JPH01163717A - 光ビ−ム偏向走査方法及び装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、揺動ミラーあるいは回転ミラー等の偏向手段
により、被走査面に投射さ九る走査用光ビームを偏向走
行させて、画像走査を行う画像走査手段に関し、特に、
偏向手段と被走査面との間に配置される走査レンズとし
て、光ビームが偏向面外から入射する場合にも、その走
査軌跡に曲がりが生じない特性のレンズを使用すること
により、１走査行程中に複数本の走査線について、歪み
を生じることなく、走査できるようにした光ビーム偏向
型走査方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 光ビームを偏向させて走査を行うための手段としては、
一般に、揺動平面ミラー（以下、ガルバノミラ−という
）、回転平面ミラー（以下、モノボンミラーという）、
あるいは回転多面ミラー（以下、ポリゴンミラーという
）等が適用されている。

ガルバノミラ−あるいはモノボンミラーは、ポリゴンミ
ラーに比して、ウオップル（ｗｏｂｂｌｅ）、すなわち
反射面の倒れ誤差に基づく走査線のピッチムラが少ない
という利点があるが一反面、ポリゴンミラーよりも走査
速度が遅いという難点がある。

すなわち、ポリゴンミラーでは、１回転で反射面数に相
当する走査線数について走査するが、ガルバノミラ−あ
るいはモノボンミラーは、１回の揺動あるいは１回転で
、１本の走査線についてしか走査が行われないため、走
査速度が遅くなる。

この難点を解決するために、複数本の光ビームを並列的
に使用して、走査速度を複数倍に向上させる手法が知ら
れている。

たとえば、米国雑誌ｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＪ　（１
９８５年１０月７日発行）第４０〜４２ページ、及び特
開昭５８−２１１７３５号公報（発明の名称［複数ビー
ム走査装置」）等には、それぞれ複数本の光ビームを並
列的に使用する走査手段が記載されている。

複数本の光ビームを並列的に偏向させる走査手段は、こ
れらの文献に記載されたように公知であるが、従来の装
置では、光ビーム偏向手段と被走査面との間に配置され
る走査レンズとして、ｆＯレンズ、すなわち光ビームの
投射点とレンズ光軸との距離が、偏向点における光ビー
ムの光軸からの偏向角度ｆ）　（ｒａｄｉａｎ）に比例
する特性のレンズ、ｆ　ｔａｎθレンズ、すなわち偏向
角度０の正接（ｔａｎ）に比例する特性のレンズ、ある
いはｓｉｎ”θレンズ、すなわち正弦振動をするガルバ
ノミラ−により偏向される光ビームの投射点の走行速度
が、定速度になるような特性のレンズなどが使用されて
いる。

［発明が解決しようとする問題点］ 一般に、光ビーム走査装置の走査レンズにｆθレンズ、
ｆｔａｎθレンズあるいはｓｕｎ”θレンズなどを使用
すると、光ビームを偏向面内で入射させて走査を行う場
合には、走査軌跡が直線となるが、光ビームが偏向面外
から入射する場合には、走査軌跡が湾曲する問題がある
。なお、偏向面とは、レンズの光軸を含み、かつ、偏向
器を揺動あるいは回転させる軸に垂直な面として定義す
る。

したがって、走査用光ビームが１本のみの場合は、その
偏向面内から光ビームを入射させることが可能であるが
、その設定のためには、厳密な調整作業が必要である。

また、複数本の光ビームを並列的に使用する際には、偏
向面内から入射可能な光ビームは、その中の１本のみで
あり、残りのものは光軸から外れた位置を通過すること
になる。したがって、これらの複数本の光ビームによる
走査軌跡は、たとえば第１６図（Ｂ）示のように、１本
の光ビームの走行軌跡のみが直線となり、その他は、端
部が外方へ開いた「つづみ状」を呈することになり、走
査画面上での光ビーム軌跡に不均一性を生じて、均質な
複製画像が得られないため、あまり精度を要求されない
場合や、並列ビームの本数が少ない場合はともかくとし
て、実用的な光ビーム走査装置を実現するには、適用し
難い問題がある。

本発明は、光ビーム走査における上記問題を、解決する
手段に関する。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、従来、走査レンズとして使用されている前記
ｆθレンズ、ｆ　ｔａｎθレンズあるいはｓｉｎ”（＋
レンズなどに代えて、ｆｓｉｎθレンズ、すなわち、光
ビームの投射点の移動量が、光ビームの偏向角θの正弦
に比例する特性を備えるレンズを適用するものである。

［作用］ 上述のように、走査レンズとして、ｆ　ｓｉｎθレンズ
を適用することにより、複数本の走査線を並列的に走査
する際に、偏向面外から入射する光ビームによる走査軌
跡も直線となり、歪みを生じることがない。

［理論］ 本発明の理解のために、従来の走査レンズでは、偏向面
外から入射する光ビームによる走査軌跡が湾曲すること
、及びｆ　ｓｉｎ　Ｏレンズでは、これが直線となるこ
とを説明しておく。

第１５図は、ガルバノミラ−を使用した光ビーム走査手
段の概略を示す説明図である。

紙面に垂直な軸回りに揺動するミラー（１）に。

光源側からの光ビーム（Ｑ□）が入射しく０）点で反射
して、走査レンズ（２）を介して、被走査面（３）上に
結像して投射され、ミラー（１）の揺動にともなって、
被走査面（３）に沿って走行する。

従来の光ビーム走査手段で、走査レンズとして最も一般
的に適用されているｆＯレンズでは、偏向点（０）にお
いて、光軸から（θ）ｒａｄｉａｎの角度で反射する光
ビーム（Ｑ□）が落射する点と、光軸との距離を「ｙ′
」とすると、）”＝ｆθである特性を有する。

かかるｆθレンズでは、以下に証明するように。

偏向面外から入射した光ビームの走査軌跡が、直線とな
らない。

第１７図は、光ビーム走査手段の光路を、Ｘ−Ｙ−Ｚ直
交座標系により模式的に表わした斜視図で、従来の各種
レンズと本発明によるｆ　ｓｉｎ　Ｏレンズの説明に、
共通して使用する。

ガルバノミラ−はＸ軸回りに揺動し、走査レンズは、そ
の光軸をＺ軸に一致させて配にする。

四辺形”ＡＢＣＤ”は、走査レンズの主平面の一部を。

また、四辺形１１ＡＩＢ＃ｃｌＤｌｌ＋は、被走査面の
一部を示す。２個の四辺形は、それぞれ光軸（Ｚ軸）に
直交し、かつ、相似形をなしている。

主走査方向はＹ軸方向であり、（０）　（Ａ）　（Ａ’
　）（Ｄ）（Ｄ’　）　（Ｅ）　（Ｆ’　）（１１）の
各点は、Ｙ−Ｚ面、すなわち。

偏向面上に位置している。

”　ＨＯＤ　Ｅ　”は、Ｙ−Ｚ面内でガルバノミラ−に
入射し、ミラー上の（０）点で反射して、Ｙ−Ｚ面内で
偏向し、（Ｅ）点に落射する第１光ビームであり、また
、”ＧＯＣＦ”は、Ｙ−Ｚ面に対して角度（α）傾いて
下方からミ・ラーに入射し１点（０）で反射し、点（Ｆ
）に落射する第２光ビームである。点（Ｆ’　）は。

点（ド）からＡ’　Ｄ’線に下ろした垂線の足である。

ここで、 第１光ビームと光軸との角度：　β 第２光ビームと光軸との角度二　〇 四辺形”ＡＢＣＤ”及び”Ａ’　Ｂ’　Ｃ’　Ｄ’　”
の対角線のＹ−Ｚ面からの角度：　γ ＡＤ間の距離二　　　　　　　　ｍ ＣＤ間の距離：　　　　　　　　ｎ Ａ’　Ｆ’間の距１ｉｉｉ：　　　　　　　　ＭＦＦ′
間の距離二　　　　　　　Ｎ ＯＡ間の距離：　　　　　　　　ａ とすると、（α）（β）（γ）（θ）（ｍ）（ｎ）（Ｍ
）（Ｎ）（ａ）の各社の間には、以下の関係が成立する
。

ｔａｎβ＝　−・・・・（２） ｔａｎγ＝−・・・・（４） 走査レンズがｒｆＯレンズ」である場合は、Ａ’Ｆ間の
距離は、ｆＯレンズの特性により括弧を付しで示す「ｆ
Ｏ」である故、 Ｍ＝ｆθｃｏｓγ・・・・（５） Ｎ＝ｆθ５ｉｎｙ　　　　　　”（６）（１）　（２）
両式よりｎ、ｍを求め、　（３）（４）両式に代入して
、 ｔａｎβ 故に、 ・・・・（９） ・・・・（ｌＯ） 数表は、上記式により、具体的な数値を適用して計算し
た結果を示す。

ｆ　　＝　８００ｍｎ＋、　　　　ａ　　＝　３．２７
”のとき。

ｆ　　＝　８００１１１１！１．　　　　ａ　　＝　６
．５５”のとき。

ｆ　　＝８００ｕ＋ｍ、　　　　ａ　　：　１２２．４
７”のとき、すなわち、走査レンズとして一般的なｆＯ
レンズを適用した場合には、偏向面外から入射する光ビ
ームの走行軌跡が、直線とならないことが理解される。

これは、光ビームの本数が多い場合はもちろん、ビーム
本数が少なくても、個々のビーム径が大きい場合には、
角度αが大きくなり、Ｎ−Ｎ、が無視できなくなるため
、不適である。

また、走査レンズとして、ｆ　ｔａｎ　Ｏレンズあるい
はｓｉｎ”θレンズを適用する場合でも、同様に光ビー
ムが偏向面外から入射する場合には、走査軌跡が湾曲し
、歪みを生じる。

次に、本発明に適用するｆ　ｓｉｎθレンズ、すなわち
、光ビームの投射点と光軸との距離が、偏向点における
光ビームの光軸からの偏向角（０）の正弦（ｓｉｎ）に
比例する特性を有するレンズについて。

同様に第１７図に基いて検討する。

Ａ’Ｆ間の距離は、ｆｓｉｎθレンズの特性に基づき、
ｒ　ｆ　ｓｉｎ　ＯＪであるため、Ｍ　＝　ｆ　−５ｉ
ｎ　Ｏ−ｃｏｓ　Ｖ　　　　　　　”（１１）Ｎ　＝　
ｆ　−５ｉｎ　Ｏ・ｓｉｎ　Ｙ　　　　　　　”（１２
）これに（７）式を代入し、整理して。

これに（８）式を代入し、整理して、 故に。

＝ｆｌＩＣＯ５α”Ｓｉｎβ 一方、Ｙ−２面上の偏向角βが０°の場合には、第２光
ビームは、線Ａ’Ｂ’上の点（Ｆ、）に投射される。（
Ｆｏ）点の光軸からの距離（Ｎｏ）は、ｆｓｉｒ＋Ｏレ
ンズの特性により、 Ｎ、　＝　ｆ　ｓｉｎ　ａ である。

Ｙ−Ｚ面から角度α傾いた第２光ビームによる走査軌跡
の曲がり量は、Ｎ−Ｎｏで求められる。

Ｎ−Ｎ０＝ｆ　　−５ｉｎα−ｆ　　−５ｉｎα＝＝０
すなわち、光ビームの偏向点と被走査面との間に、ｆｓ
ｉ口０レンズを配置した走査光学系にあっては、光ビー
ムが偏向面外から入射する場合であっても、その走査軌
跡に曲がりがなく、厳密に直線となることが理解される
。

したがって、走査レンズとしてｆ　ｓｉｎ　Ｏレンズを
適用した場合は、複数本の光ビームによる走査軌跡は、
第１６図（Ａ）示のように、すべて平行な直線となり、
歪みのない走査記録をすることができる。

上述の特性を備えるｆ　ｓｉｎ　Ｏレンズの具体的事例
については、本出願人により別の特許出願（発明の名称
「光ビーム走査用レンズ」、昭和６２年４月２７日の特
許願（１））の明ＩＩｌ書に詳述しているので、ここで
は簡憤に説明しておく。

基本的は、ｆ　ｓｉｎ　Ｄレンズは、３次歪曲収差係数
Ｖの値が「１」近辺である光学系であり、構成としては
、偏向器（ガルバノミラ−等）側から見て。

負の焦点距離を持つ第１群レンズと、正の焦点距離を持
つ第２群レンズで構成され、全体の焦点距離を（ｆ）、
第１群レンズの後側主点と第２群レンズの前側主点との
間隔を（Ｑ）としたとき。

Ｑ≧０．１８　ｆ なる条件を満足する光学系である。

上述条件を満足するｆ　ｓｉｎθレンズの１例を第１８
図（Ａ）に示す。その他の例については、前記の特許出
願の明８３及び図面に詳述しである。

この例は、５枚構成レンズで、第１群レンズを第ルンズ
（Ｌｌ）及び第２レンズ（Ｌ２）で、また第２群レンズ
を第３レンズ（Ｌａ）、第４レンズ（Ｌ４）及び第５レ
ンズ（Ｌ５）で構成し、数値データは下表の通りである
。なお、レンズ面は、偏向器側より順に１．２．３・・
・ｎ面とし、第λ面（人は１≦λ≦ｎなる整数）の曲率
半径をｒｉ、第λ面と第（λ＋１）面の中心間隔をｄλ
、第λ面と第（λ＋１）面の間の媒質の屈折率をｎλと
表記する。

ただし、ｄｏは偏向器からレンズ系第１面までの間隔を
表わす。

ｒの符号は、偏向器側よりみて、凸面 のとき正、凹面のとき負にとる。

屈折率ｎλが１のときは、記載を省略 する。

また、３次歪曲収差係数をＶ、第１群焦点距離をｆ８、
第２群、焦点距離をｆ２．第１群と第２群の主点間距離
をΩと表記する。

υ・人下金１５） 焦点距離　　　ｆ　＝　１００　ｍｍ Ｆナンバー　　Ｆ／１２．５ 全画角　　　　２０＝４０゜ Ｖ＝０．９８、　　　　　　Ｑ＝０．２６１ｆ、＝　−
７４，５ｍｍ ｆ、＝　　５７．７ｍｍ 同図（［１）は上記構成のｆ　ｓｉｎθレンズの球面収
差を、（Ｃ）は非点収差を示し、点線はメリディオナル
像面を、実線はサジッタル像面を示す。

同図（Ｄ）は、 で表わした歪曲を横軸に、画角θを縦軸にとったもので
、この例のレンズの歪曲特性がどの程度、理想像高（ｙ
＝ｆｓｉｎθ）に忠実であるかを示したものである。

［第１実施例コ 第１図は、本発明の第１実施例である、ビームスプリッ
タにより複数本の光ビームを発生させる複数光ビーム偏
向走査装置の構成を示す概略図である。

レーザ光源（１１）から射出された光ビームは、レンズ
（１２）及び（１３）で集束され、ハーフミラ−（１４
）により２つの光路に分岐する。ハーフミラ−（１４）
を透過する光ビームは、ミラー（１５）で反射して、ビ
ームスプリッタ（１６）に入射する。

ビームスプリッタ（１６）は１両面が平行な透光性ブロ
ックで、これに斜め方向から入射した光ビームは、その
平行な両面で反射してビームスプリッタ（１６）の中を
進行する一方、その一部は、３か所の落射点において、
それぞれビームスプリッタ（１６）の外部へ射出され１
次段の多重型音響光学変調素子（１７）（以下、ＡＯＭ
とする）に入射する。

この実施例では、ＡＯＭ（１７）は、ビームスプリッタ
（１６）により分岐した３本の光ビームに対応するよう
に、３チヤンネル型を適用し、それぞれの光ビームを所
望の画像信号に応じて、独立に変調する。

一方、ハーフミラ−（１４）で反射する光ビームは。

ミラー（１８）で反射して、ビームスプリッタ（１９）
に入射し、２本に分岐して、Ａ　ＯＭ　（２０）に入射
する。

このＡ　ＯＭ　（２０）は、ビームスプリッタ（１９）
により分岐した光ビーム数に対応して、２チヤンネル型
を適用し、上記のＡ　ＯＭ　（１７）と同様に、画像（
ａ号に応じて、各光ビームを変調する。

次いで各光ビームは、ハーフミラ−（２１）により。

同一方向に整列して、次段のレンズ（２２）に入射する
。このとき、ＡＯＭ（２０）からの２本の光ビームが、
Ａ　ＯＭ　（１７）からの３本の光ビームのピッチの中
間部に配列されるように、ハーフミラ−（２１）やその
他の部品の位置関係を配置しておく。なお、ビームスプ
リッタとＡＯＭは、それぞれ１個でもよいことは云うま
でもなく、また、光ビーム本数を任意に選択できること
も、云うまでもない。これは、後述する他の各実施例で
も同様である。

レンズ（２２）に入射した光ビームは、ミラー（２３）
　。

レンズ（２４〕を介して、（２５）の位置に中間空中像
を結び、さらに、レンズ（２６）を介して、ガルバノミ
ラ−（２７）に入射する。なお１図面のｍｉ化を避ける
ため、ＡＯＭ（２０）からの２本の光ビームは、レンズ
（２２）以下の図示を省略し、Ａ　ＯＭ　（１７）から
の３本の光ビームを、それぞれ点線、１点鎖線、２点鎖
線を用いて示しである。

ガルバノミラ−（２７）は、所要の走査周期に対応する
振動数で揺動し、その面に投射された各光ビームを所要
角度範囲に偏向させて反射し、ｆｓｉｎＯレンズ（２８
）を介して、被走査面に配置した感光材料（２９）に集
束投射する。各光ビームによる落射光点は、ガルバノミ
ラ−（２７）の揺動により、被走査面を紙面に垂直な方
向に同期的に走行し、複数個（この実施例の場合は５個
）の並列光点による画像露光が行われる。感光材料（２
９）は、この主走査周期と、複数個の光点による露光領
域のｔｌＪとに対応する速度で、Ｘ矢印方向に移送され
る。

また、上述各光ビームを画像信号により変調するタイミ
ングを制御するために、レンズ（１２）と（Ｉ３）との
間に配置したハーフミラ−（３０）により。

タイミングパルス発生用の補助光ビーｔ１を分岐させ、
ミラー（３２）を介して、露光用光ビームと異なる光路
からガルバノミラ−（２７）に入射させ、さらにミラー
（３３）を介して、適所に設置したリニアエンコーダ（
３４）に向けて反射させて、主走査に同期するタイミン
グパルスを発生させる。リニアエンコーダ（３４）は、
第１Ｂ図に示すような、遮光部と透光部とを所要ピッチ
で交互に配列したグレーティングの背後に、光電素子を
設置したもので、補助光ビーム（３１）が主走査に同期
して長さ方向に走行する際に、クレーティングの透光部
ごとに光電素子からパルス信号が出力する。このパルス
信号を逓倍または分周を適宜利用して、所要のタイミン
グパルスとして、ＡＯＭ（１７）及び（２０）への画像
信号の印加タイミングを制御する。なお、このタイミン
グ制御の具体的手段は、この種の走査装置に慣用される
手法を適用すればよいので、詳細な説明は省略する。

第１図示実施例は、走査レンズ（２８）として、従来の
ｆｅレンズ等に代えて、ｆｓｉｎθレンズを使用してい
るため、複数本の光ビームを並列的に使用して、ガルバ
ノミラ−（２７）により同時に偏向させて、被走査「に
投射し走行させる場合に、走査レンズ（２８）に偏向面
内で入射する実線示の光ビームはもちろん、偏向面外か
ら入射するそれ以外の光ビームによる走査軌跡も、完全
に直線となり、第１６図（Ａ）示のように、複数本の走
査線をすべて平行な直線として、走査することができる
。

Ｃ第２実施例］ 第２図は１本発明の第２実施例である。複数種の周波数
により駆動されるＡＯＭにより、複数本の光ビームを発
生させるようにした複数光ビーム偏向走査装置の構成を
示す概略図である。

レーザ光源（４１）から射出した光ビームは、ビームコ
ンデンサ（４２）によりビーム径が縮小され、ＡＯＭ　
（４３）に入射する。

Ａ　ＯＭ　（４３）には、そ九ぞれ異なる周波数を持つ
複数種（この実施例では３種）の超音波を１合成して印
加し、光ビームが複数個（３本）の光路に分岐するよう
に偏向させる。

第３図は、ＡＯＭ（４３）に複数種の周波数の超音波を
印加する手段と、そ九による光ビームの偏向分岐の状態
を示す概略図である。

複数個（図示では３個）の発振器（５６ａ）　（５６ｂ
）　（Ｓ６ｃ）は、それぞれ少しずつ周波数が異なる超
訝波個号を発生する。各発振器の発生周波数（ｆａ）　
（ｆｂ）　（ｆｃ）は、ｆａ　＝　ｆｂ−Δｆ、　ｆｃ
　＝　ｆｂ十Δｆなる関係が与えである。

これらの超音波信号は、それぞれ対応する変調回路（５
７ａ）　（５７ｂ）　（５７ｃ）に人力し、各変調回路
に印加される所要の画像信号（Ｓ）に基いて、０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御あるいは振幅変調され、次いで、ミキシング回
路（５８）に並列に入力して合成され、複数種の周波数
成分を持つ高周波信号となり、Ａ　ＯＭ　（４３）のト
ラナスデューサ（５９）に印加される。これにより。

Ａ　ＯＭ　（４３）内には、超音波信号の周波数成分に
対応するピッチの疎密定常波が形成される。

この状態で、ＡＯＭ（４３）にレーザ光源（４１）から
の光ビーム（Ｌ）が入射すると、回折しない０次光ビー
ム（Ｌｏ）及び各成分周波数に対応した角度で回折する
３本の１次光ビーム（Ｌｘ　）　（Ｌ２　）　（Ｌ、　
）に分岐する。

なお、１個のＡＯＭに複数種の超音波信号を印加して、
複数本の光ビームに分岐させる手段は。

たとえば本出願人による特開昭５２−１０１１０１号公
報（発明の名称「網目版画像走査記録方法」）に記載さ
れているような公知手法に準じて行えばよい。

第２図に戻って、レンズ（４４）は、Ａ　ＯＭ　（４３
）の中心からその焦点距離に相当する位置に設置してあ
り、各光ビームは、レンズ（４４）の後側焦点の位置（
Ｑｉ）に空中像を結像する。第２図で味、各光ビームの
光路を、実線１点線、１点及び２点鎖線により１区別し
て図示しである。

点線で示す０次光は、適宜のシャッター（４５）により
遮蔽し、３本の１次光ビームは、空中碌（Ｑ工）からさ
らに進行して、コリメータレンズ（４６）に入射し、ガ
ルバノミラ−（４７）に投射される。

ガルバノミラ−（４７）は、第１図示実施例と同様に、
紙面に平行な軸回りに揺動して、各光ビームを紙面に垂
直な方向に周期的に偏向させる。次いで、各光ビームは
、ｆｓｉｎＯレンズである走査レンズ（４８）に入射し
、被走査面（４９）に設置した感光材料に光ビームの本
数に対応する個数の光点を結像し、ガルバノミラ−（４
７）の揺動にともなって。

感光材料面を紙面に垂直な方向に走査露光する。

この走査露光により、感光材料は光ビームの本数に対応
する数の走査線において露光が行われ、かつ、各光ビー
ムに対応する変調器（５７８〜５７ｃ）を所要の画像信
号に基いて制御することにより、所望の複製画像が記録
される。

上述過程において、空中像（Ｑｌ）における３本の光ビ
ームの間隔は、Ａ　ＯＭ　（４３）における各光ビーム
の偏向角度によって定まり、かつ、ＡＯＭ（４３）にお
ける光ビームの偏向角度は、ＡＯＭ（４３）に印加され
る超音波信号の周波数により定まるため。

３個の発振器（５６８〜５６Ｇ）の発生周波数を適切に
選択することにより、空中像（Ｑｌ）におけるビームピ
ッチ及びそれに基づく最終露光面（４９）に記録される
走査線ピッチを、任意の所望値に設定することができる
。

以五に、具体的な実施データの例を示す。

レンズ（４４）　　　　　　　　　　　ｆ　＝　２０　
ｍ　ｍコリメートレンズ（４６）　　　　　ｆ　＝８０
０　ｍｍ走査レンズ（４ｇ）　　　　　　　　ｆ　＝８
００　ｍｍビーム径 Ａ　ＯＭ及びレンズ（４４）において　φ１．２０　ｍ
ｍコリメートレンズ（４６）及び 走査レンズ（４８）において　　　　φ５１，６　ｍｍ
最終露光面（４９）において　　　　φ１２．５μｍビ
ーム間隔 中間空中像（Ｑｌ）において　　　　　１２．５μＩｎ
最終露光面（４９）において　　　　　１２．５μｍＡ
ＯＭにおけるビーム間角度　６．２５　Ｘ　１Ｏ−４ｒ
ａｄｊ；＋ｎなお、この実施例においても、露光用光ビ
ームの走査位置に対応して、各光ビームを画像信号によ
り変調させるため、ＡＯＭ（４３）の前段適所に設置し
たハーフミラ−（５０）により、補助光ビームを分岐さ
せ、第１実施例と同様に、ミラー（５１）（５２）（５
３）　（５４）を介して、グレーティングセンサ（５５
）に投射し、主走査と同期的に走査して、タイミングパ
ルスを発生させ、各変調回路（５７８〜５７ｃ）への画
像信号の入力タイミングを制御するようにしである。

この第２実施例においても、複数本の光ビームによる走
査軌跡が、平行な直線として記録されることは、市況第
１実施例と同様である。

［第３実施例］ 第４図は１本発明の第３実施例である。光ＩＣ素子を利
用した光ビーム分岐手段をｉａえて、複数本の光ビーム
を発生させる、複数光ビーム偏向走査装置の構成を示す
概略図である。

レーザ光！（６１）から射出された光ビームは、次段の
光ＩＣ素子（６２）に入射する。

第５図は、光ＩＣ素子（６２）の１例を模式的に示す斜
視図で、基板（７１）の上面に、光ビームの入射側（７
３）から出射側（７４）に向けて、順次、段階的に分岐
する光導波路（７２）が形成され、最終的に所望数に分
岐した各光導波路に、それぞれ゛１ｎ気光学変調器（ｅ
ｌａｃｔｒｏ　ｏｐｔｉｃ　ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、以下
、ＥＯＭという）（７５）が付設され、これらのＥ　Ｏ
Ｍ　（７５）に、所要の制御信号を入力させることによ
り、その光導波路（７２）の出射側（７４）から出射さ
れる光ビームを、０Ｎ−ＯＦＦさせるものである。なお
、光ＩＣ素子の詳細は、たとえば刊行物「光４Ｊｉｌｔ
＆回路」（西原弘他２名著１株式会社オーム社、昭和６
０年２月２５日発行）の第１０・２ｍに記載されている
。

第４図に戻って、光ＩＣ素子（６２）内の各ＥＯＭ（７
５）に制御信号（Ｓ）を入力することにより、光ＩＣ素
子（６２）から所要の変調が加えられて出射した複数本
の光ビームは、レンズ（６３）を介してガルバノミラ−
（６４）に投射される。ガルバノミラ−（６４）は、前
述の各実施例と同様で、紙面に平行な軸■りに揺動して
、各光ビームを紙面に垂直な方向に周期的に偏向させる
。

偏向された各光ビームは、ｆｓｉｎθレンズである走査
レンズ（６５）により、最終露光面に設置された感光材
料（６６）の面に、光ビームの本数と同数個の光点を結
像し、ガルバノミラ−（６４）の揺動により、複数本の
走査線について走査露光を行う。

この実施例装置は、走査露光に際して、前記の光ＩＣ素
子（６２）の各ＥＯＭ（７５）に入力する信号を、画像
データに基いて制御することにより、所望の複製画像を
記録するものであり、最終露光面上の光ビームの位置に
対応して、各光ビームの０Ｎ−ＯＦＦ制御又は強度変調
を行う。そのために、光ＩＣ７Ｊ子（６２）の前段に配
置したハーフミラ−（６７）により。

補助光ビームを分岐させて、ミラー（６８）を介して露
光用の各光ビームとともにガルバノミラ−（６４）に投
射し、走査レンズ（６５）及びミラー（６９）を介して
、グレーティングセンサ（７０）の面に結像させる。

グレーティングセンサ（７０）は前述２種の実施例と同
様で、露光用の各光ビームに同期して走行する補助光ビ
ームの、一定の走行距離ごとにパルス信号を出力するも
のである。

第６図は、クレーティングセンサ（７０）が出力するパ
ルス信号と画像信号とに基いて、ＥＯＭ（７５）に印加
する制御信号を作成する手段の１実施例を示すブロック
図である。

グレーティングセンサ（７０）から出力したパルス信号
は、逓倍又は分周を適宜利用するＰＬＬ［！！］路（７
６）により所要の高周波数パルス信号に変換され。

バッファメモリ（７７）及び網点発生回路（７８）にタ
イミングパルスとして入力する。

一方、画像信号（Ｓｐ）は、適宜Ａ／Ｄ変換されて、バ
ッファメモリ（７７）に入力保持され、タイミングパル
ス指令により、露光用光ビームの走査に同期するタイミ
ングで、網点発生回路（７８）に送られる。

網点発生回路（７８）は、製版用カラースキャナ等に慣
用される周知手段を適用すればよく、網点領域を方眼状
の多数の区域に分割し、それらの区域ごとに露光あるい
は非露光を制御して、当該網点領域に記録すべき原画濃
度に対応する面積の網点を、露光記録するものである。

すなわち、網点発生回路（７８）は、画像信号（Ｓｐ）
とタイミングパルスとに基いて、露光用の各光ビームが
感光材料（６６）を走査する際に、刻々の結像位置にお
いて、露光するか、しないかを決定して。

制御信号を各ＥＯＭ（７５）に送り、各光導波路（７２
）を開閉して、出射側（７４）から出射される複数本の
光ビームを、それぞれ独立に０Ｎ−ＯＦＦ　して、所望
の網目版画像を記録する。

この実施例においても、走査レンズ（６５）として、ｆ
　ｓｉｎθレンズを適用することにより、並列的に偏向
される複数本の光ビームによる走査軌跡を、すべて平行
な直線として記録することができる。

なお上記実施例では、光ＩＣ素子（６２）は、入射した
１本の光ビームを複数本に分岐させる型式のものとして
説明したが、これをたとえ米国特許第４．４２１，３８
７号あるいは同第４，４６２，６５８号の明細書に記載
されている。複数本の光ビームが入射して。

複数本の光ビームを射出する型式の、光ＩＣ素子を適用
してもよいことは、云うまでもない。

［第４実施例］ 第７図は、本発明の第４実施例である。所要ピッチで列
設した光ファイバにより複数本の光ビームを発生する複
数光ビーム偏向走査装置の構成を示す概略図である。

複数個（図示では３個）の光源（８１）（この実施例で
は、半導体レーザとして示す）は、それぞれに入力する
所要の画像信号（Ｓｐ）に対応して１画像記録用の変調
された光束を射出する。

各光束は、レンズ（８２）により集束されて、それぞれ
対応する光ファイバ（８３）の入射側端部に入射し、光
ファイバ（８３）の出射側へ導光される。

各光ファイバ（８３）の出射側端部には、それぞれ集光
光学系（８４）が付設してあり、その出射端（Ｑユ）か
ら、光束をほぼ平行な光ビームとして射出する。

これらの集光光学系（８４）については後述する。

射出された複数本の光ビーム（第７図では３本の光ビー
ムの光路を、実線、１点鎖線及び２点鎖線により示す）
は、レンズ（８５）及び（８６）で構成されるビームコ
ンデンサにより、複数個の空中像（Ｑ２）を結像する。

さらに各光ビームは、空中＊　（Ｑ、　）から、その焦
点距離だけ離れた位置に配置されたコリツー１〜レンズ
（８７）により、平行光束となってガルバノミラ−（ｇ
ｇ）に投射される。

ガルバノミラ−（８８）は、前記各実施例と同様に、紙
面に平行な軸回りに揺動して、投射される各光ビームを
紙面に垂直な方向に偏向させ、ｆ　ｓｉｎ　Ｏレンズで
ある走査レンズ（８９）により、被露光面に設置した感
光材料（９０）の面に、光ビームの本数と同数個の光点
を結像させ、ガルバノミラ−（８８）の揺動により、光
ビームの本数に対応する走査線数で、複製画像を露光記
録する。

第８図は、光ファイバ（８３）に付設する集光光学系（
８４）として、小型のロッドレンズ（９１）を適用した
実施例を示す、ロッドレンズは、屈折率が中心軸から外
周面に向かって放物線状に分布している円柱状の光学ガ
ラス体で形成される屈折率分布型レンズであり、たとえ
ば商品名「セルフォック・マイクロレンズ」として市販
されているものを、適用すればよい。

光ファイバ（８３）の出射端に、ロッドレンズ（９１）
を装着して、光ファイバ（８３）の他端から光束を入射
させると、ロッドレンズの長さが充分に大きければ、光
束はロッドレンズの中を一定周期で蛇行しながら進行す
る。そこで、ロッドレンズ（９１）の長さ（ｆｆｉ）を
蛇行周期の０．２５倍に設定すると、入射側が点光源で
ある場合、出射光は平行光ビームとなる。第８図の場合
、入射側の光点が光ファイバ（８３）の断面積に相当す
る大きさを有するため、ロッドレンズ（９１）からは、
やや光拡がりのほぼ平行な光ビームが射出される。

ロッドレンズ（９１）は、直径が、たとえば十分の数ｍ
ｍ程度の微小寸法のものを使用することができるため、
第７図示装置の出射部（Ｑ□）から射出される複数本の
光ビームを、ロッドレンズ（９１）の直径に相当するビ
ームピッチで配列することができ、最終露光面（９０）
に結像される光点のピッチを、高　　−精細度の画像記
録に適した細かさに設定することが可能となる。以下に
、具体的な実施例データを記載する。

ロッドレンズ　　　　　　　０．２５ピツチ直径　０．
５　　ｍｍ ビームコンデンサ レンズ（８５）　　　　　　　　ｆ　＝８００　ｒｎ　
ｍレンズ（８６）　　　　　　　　ｆ　＝　２０　ｍｍ
コリメータレンズ（８７）　　　　ｆ　＝８００　ｍ　
ｍ走査レンズ（８９）　　　　　　　ｆ　＝８００　ｍ
ｍ光ビーム径 ビームコンデンサにて　　　φ１．２９ｍｍコリメータ
レンズ（８７）にて　φ５Ｌ、６ｍｍ走査レンズ（８Ｑ
）にて　　　　φ５１．５ｍｍ露光面（９０）にて　　
　　　　φ１２．５μｍ光ビームピッチ 位置Ｑ工にて　　　　　　　　０．５ｍｍ位置Ｑ２にて
　　　　　　　　１２．５μｍ露光面（９０）にて　　
　　　　１２．５μｍこの実施例では、最終露光面にお
ける光ビームのビーム径及びビームピッチが、ともに１
２．５μｍであり、高精細度の複製画像を記録するため
に要求される寸法を満足している。

次に、第９図は、光ファイバ（８３）の端部に付設する
集光光学系（８４）として、小型のレンズ（９２）を使
用した例を示す。この例では、レンズ（９２）を光ファ
イバ（８３）の出射側端面から、その焦点距離だけ離し
て設置することにより、はぼ平行な光ビームを射出する
ことができる。

また、第７図示装置では、所要の光ビームの本数に対応
する個数の光源（８１）を使用し、それぞれの光源から
画像信号により変調さ九た光束を射出し、対応する光フ
ァイバ（８３）に入射させているが。

これを単一の光源からの光束を、所要数に分岐させて使
■するようにしてもよい。

第１０図はその１例を示すもので、レーザ光源（９３）
から射出される光ビームを、２個のハーフミラ−（９４
）　（９５）及び１個のミラー（９６）により３本の光
路に分岐し１分岐した各光ビームを、それぞれ所要の画
像信号（ＳＰ）に基いて駆動される音響光学変調器（Ａ
ＯＭ）（９７）により変調し、集光レンズ（９８）を介
して、対応する光ファイバ（８３）に入射させるように
したものである。

この場合においても、第７図示装置と同様に、各光ファ
イバ（８３）の光入尉側は、ＡＯＭ（９７）等の大きさ
に適合する間隔で配置し、一方、出射側は、所要の微小
ピッチで配列することが可能であり。

また、各Ａ　ＯＭ　（９７）を所要の画像信号に基いて
１駆動し１個々の光ビームをそれぞれ独立に変調して、
所隈のｍｉ両画像記録することができる。

これらの各実施例においても、走査レンズ（８９）をｆ
　ｓｉｎθレンズとすることにより、複数本の光ビーム
による走査軌跡を、すべて平行な直線とすることができ
、歪みのない複製画像を記録することができる。

［第５実施例］ 上述各実施例装置では、複数本の光ビームを並列させて
、ガルバノミラ−等の偏向器に同時に投射しているが、
本発明は、必ずしも複数光ビームを同時に並列的に発生
させる手段に限らず、１本のみの光ビームを、主走査周
期よりも高い周期で。

副走査方向に移動させるようにしてもよく、第１１図に
その１実施例装置の概略を示す。

レーザ光源（１０１）から射出された光ビームは、レン
ズ（１０２）　（１０３）により、Ａ　ＯＭ　（１０４
）内にに第１中間像（１０５）を結像する。レンズ（１
０２）と（１０３）との間には、タイミング制御用の補
助光ビームを分岐するためのハーフミラ−（１０６）が
配置しである。

Ａ　ＯＭ　（１０４）に印加される超音波周波数に応じ
た角度で偏向された光ビームは、偏向点からその焦点距
離だけ離れて配置したレンズ（１０７）により。

その先軸（Ｌ）に平行にされ、第２中間像（１０ｇ）を
結像し、さらに、ミラー（１０９）で反射して、レンズ
（１１０）により平行光束となり、ミラー（１１１）を
介して、レンズ（１１２）により第３中間像（１１３）
を結像する。

さらに、第３中間像（１１３）からの光ビームは。

コリメータレンズ（１１４）により平行光束となり、ガ
ルバノミラ−（１１５）に入射する。ガルバノミラ−は
、上述各実施例と同様に、紙面に平行な軸回りに揺動し
て、光ビームを紙面に垂直な方向に周期的に偏向させる
。

偏向された光ビームは、ｆｓｉｎＱレンズである走査レ
ンズ（１１６）により、被走査面に設置された感光材料
（１１７）の面に最終像として結像し、ガルバノミラ−
（１１５）の揺動にともなって走行する。

一方、ハーフミラ−（１０６）により分岐したタイミン
グ制御用の補助光ビームは、ミラー（１１ｇ）で反射し
て、露光月光ビームとともにコリメータレンズ（１１４
）を介してガルバノミラ−（１１５）に投射され、露光
用光ビームと同期的に偏向されて、走査レンズ（１１６
）及びミラー（１１９）を介して、グレーティングセン
サ（１２０）を走査し、前記各実施例と同様にタイミン
グパルスを発生させる。

ガルバノミラ−（１１５）に平行光束として投射される
露光用光ビームは、１点鎖線で示す全体の光軸（Ｌ）に
対して微小角度傾いており、その傾き量はレンズ（１１
０）に入射する光ビームの、光軸からの離間量によって
決まり、かつ、レンズ（１１０）に入射する光ビームの
位置は、Ａ　ＯＭ　（１０４）における光ビームの偏向
角度によって決まることは１図より理解される。

そして、被走査面（１１７）に光ビームが結像落射する
位置と光軸との距離は、走査レンズ（１１６）に入射す
る光ビームの光軸（Ｌ）に対する傾斜角度により変化す
るため、Ａ　ＯＭ　（１０４）における光ビームの偏向
角度を適切に制御することにより、最終露光面における
光ビームの、主走査方向に直交する方向（図における紙
面に沿った方向）の結像位置を、制御することができる
。

一般的な単一ビーｔ１による光ビーム偏向走査ににおい
ては、たとえば第１２図示のように、主走査線の方向に
沿って１本のみの走査線について走査するが、第１１図
示装置において、Ａ　ＯＭ　（１０４）に印加する偏向
制御信号により、ガルバノミラ−（１１５）の揺動周期
よりも高周期で、主走査方向に交差する副走査方向に往
復移動させることにより。

第１３図示、あるいはＡＯＭを適宜傾けて設置すること
により第１４図示のように、ガルバノミラ−の１揺動周
期の間に、複数本の走査線について走査することができ
る。

この第５実施例にあっても、走査レンズ（１１６）とし
てｆ　ｓｉｎθレンズを適用することにより、複数本の
走査線を、すべて平行な直線とすることができることは
、前述各実施例と同様である。

なお、前述筒１から第４の各実施例装置は、感光材料を
複数本の光ビームで走査して、複製画像を露光記録する
ものであるが、この第５実施例は感光材料に対する露光
記録のみならず、被複製原画を走査して、その画像信号
を出力する手段としても適用できる。すなわち、この実
施例では、単一の光ビームを副走査方向に高速度で移動
させて。

複数本の走査線について走査をするものであり。

走査光点が１個のみであるため、原画走査に際して、１
個の画素点のみの画像情報をピックアップすることがで
きる。

第１１図示装置を原画の入力走査に適用する場合には、
被走査面（１１７）に原画を配置し、その面からの反射
光又は透過光を図示しない光電素子に入射させて１画他
信号を得るようにすればよい。

なお、上述各実施例は、いずれも偏向器としてガルバノ
ミラ−を使用するものとして説明したが。

ポリゴンミラー、モノボンミラー等の偏向手段を備える
光ビーム偏向走査装置でも１本発明を実施できることは
云うまでもない。

［発明の効果］ （１）並列した複数本の光ビーム、あるいは副走査方向
に高速度で往復移動する１本の光ビームを。

偏向器により被走査面に投射走行させる走査装置におい
て、光ビームが偏向面外から走査レンズに入射する場合
でも、その走査軌跡が直線となるため、複数本の走査線
がすべて平行な直線となり、歪みのない複製画像が得ら
れる。

（２）ポリゴンミラーに比してウオップルが小さく。

高精度の走査記録ができるが、その反面、走査速度が遅
いガルバノミラ−あるいはモノボンミラーを使用しても
、ポリゴンミラーと同等、もしくはそれ以上の高速走査
が可能になる。

（３）高分解能を得るために、露光用光点径を小さくし
ても、光ビームの本数を増加することにより、走査所要
時間が、従来装置のように著しく長くなることがなく、
ケースによっては、短縮することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例装置の概略図、第２図は同
じく第２実施例装置の概略図、第３図は第２実施例装置
のＡＯＭ駆動手段を示す図、第４図は同じく第３実施例
装置の概略図、第５図は光ＩＣ素子の模式的斜視図、第
６図は光ＩＣ素子から射出する光ビームを画像信号によ
り制御する手段を示す図、第７図は同じく第４実施例装
置の概略図、第８及び第９両図はそれぞれ集束光学系の
実施例を示す図、第１０図は第４実施例の別法を示す図
、第１１図は同じく第５実施例装置の概略図、第１２、
第１３及び第１４各回は光ビームの走査軌跡を示す模式
図、第１５図は光ビーム偏向走査を示す説明図、第１６
図（Ａ）は本発明による複数走査線を、（Ｂ）は従来手
段による複数走査線を示す模式図、第１７図は光ビーム
の光路を示す斜視図、第１８図はｆ　ｓｉｎ　Ｏレンズ
の１例である。 （１）　（２７）　（４７）　（６４）　（８８）　（
１１５）・・・ガルバノミラ−１（２）　（２８）　（
４８）　（６５）　（８９）　（１１６）・・・走査レ
ンズ、（３）　（２９）　（４９）　（６６）　（９０
）　（１１９）・・・被走査面、（１１）　（４１）　
（６１）　（９３）　（Ｌｏｔ）・・・レーザ光源、（
１６）　（１９）・・・ビームスプリッタ、（１７）　
（２０）　（４３）　（９７）　（ＬＯ４）・・・ＡＯ
Ｍ。 （３４）　（５５）　（７０）　（１２０・・・グレー
ティングセンサ、（５６８〜５６ｃ）・・・発振器、　
　（６２）−・光ＩＣ素子、（７２）・・・光導波路、
　　　（７５）・・・ＥＯＭ、（８１）・・・半導体レ
ーザ、（８３）・・・光ファイバ、（８４）・・・集束
光学系、　　　（９１）・・・ロッドレンズ。 代理人　　弁理士　　竹沢　荘− ％５　Ｉｎ ♀Ｚ１刀 輩、！／り ｉど− 章１２１］ ｖ／３　＋ｆｉ ９１ζニノＬ　　ｌ、二〇 （訂正図面、　　　　ＥＥｆｉ″；′？″８算／ｇ　ｌ
躬 （Ａ）　　　　　　　ＣＢ） Ｖ／７１急 ど 茅１８図 （＾） Ｆ／１２．ｓ　　　　　θ＝２０°　　　　　θ＝ｚｏ
。 手続補正書彷幻 昭和６３年１２月２７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）被走査面に投射される走査用光ビームを、偏向点
   に配置した光ビーム偏向手段により偏向させ、被走査面
   を走査する方法において、 走査用光ビームの偏向点と被走査面との間に、光ビーム
   が被走査面に投射される点とレンズ光軸との距離が、前
   記偏向点における光ビームと光軸との角度の正弦（ｓｉ
   ｎ）に比例する特性を備えた光学系を配置して、走査す
   ることを特徴とする光ビーム偏向走査方法。（２）複数
   本の光ビームを、走査線に交差する方向に並列させて、
   偏向走行させることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項に記載の光ビーム偏向走査方法。 （３）１本の光ビームを、主走査方向に偏向させると同
   時に、該主走査方向に交差する副走査方向に、主走査方
   向の偏向周期よりも高い偏向周期をもって偏向させるこ
   とにより、複数本の走査線について、並列に走査するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の光ビ
   ーム偏向走査方法。 （４）走査用光ビームを発生する光源と、 該光ビームを反射して、被走査面に偏向させ走行させる
   光ビーム偏向器と、 該偏向器と被走査面との間に配置され、光ビームが被走
   査面に投射される点と光軸との距離が、光ビームの偏向
   点における光ビームと光軸との角度の正弦（ｓｉｎ）に
   比例する特性を備える光学系と、より構成したことを特
   徴とする光ビーム偏向走査装置。 （５）複数本の光ビームを並列的に偏向させ、被走査面
   を走行させることを特徴とする特許請求の範囲第（４）
   項に記載の光ビーム偏向走査装置。 （６）光源からの光ビームを分岐して、複数本の光ビー
   ムを形成することを特徴とする特許請求の範囲第（５）
   項に記載の光ビーム偏向走査装置。 （７）光ビームを分岐させる手段が、ビームスプリッタ
   である特許請求の範囲第（６）項に記載の光ビーム偏向
   走査装置。 （８）光ビームを分岐させる手段が、複数種の周波数を
   合成して駆動される音響光学光変調素子である特許請求
   の範囲第（６）項に記載の光ビーム偏向走査装置。 （９）光ビームを分岐させる手段が、所要数の分岐枝を
   持つ光導波路を形成した光ＩＣ素子である特許請求の範
   囲第（６）項の記載の光ビーム偏向走査装置。 （１０）光源からの光線を、それぞれの光射出端に集束
   光学系を付設した複数本の光ファイバに並列入射させ、
   各光ファイバの光射出端から複数本の光ビームを射出さ
   せて、光ビーム偏向器に並列投射することを特徴とする
   特許請求の範囲第（４）項に記載の光ビーム偏向走査装
   置。 （１１）複数個の光源を並設して、それぞれ対応する光
   ファイバに光線を入射させることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１０）項に記載の光ビーム偏向走査装置。 （１２）１個の光源からの光ビームを分岐した複数本の
   光ビームを、それぞれ対応する光ファイバに入射させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１０）項に記載の
   光ビーム偏向走査装置。 （１３）１本の光ビームを、主走査方向に交差する副走
   査方向に、主走査方向の偏向周期よりも高い周期で偏向
   させて、主走査用光ビーム偏向器に投射することを特徴
   とする特許請求の範囲第（４）項に記載の光ビーム偏向
   走査装置。