記周波数シン
セサイザの動作許容範囲内において極めて正確な同期信
号を生成することが出来る。また、光ビームを原稿ある
いはフィルム等の被走査体に導いた場合、ビーム径の変
動が少なく、しかも、正確な同期信号に基づいて走査が
行われるため、高精度で且つ高精細な画像等の読取ある
いは記録が可能となる。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光ビーム走査装置の構成図、 第２図は本発明に係る光ビーム走査装置の要部説明図、 第３図はｆθレンズにおける偏向角と走査速度との関係
図、 第４図はアークサインレンズにおける偏向角と走査速度
との関係図である。 １０・・・レーザ出力部　　　１２・・・走査部１４・
・・同期信号発生部　　１６・・・制御回路１８．２０
・・・レーザ発振管 ２４・・・音響光学変調器　　３２・・・共振型光偏向
器３４・・・走査レンズ　　　　４０・・・グリッドＬ
、・・・記録用レーザ光　Ｌ２・・・同期用レーザ光走
査速度 Ｑ　　　　　　　　　　　　　　　　　ｅｇｏ　　　　
　Ｕ走査速度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを走査光学系を介してグリッドに導くこ
   とで同期信号を生成すると共に光ビームを前記走査光学
   系を介して被走査体に導き前記同期信号に基づいて画像
   等の読取あるいは記録を行う光ビーム走査装置において
   、走査光学系は光ビームを偏向する共振型光偏向器と、
   ｆθレンズ特性およびアークサインレンズ特性を含みこ
   れらを所定の割合で組み合わせた走査レンズとから構成
   することを特徴とする光ビーム走査装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において走査レ
   ンズはグリッドあるいは被走査体上における光ビームの
   走査位置をｙ（θ）、光ビームの偏向角をθ、光ビーム
   の最大有効偏向角をθ＿０とした場合、 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ａ＋ｂ＋ｃ＝１、ａ、ｂ、ｃ≧０） となるように構成してなる光ビーム走査装置。