JPH01500226A - scanning device - Google Patents

scanning device

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JPH01500226A
JPH01500226A JP62502129A JP50212987A JPH01500226A JP H01500226 A JPH01500226 A JP H01500226A JP 62502129 A JP62502129 A JP 62502129A JP 50212987 A JP50212987 A JP 50212987A JP H01500226 A JPH01500226 A JP H01500226A
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hologon
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scanning
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JP62502129A
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ナラヤン,バドーリ
ロディー,ジェームス・エドワード
スターク,リチャード・アラン
トンプソン,デニス・アレン
Original Assignee
イーストマン・コダック・カンパニー
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Abstract

A scanner including a source of coherent light, a radial hologon, a f theta lens and a target. Between the light source and the hologon there are means for forming light from the source into a collimated beam having an oblong cross-sectional shape and for directing the beam onto the hologon at a predetermined incident angle and with the long axis of the oblong cross-sectional shape of the beam radial of the axis of rotation of the hologon. Prismatic means are provided between the hologon and the lens means for so modifying the cross-sectional shape of the beam that the spot at the target station has a selected shape and orientation. This allows the shape, orientation and size of the beam on the hologon to be optimum for duty cycle of the hologon and for spot size on the target. The prismatic means allows the spot shape and orientation on target to be optimized. The prismatic means tends to introduce undesirable bow into the scan line, therefore the wavelength of the light and the grating factor (n lambda )/d of the hologon are selected to produce an approximately equivalent opposite bow.

Description

【発明の詳細な説明】 走査装置 発明の背景 技術分野 本発明は、電磁放射スポットを同一の線走査径路に沿って高周波数で順次に掃引 を行わせるための走査装置(スキャナ)に関する。ラスタを形成するためには、 ビームが向けられるターゲ・ノドが直線走査径路に対し垂直な方向に移動される か、または走査ビームがこのような垂直方向に移動されるかのいずれかが行われ る。[Detailed description of the invention] scanning device Background of the invention Technical field The present invention sequentially sweeps electromagnetic radiation spots along the same line scanning path at high frequency. The present invention relates to a scanning device (scanner) for performing. To form a raster, The target nodule at which the beam is directed is moved in a direction perpendicular to the linear scan path. or the scanning beam is moved in such a vertical direction. Ru.

背景技術 走査装置は書込みに利用され、この場合は、ビームの順次掃引を形成する前に、 通常ビーム上に情報が重ねられなければならない、走査装置はまた読取りにも利 用され、この場合は、ターゲットに衝当するビームは一定強度を有し、また読取 られるターゲットにより反射または伝送された光線はモニタされて走査ターゲッ ト上の情報を表わす信号を発生する。Background technology The scanning device is used for writing, in which case, before forming sequential sweeps of the beam, Usually information has to be superimposed on the beam; scanning devices are also useful for reading In this case, the beam impinging on the target has a constant intensity and the readout The beam reflected or transmitted by the scanned target is monitored and generates a signal representing the information on the board.

シリンダの周囲に均一に配置された複数の平面ミラーを含む装置からなる回転式 走査装置は既知である。ミラー面はシリンダ軸に平行であり、ミラーの中心を通 過する半径は、軸のまわりに等角度間隔にある。モータはこの装置を高速で回転 する。Rotary type consisting of a device containing several plane mirrors uniformly arranged around the circumference of a cylinder Scanning devices are known. The mirror surface is parallel to the cylinder axis and passes through the center of the mirror. The radii are equiangularly spaced around the axis. The motor rotates this device at high speed do.

静止光線ビームはこの装置に指向され、装置は入射ビームを反射し、同一直線径 路に沿って光線ビームの各々の順次掃引を形成する。このようなミラー内蔵装置 はポリゴンと呼ばれてきた。A stationary beam of light is directed into this device, which reflects the incident beam and has the same linear diameter forming each successive sweep of the light beam along the path. Devices with built-in mirrors like this has been called a polygon.

られな走査装置もまた既知である。このような回折装置は、光の透過材料または 反射材料からなりその上に複数個の同一ファセット(刻面)が形成されるディス クを含むものでよい、各ファセットは回折格子を含む、格子線は、ファセットを 三等分する半径に垂直であってもよく、またはこのような半径に平行であっても よい、これらの二形式はそれぞれ、「接線形」および「放射形」と呼ばれてきた 0回折格子を支持するディスクはホロゴンと呼ばれてきた。Other scanning devices are also known. Such diffraction devices are made of light-transmitting materials or A disk made of reflective material and on which multiple identical facets are formed. Each facet may include a diffraction grating, and the grating lines may include a diffraction grating. may be perpendicular to the trisecting radius or parallel to such radius Good, these two forms have been called ``tangential'' and ``radial'', respectively. The disk supporting the zero grating has been called a hologon.

ターゲット上で情報を読取りまたは書込みするときに高解像度を得るために、ビ ームの有効部分はターゲットに衝当するとききわめて小さな断面積をもつように すべきである。ビームを所定小面積の点に焦点合わせさせるために、回転式走査 装置とターゲットとの間に焦点合わせレンズを置いてもよい、スポットの有孔径 は、回転装置すなわちポリゴンまたはホロゴン上への入射ビームの直径に逆比例 することは既知であり、したがって小スポットは回転装置上への大量のビームを 必要とする。To obtain higher resolution when reading or writing information on the target, The effective part of the beam has a very small cross-sectional area when it hits the target. Should. Rotary scanning to focus the beam on a predetermined small area point Hole diameter of the spot where a focusing lens may be placed between the device and the target is inversely proportional to the diameter of the incident beam on the rotating device, i.e. polygon or hologon. It is known that I need.

ビームは、それ全体がホロゴンの単一ファセット上にあるときのみ、イメージを 読取りまたは書込みするのに有効である。A beam only images an image when it lies entirely on a single facet of the hologon. Valid for reading or writing.

ビームが2個のファセット上に入射されたときは、2本の回折ビームが形成され 、各ビームは頭が切取られてこれによりターゲット上に形成されたスポットをこ れら2本のビームでゆがめることになる。また一方の回折ビームがある線の終端 部分を掃引し、他方の回折ビームが別の線の始端部分を掃引することになる。こ のようなときは、もし画像を書込む場合には情報が2個所に書込まれるので、こ の系は有効ではない、もし系が画像を読取る場合には異なる情報が異なる場所か ら収集されて同時に読取られるであろう、有効走査時間の全走査時間に対する比 率を、走査系の衝撃係数(デユーティサイクル)と定義される。When a beam is incident on two facets, two diffracted beams are formed. , each beam is truncated so that the spot formed on the target is These two beams will cause distortion. Also the end of the line with one diffracted beam part and the other diffracted beam will sweep the starting part of another line. child In cases like this, if you write an image, the information will be written in two places, so system is not valid; if the system reads an image, different information will be in different locations. The ratio of the effective scan time to the total scan time that would be collected and read simultaneously The rate is defined as the duty cycle of the scanning system.

有効走査時間は、ビーム全体がホロゴンの1つのファセット内にあるときの時間 と定義される。全走査時間とは、ビームが連続する2個のファセットの各々の上 の類似点を通過する時間である。走査装置を設計するとき、有効走査時間を比較 的小さくすれば、それだけデータ比率を増加できる。しかしながら、このような 増加はコストを要しかつ限界がある。ホロゴンに入射する点でのビームの弦方向 寸法を減少させると、それと共にホロゴンの衝撃係数は増加する。したがって、 衝撃係数を高くするには実際にはホロゴンにおけるビームの弦方向寸法が小さい ことが必要であり、一方解像度を高くするにはホロゴンにおいてビームが大きな 直径を有することが必要である。The effective scan time is the time when the entire beam is within one facet of the hologon. is defined as The total scan time is the time the beam scans over each of two consecutive facets. It's time to go through the similarities. Compare effective scanning times when designing scanning devices By making the target smaller, the data ratio can be increased accordingly. However, such Increases are costly and limited. Chord direction of the beam at the point of incidence on the hologon As the dimensions decrease, the impact coefficient of the hologon increases accordingly. therefore, In order to increase the impact coefficient, the chordal dimension of the beam in the hologon is actually small. On the other hand, in order to increase the resolution, the beam must be large in the hologon. It is necessary to have a diameter.

書込みまたは読取りの速度をさらに増加したいという要望がしばしば起る。この ように、情報密度を増加する自由度の有無にかかわらず、単位時間内に形成され る走査線の数を増加したいという要望がある。単位時間内に形成される走査線の 数は、単位時間内にビームを横切るファセットの数に等しい、走査線のこの数は 、ホロゴンの回転速度とホロゴン上のファセットの数との積である。したがって 、読取りまたは書込みの速度は、ホロゴン上のファセットの数の増加とホロゴン の回転速度の増加とにより増加可能である。高い速度を達成しようとする各方法 はその問題点を有している。速度の増加とともにホロゴン上の応力は増加し、ま たホロゴンの周囲に真空を形成するという好ましからざる手段がとられない限り 、ホロゴンを駆動するのに必要な動力は速度とともに急激に増大する。ホロゴン の直径とビーム形状とを一定に保持したままもしファセットの数が増加されると 、ホロゴンを製作する複雑さが増加し、衝撃係数が減少する。ファセットの数を 増加しながらしかも同一衝撃係数を維持するためには、ホロゴンの直径を増加し なければならないが、このように直径を大きく増加するとホロゴン上の応力とホ ロゴンの駆動に必要な動力とを増加する。ディスクの駆動に必要な動力は、半径 の約5乗で上昇することがわかっている。A desire often arises to further increase the writing or reading speed. this formed in unit time, with or without degrees of freedom, increasing the information density. There is a desire to increase the number of scan lines used. of scanning lines formed within unit time number is equal to the number of facets crossing the beam in unit time, this number of scanning lines is , is the product of the rotational speed of the hologon and the number of facets on the hologon. therefore , the speed of reading or writing increases with the increase in the number of facets on the hologon can be increased by increasing the rotational speed of Each method of trying to achieve high speeds has that problem. As the speed increases, the stress on the hologon increases and unless the undesirable step of creating a vacuum around the hologon is taken. , the power required to drive the hologon increases rapidly with speed. Hologon If the number of facets is increased while keeping the diameter and beam shape constant , the complexity of fabricating the hologon increases and the impact coefficient decreases. number of facets In order to increase but maintain the same impact coefficient, the diameter of the hologon can be increased. However, when the diameter is greatly increased like this, the stress on the hologon and the hole Increases the power required to drive Logon. The power required to drive the disc is the radius It is known that the increase is approximately to the fifth power.

衝撃係数を一定に維持するためにホロゴン上に入射する位置でのビームの弦方向 寸法は減少可能であるが、これによりターゲット上のスポット内の光線分布が逆 に影響を受けるので、これは系の解像度に逆の影響を与えることになろう。Chord direction of the beam at the point of incidence on the hologon to keep the impact coefficient constant The dimensions can be reduced, but this will reverse the ray distribution within the spot on the target. This would have an adverse effect on the resolution of the system, since

ターゲット上の光線スポットの形状および方向もまた重要である。上記のように 解像度を上げるには、それは小さくしなければならない、しかしながら、その断 面形状は円でないこと、すなわちそれは走査方向におけるよりも走査方向を横断 する方向に長いことが好ましい。これは、情報の1つの画素(ビクセル)の読取 り書込み動作は瞬間的でなく・・・ある有限時間を要するからである。この時間 の間にスポットは有限距離を移動する。The shape and direction of the beam spot on the target is also important. As described above To increase the resolution, it must be made smaller, however, its fraction The surface shape is not circular, i.e. it is more transverse to the scan direction than in the scan direction. It is preferable that it be long in the direction of This is the reading of a single pixel (vixel) of information. This is because the write operation is not instantaneous but requires a certain finite amount of time. this time In between, the spot moves a finite distance.

したがって、円形画素を高解像度で読取りまたは書込みするためには、スポット は移動方向を横断する方向よりも移動方向に狭くなければならない。Therefore, in order to read or write circular pixels with high resolution, spot must be narrower in the direction of movement than across the direction of movement.

したがって、走査装置を製作するときには、たとえば、読取りまたは書込み速度 、読取りまたは書込み回路におけるエレクトロニクスの速度容量、解像度、モー タ動力、ホロゴンコスト、ホロゴンを真空中に置くか否か、および衝撃係数など 考慮すべき多くの関連因子が存在する。これらの多くがビームの形状および面積 に関し相互に矛盾する要求を形成する。Therefore, when building a scanning device, e.g. read or write speed , speed capacity, resolution, mode of electronics in read or write circuits. power, hologon cost, whether or not the hologon is placed in a vacuum, impact coefficient, etc. There are many relevant factors to consider. Many of these depend on the shape and area of the beam. form mutually contradictory demands regarding

高解像度、高速および許容可能なモータ動力要求値を有する走査装置を提供する ことが本発明の目的である。Provides a scanning device with high resolution, high speed and acceptable motor power requirements This is the object of the present invention.

l吸OlL 本発明によれば、選択された形状と方向とを有する放射スポットのほぼ真っ直ぐ な線の走査を提供するための走査装置は、波長人な有する放射源と、および軸の まわりに回転するように設けられた放射形ホロゴンとを含む、ホロゴンは、ピッ チdを有する平行な格子線の少なくとも1つのパターンを有する。またそれは、 放射源からの放射を長円の断面形状を有する平行ビーム(コリメート化ビーム) に形成しかつビームを所定の入射角でホロゴンに入射させるが、ビームの長円断 面形状の長軸はホロゴンの回転軸の半径方向を向くようにビームに入射させるた めの手段を含む。ターゲット部は走査されるビームを受取るホロゴンとターゲッ ト部との間のレンズ手段は、ターゲット部におけるスポットへビームを焦点合わ せする。ホロゴンとレンズとの間のプリズム手段は、ターゲット部におけるスポ ットが選択された形状と方向とを有するようにビームの断面形状を修正す子次数 )は、走査されるビーム上にプリズム手段により与えら手段上に入射する走査さ れるビーム内に発生するように選択され、これによりターゲット部における走査 線はほぼ直線となる。l-suction OlL According to the invention, a substantially straight radiation spot with a selected shape and direction A scanning device for providing a scanning of a line with a wavelength wavelength and a radiation source with a wavelength The hologon includes a radial hologon arranged to rotate around the pitch. at least one pattern of parallel grid lines having a width d. Also, it is A parallel beam (collimated beam) of radiation from a radiation source with an elliptical cross-section The beam is formed into a hologon at a predetermined angle of incidence. The long axis of the surface shape is oriented in the radial direction of the rotation axis of the hologon so that it is incident on the beam. including means for The target section consists of a hologon that receives the scanned beam and a target. A lens means between the target portion focuses the beam to a spot on the target portion. let The prism means between the hologon and the lens provides a spot in the target section. child order that modifies the cross-sectional shape of the beam so that the cut has the selected shape and direction ) is the scanning beam incident on the means applied by the prism means onto the scanned beam. is selected to occur within the beam being scanned at the target. The line will be almost straight.

放射源はコヒーレント光を発生しレーザーダイオードであることが好ましい、し かしながら、放射源はたとえばタングステン光源のような非コヒーレントであっ てもよく、この場合にはほぼコヒーレントな光線とするための手段が設けられる のが常である。このような手段は、狭帯域フィルタ、およびタングステン光源か ら光線がフィルタ貫通後にその上に焦点合わせされるピンホール、の形状をとっ てもよい、このような走査装置は、プリズム手段がビームの断面形状を走査方向 に対し直角方向に拡大するので有利である。このような能力は、ホロゴンにおい て、ホロゴンの半径方向に長く弦方向に狭いビーム断面形状の使用を可能にする 。ビーム形状な弦方向に狭くする能力は、モータの速度および動力を増加するこ となく衝撃係数を増加させることが可能であり、これにより、書込みまたは読取 り回路内のエレクトロニクスの高速度に依存することなく読取りまたは書込み速 度の上昇が可能である。この高い衝撃係数は、ファセットの数を減少することな くまたホロゴンの直径を増加することなく達成される。ビームの弦方向寸法は半 径方向寸法とは独立に減少可能なので、ホロゴンにおけるビームの断面積は、タ ーゲットにおけるスポット内のエネルギ分布に悪影響を与えるように減少される 必要はない。The radiation source generates coherent light and is preferably a laser diode. However, the radiation source may be incoherent, such as a tungsten source. In this case, means are provided to make the beam almost coherent. It is usual. Such means include narrow band filters and tungsten light sources. takes the shape of a pinhole, onto which the rays of light are focused after passing through the filter. Such a scanning device may include a prism means that changes the cross-sectional shape of the beam in the scanning direction. This is advantageous because it expands in a direction perpendicular to . Such abilities are unique to Hologon. allows the use of a radially long and chordally narrow beam cross-section of the hologon. . The ability to narrow the beam shape chordally increases motor speed and power. It is possible to increase the impact coefficient without any problems, which makes it possible to write or read read or write speeds without relying on the high speed of the electronics in the circuit. It is possible to increase the degree of This high impact coefficient does not reduce the number of facets. This is achieved without increasing the diameter of the hologon. The chordal dimension of the beam is half Since it can be reduced independently of the radial dimension, the cross-sectional area of the beam at the hologon is is reduced to negatively affect the energy distribution within the spot at the target. There's no need.

図面の簡単な説明 第1図は、情報をフィルム上に書くための、本発明による走査装置の略側面図; 第2図は、代表例としてダイオードにより発生されるビームを有する、第1図に 記載の装置内に含められたレーザダイオードの略斜視図; 第3図は、第1図に記載の装置内に含められたプリズム手段を示す図; 第4図は、第1図に記載の装置内に含められた放射形ホロゴンを示す図; 第5図は、本装置内に含められる他のプリズム手段とホロゴンの一部と、および ホロゴンと他のプリズム手段とを通過する光線径路と、を示す図; 第6a図、第6b図、第6c図および第6d図は、第1図に示す装置内の種々の 位置におけるビームの断面形状および方向を示す図;および 第7図は、ホロゴンにより与えられ回折および走査線の径路の一部を示す図であ る。Brief description of the drawing FIG. 1 is a schematic side view of a scanning device according to the invention for writing information on film; Figure 2 is a diagram similar to Figure 1, with the beam generated by a diode as a representative example. a schematic perspective view of a laser diode included in the described device; FIG. 3 shows prism means included within the apparatus according to FIG. 1; FIG. 4 shows a radial hologon included within the device according to FIG. 1; FIG. 5 shows other prism means and part of the hologon included in the device, and a diagram illustrating a ray path passing through a hologon and other prism means; Figures 6a, 6b, 6c and 6d illustrate various aspects of the apparatus shown in Figure 1. a diagram showing the cross-sectional shape and orientation of the beam at the location; and FIG. 7 is a diagram showing part of the path of the diffraction and scanning lines given by the hologon. Ru.

Hの モード 以下の説明の理解を助けるために、直交するX、YおよびZ軸を第1図に示すよ うに配置する。したがって、第1図の平面はXY千圃面内ある。光ビームの全体 方向はY方向にある。はとんどの図面には、各図面内に示される部品の方向の理 解と助けるために、X、YおよびZ軸の方向指示が含められている。H mode To aid in understanding the following discussion, orthogonal X, Y, and Z axes are shown in Figure 1. Place the sea urchin. Therefore, the plane in FIG. 1 lies within the XY thousand field plane. entire light beam The direction is in the Y direction. Most drawings include an explanation of the orientation of the parts shown within each drawing. X, Y, and Z axis orientations are included to aid in solution.

第1図に示す走査装置20は、Y方向に伸長してXY平面に平行な面を有する剛 な基板22を含み、基板22上にはすべての光学部品が部品相互間の好ましくな い相対運動が回避されるように装着される。The scanning device 20 shown in FIG. a substrate 22 on which all optical components are placed with unfavorable distance between them. mounted in such a way that strong relative movements are avoided.

この装置20は、この実施例では赤外光のコヒーレント放射線の光源を含む、こ の実施例において光源は、取付台26に支持されたレーザダイオード24である 。バーニヤ(副尺)調節装置28は、出力ビーム29の軸30のY軸に対する傾 斜の調節を可能にする(第2図参照)、ダイオード24は、第1図に示すように Y方向左側へ出力ビーム29を導くように装着される。The device 20 includes a source of coherent radiation, in this example infrared light. In the embodiment, the light source is a laser diode 24 supported on a mount 26. . Vernier adjustment device 28 tilts the axis 30 of output beam 29 relative to the Y-axis. The diode 24, which allows for the adjustment of the slope (see FIG. 2), is connected as shown in FIG. It is mounted so as to guide the output beam 29 to the left in the Y direction.

エレクトロニク信号の流れの中に含められている情報に応じてレーザダイオード 24の出力を変調するために、変調手段が設けられる。このような変調手段はよ く知られているので、添付図面に図示されていないし以下でも説明は省略される 。Laser diodes depending on the information contained in the electronic signal stream Modulating means are provided for modulating the output of 24. This kind of modulation means is Since it is well known, it is not shown in the attached drawings and its explanation will be omitted below. .

異なるレーザダイオードから放出されるビームの直交方向における断面形状およ び拡がり角は異なってくる0本実施例においてダイオード24は楕円断面を有す る発散ビーム29を発生しく第2図参照)、そのZ方向寸法はX方向寸法より大 である。ビーム29は、基板22から伸長する取付台34により支持されるコリ メート化(平行化)レンズ系32上に入射する。レンズ系32は光ビームを平行 化するがその断面形状は変更しない。したがってレンズ系を離れるビームは、た とえば第1図のXZ軸平面6aにおいて、第6a図に示すような断面形状を有す る。Cross-sectional shapes and cross-sectional shapes in orthogonal directions of beams emitted from different laser diodes In this embodiment, the diode 24 has an elliptical cross section. A diverging beam 29 is generated (see Figure 2), whose dimension in the Z direction is larger than that in the X direction. It is. Beam 29 is supported by a mount 34 extending from substrate 22. The light is incident on a mating (parallelizing) lens system 32 . The lens system 32 parallelizes the light beam. , but its cross-sectional shape remains unchanged. Therefore, the beam leaving the lens system is only For example, in the XZ-axis plane 6a of FIG. 1, it has a cross-sectional shape as shown in FIG. 6a. Ru.

6aにおけるビームの断面形状の長軸と短軸との比は、ホロゴンに入射するとき にビームに対して望ましい大きさではない。The ratio of the major axis to the minor axis of the cross-sectional shape of the beam in 6a is when it enters the hologon. is not the desired size for the beam.

他の実施例ではビームは希望の形状を有しているかもしれないが;しかしながら 本実施例ではそうではない。したがってアナモルフィック(m横の倍率の異なる )ビーム拡大手段である本実施例のプリズム手段36は、コリメート化レンズ系 32の後方のビームの径路内に配置される。プリズム手段36は取付台38を介 して基板22から支持される0本実施例においてプリズム手段36は、そのくさ び角頂線41.43がX軸に平行に配置された2個のプリズムを含む(第3図ら 参照)、この配置においては、プリズムは)′Z平面内でのみ屈折をなす、プリ ズム40.42は、ビーム寸法をZ方向に拡大し、それを第3図かられかるよう にその先へ入射ビームに平行にすなわちY方向に伝送するように配置される。In other embodiments the beam may have a desired shape; however, This is not the case in this example. Therefore, anamorphic (with different horizontal magnification) ) The prism means 36 of this embodiment, which is a beam expanding means, is a collimating lens system. 32 in the path of the rear beam. The prism means 36 is mounted via a mounting base 38. In this embodiment, the prism means 36 is supported from the substrate 22 by The angle vertices 41 and 43 include two prisms arranged parallel to the X axis (see Fig. 3). ), in this arrangement the prism is a prism that refracts only in the )'Z plane. Zm 40.42 expands the beam dimension in the Z direction, as shown in Figure 3. and is arranged to transmit beyond it parallel to the incident beam, ie in the Y direction.

1個のプリズムの代りに2個のプリズムを有することの利点は、所定のアナモル フィックビーム拡大が、入射ビームにほぼ平行な出力ビームで達成可能なことで ある。The advantage of having two prisms instead of one is that for a given anamol Fickian beam expansion can be achieved with an output beam nearly parallel to the input beam. be.

コリメート化レンズ系32とアナモルフィックビーム拡大手段とが協働して、放 射源からの放射を長円の断面形状を有する平行ビーム(コリメート化ビーム)に 形成させるための手段を形成する。The collimating lens system 32 and the anamorphic beam expanding means cooperate to Converts radiation from a source into a parallel beam (collimated beam) with an elliptical cross-section Forming means for forming.

アナモルフィックビーム拡大手段としては、プリズム手段の代りにシリンダ状レ ンズ系が使用可能である。As an anamorphic beam expansion means, a cylindrical lens is used instead of a prism means. lenses are available.

プリズム手段36から出るビームは、(第1図における平面6bにおいて)第6 b図に示すような断面形状を有する。X方向の寸法はプリズム手段36への入射 ビームの寸法と同じであるが、Z方向の寸法は増加されている。The beam emerging from prism means 36 (in plane 6b in FIG. 1) It has a cross-sectional shape as shown in figure b. The dimension in the X direction is the incidence on the prism means 36. The dimensions of the beam are the same, but the dimensions in the Z direction have been increased.

ビームは次に、基板22から伸長する取付台46により支持される回折格子44 に入射する0回折格子の面は後述のホロゴンの面に平行である。格子線はZ軸に 平行である0回折格子44はホロゴンの各ファセットの格子と同一特性を有する 0回折格子の目的を以下に示そう。格子44のビームへの効果は、ビームをXY 平面内で残りの軸のまわりに折返すことである。格子により回折された後のビー ムの断面形状は第6b図に示したものと同じままである。The beam is then coupled to a diffraction grating 44 supported by a mount 46 extending from the substrate 22. The plane of the zero diffraction grating incident on is parallel to the plane of the hologon, which will be described later. The grid lines are on the Z axis The parallel 0 diffraction grating 44 has the same properties as the gratings of each facet of the hologon. The purpose of the zero diffraction grating is shown below. The effect of the grating 44 on the beam is to It is a folding around the remaining axis in the plane. The beam after being diffracted by the grating The cross-sectional shape of the arm remains the same as shown in Figure 6b.

ビームは次に、モータ52の軸50により支持されたホロゴン48に入射する。The beam is then incident on hologon 48 which is supported by shaft 50 of motor 52.

モータ52は基板22からサポート(図示なし)により支持される。ホロゴンの ビームへの効果は後に詳細に説明する。Motor 52 is supported from substrate 22 by a support (not shown). Hologon's The effect on the beam will be explained in detail later.

現時点では、ビームがY方向に主要なベクトル成分を有して再び進行するように ホロゴンはビームを回折するが、ホロゴンが回転されると、ホロゴンはビームを 走査させ、すなわちホロゴンにZ方向の掃引成分を与えるという説明だけで十分 であろう。At this point, we want the beam to travel again with a major vector component in the Y direction. The hologon diffracts the beam, but when the hologon is rotated, the hologon diffracts the beam. It is sufficient to explain that it is scanned, that is, it gives a sweep component in the Z direction to the hologon. Will.

ビームは次に、基板22からサポート(図示なし)により支持された第2のプリ ズム手段54に入射する。プリズム56.58用のサポートは、1986年4月 4日にR1chard A tan S Larkの名前で「走査装置」の名称 で出願された米国特許出願第848,427号に詳細に記載されている。米国特 許出願第848,427号に対応する出願第 号が本出願と同一日付で出願され ている。取付台の理解をするにはその出願を参照されたい0本実施例においては 、プリズム手段54は、それらのくさび角の頂線57,59がZ軸に平行に配置 された2個のプリズム56.58を含む(第5図参照)。The beam then passes from the substrate 22 to a second prism supported by a support (not shown). incident on the rhythm means 54. Support for Prism 56.58 April 1986 On the 4th, the name of "scanning device" was given in the name of R1chard A tan S Lark. No. 848,427, filed in U.S. Patent Application No. 848,427. US special Application No. 848,427 was filed on the same date as this application. ing. Please refer to that application for an understanding of the mounting base. , the prism means 54 is arranged such that the apex lines 57 and 59 of their wedge angles are parallel to the Z axis. (See FIG. 5).

プリズム56.58はビーム寸法をX軸方向に増大するように配置される。これ らはZ方向の寸法は変えないが、寸法比は変ってくる。ビームはプリズム58を 離れた後、(6cのX7面において)第6c図に示すような形状な有し、全体は Y軸に平行に導かれる。1個でなく2個のプリズムを使用する利点は、大きな拡 大率が得られることおよび出力ビームが入力ビームに平行となることであり、後 者のケースは1個のプリズムでは決して得られない、しかしながら本発明の実施 例は、ホロゴンの下流のプリズム手段は1個のプリズムまたは2個より多いプリ ズムからなるような構造としてもよい。Prisms 56,58 are arranged to increase the beam size in the X-axis direction. this The dimensions in the Z direction do not change, but the dimension ratio changes. The beam passes through prism 58 After separating, it has a shape as shown in Fig. 6c (on the X7 plane of 6c), and the whole is guided parallel to the Y axis. The advantage of using two prisms instead of one is that the output beam is parallel to the input beam, and the output beam is parallel to the input beam. This case can never be obtained with one prism, however the implementation of the present invention For example, the prism means downstream of the hologon may include one prism or more than two prisms. It is also possible to have a structure consisting of rhythms.

走査ビームはレンズ手段60に入射するが、レンズ手段60は基板22上に装着 されたターゲット部64における面62内のターゲットにビームを焦点合わせす るように働く、ビームは第6d図に示すような形状を有するスポット形状にてタ ーゲット上に衝当するが、このときは長軸はX軸に平行に向けられる。X方向と Z方向との寸法の相対量の逆転は焦点合わせレンズ60により行われる。ターゲ ットの形状は本発明の理解の対象ではない、それは、たとえばシート、または連 続ウェブ形状、あるいは感光ドラムであってもよい、それはレーザからの放射線 内のエネルギに感光しである画像形状がその上に形成される0画像は、たとえば 静電式またはハロゲン化銀でよい0本実施例においては、感光性材料がX方向、 すなわち走査方向(Z方向)に垂直な方向に、ラスクパターンを形成する制御速 度で移動される。他の実施例では、ターゲット材料は静止したままであり、ビー ムが、たとえば既知の方法のように入射ビームへの傾斜角が変えられるミラーに より走査方向に垂直な方向内にも偏向される。The scanning beam is incident on lens means 60, which is mounted on substrate 22. The beam is focused on a target within the plane 62 in the target portion 64 that has been The beam is focused in a spot shape having the shape shown in Figure 6d. impinges on the target, this time with the long axis oriented parallel to the X axis. X direction and Reversal of the relative amount of dimensions with respect to the Z direction is performed by a focusing lens 60. target The shape of the sheet is not a subject of the present invention; it may be, for example, a sheet or a series. It can be a continuous web shape, or even a photosensitive drum, which absorbs the radiation from the laser. An image on which an image shape is formed when exposed to energy in, for example, It may be electrostatic or silver halide. In this embodiment, the photosensitive material is In other words, the control speed for forming a rask pattern in the direction perpendicular to the scanning direction (Z direction) moved in degrees. In other embodiments, the target material remains stationary and the beam For example, if the beam is a mirror whose angle of inclination to the incident beam can be varied as in known methods. It is also deflected in a direction perpendicular to the scanning direction.

ダイオードの出力を変調するためにレーザダイオードへの電流が変化されると放 出される放射線の波長が変化されることは知られている。ホロゴン48/\のビ ームの入射角が一定ならば、波長の変化は、回折されたビームの角度も変化させ るであろう。When the current to the laser diode is varied to modulate the output of the diode, It is known that the wavelength of the emitted radiation can be varied. Hologon 48/\'s Bi If the angle of incidence of the beam is constant, a change in wavelength will also change the angle of the diffracted beam. There will be.

これは書込まれる画像内に加工を与えることになる。ホロゴンの上流側の回折格 子44は波長の好ましからざる影響な減少させる。要するに、波長が変化したと き、波長の変化にかかわらず回折角が一定となるように格子44がホロゴン48 への入射角を変化させる。This results in a manipulation within the image being written. Diffraction grating upstream of the hologon The element 44 reduces undesirable wavelength effects. In short, the wavelength has changed. The grating 44 is shaped like a hologon 48 so that the diffraction angle remains constant regardless of changes in wavelength. change the angle of incidence on the

上記の説明は、装置の概略理解を与えることを意図している。The above description is intended to provide a general understanding of the device.

以下はさらに詳細に説明しよう。Let's explain in more detail below.

ホロゴン48は第4図に示すようにマルチ・ファセット・ホロゴンである0本実 施例においては、18個の同一ファセット66がある。各ファセット66は回折 格子68を含む、各ファセット内の格子線は、ファセットを三等分する半径に平 行である。いくつかの格子パターンの線が第4図に示されているけれども、これ らはいずれも不完全であって単なる例示にすぎないことは理解されよう。111 11あたりの実際の線の本数は2162本であって、この場合レーザダイオード から放出される電磁放射線の波長は0.830x 10−’m輪である。回折格 子68は、透明なガラス支持体72により支持された写真層70、従来は怒光層 、で形成される(第5図参照)。The hologon 48 is a multi-faceted hologon, as shown in Figure 4. In the example, there are 18 identical facets 66. Each facet 66 is diffraction The grid lines within each facet, including grid 68, are parallel to the radius that trisects the facet. It is a row. Although some grid pattern lines are shown in Figure 4, this It will be understood that all of these are incomplete and merely illustrative. 111 The actual number of lines per 11 is 2162, in this case the laser diode The wavelength of the electromagnetic radiation emitted from is 0.830 x 10-'m ring. diffraction grating A photographic layer 70, conventionally an optical layer, is supported by a transparent glass support 72. , (see Figure 5).

破線楕円74はホロゴン48に入射したときのビームの形状および方向な示す、 ビームはディスクの周縁にほぼ接して入射することがわかるであろう、楕円が半 径方向にできるだけ遠く配置されると、楕円74を通過して測定されるファセッ トの弦寸法の、同−弦方向内の楕円の寸法に対する比が最大になるので、これは 衝撃係数を最大にする。A broken line ellipse 74 indicates the shape and direction of the beam when it enters the hologon 48. You can see that the beam is incident almost tangentially to the periphery of the disk, and the ellipse is half-shaped. When placed as far as possible in the radial direction, the facets measured through the ellipse 74 This is because the ratio of the chordal dimension of the ellipse to the dimension of the ellipse in the same chordal direction is maximum. Maximize impact coefficient.

楕円74はファセット66の中央に図示されているが、この位置ではその長軸は ファセット内の格子線に平行である。この配置においては、回折されたビームは Y軸に平行でZ軸内に成分をもたない、ホロゴン48が第4図に示す位置から回 転すると、格子線は楕円の長軸に対して順次に傾斜をなしてくる0回折されたビ ームはこの順次傾斜によりZ方向の成分を順次に増加してくる。ビームはホロゴ ンに対しく第1図でみて)軸50の後側で入射し、ホロゴンが第4図でみて、す なわち第1図の上方からみて時計方向に回転されると、ビームは第1図を支持す る紙面の後方向へのZ成分を有するであろう、ホロゴンが回転を続けると、Z軸 成分は増加し続けるであろう、結局、ビームの一部は次に隣接するファセットに 入射し、ビームのその部分は第1図を支持する紙面から手前方向に最大Z軸成分 をもって回折され、同時に前のファセット上に依然として残っているビームの一 部は、紙面の後方向へ最大Z軸成分を有している。ホロゴンを回転し続けると、 前のファセット上のビーム部分はゼロに減少する。このように回転を継続すると 、紙面から手前方向へのZ軸成分も結局ゼロに減少しくすなわちビームが再びフ ァセットの中央に戻るときまで)、それに続いて紙面から後方向へのZ軸成分を 順次に増加するようになる。したがって、ホロゴンの下流側のビームは、ファセ ットが順次にビームをさえぎるごとに走査を反復する。テレビジョン走査におけ るような帰線(フライバック)はないが、ホロゴンから2本の出力ビームが存在 するときがある。本装置が画像形成に使用されるときは、ホロゴンから2本のビ ームが存在する間は書込みには有効ではなく、したがって各走査線の有用部分の 始点を示す信号、およびできれば終点を示す信号を出す信号発生手段が設けられ る。これらの信号発生手段はよく知られているので、ここでは図示ないし詳細説 明は省略する。ここでは、これらの手段は、第1のビームが終了する直後および 第2のビームが再び開始する直前にそれぞれ走査ビームにより衝当されるように 配置された2個のセンナを含むという説明で十分であろう、開始センサはレーザ 変調回路にレーザダイオード出力の変調を開始するように信号を出力し、もし終 了センサが設けられているときは、終了センサはレーザダイオード出力の変調を 停止させることが可能である。Ellipse 74 is shown in the center of facet 66, in this position its long axis is parallel to the grid lines within the facets. In this arrangement, the diffracted beam is When the hologon 48, which is parallel to the Y axis and has no component in the Z axis, rotates from the position shown in FIG. When rotated, the grid lines become zero-diffracted beams that are sequentially inclined to the long axis of the ellipse. Due to this sequential inclination, the Z-direction component of the beam increases sequentially. The beam is hollow (as seen in Fig. 1), the hologon is That is, when viewed from above in Figure 1 and rotated clockwise, the beam supports Figure 1. As the hologon continues to rotate, the Z-axis The component will continue to increase, eventually part of the beam will be transferred to the next adjacent facet. incident, and that part of the beam has a maximum Z-axis component in the direction from the plane of the paper supporting Figure 1. and at the same time part of the beam still remaining on the previous facet. has a maximum Z-axis component toward the rear of the page. If you keep rotating the hologon, The beam portion on the previous facet is reduced to zero. If you continue to rotate like this , the Z-axis component in the direction from the plane of the paper will eventually decrease to zero, i.e., the beam will become fused again. (until it returns to the center of the facet), then the Z-axis component backwards from the page. It will increase sequentially. Therefore, the beam downstream of the hologon is The scan is repeated each time a block successively blocks the beam. in television scanning There is no flyback, but there are two output beams from the hologon. There are times when I do. When this device is used for image formation, there are two bits from the hologon. is not valid for writing while the system is present, and therefore the useful portion of each scanline is Signal generating means are provided for providing a signal indicating the starting point and, if possible, a signal indicating the ending point. Ru. Since these signal generation means are well known, they are not shown here or described in detail. Details are omitted. Here, these means are applied immediately after the first beam ends and so that the second beam is respectively hit by the scanning beam just before starting again. It will suffice to say that the starting sensor includes two sensors arranged Outputs a signal to the modulation circuit to start modulating the laser diode output, and if If a termination sensor is provided, the termination sensor modulates the laser diode output. It is possible to stop it.

ダイオードが変調されていない閏は、もし情報がリャルタイムで連続的に供給さ れるならば入力情報は一時的に記憶される。A leap where the diode is not modulated is useful if the information is provided continuously in real time. If so, the input information is temporarily stored.

もし情報が記憶装置から引出されるときは、それは各走査線の有用部分の走査中 においてのみ記憶装置から引出される。If information is retrieved from storage, it is done during scanning of the useful portion of each scanline. It is retrieved from storage only at .

ホロゴンから離れるビームはターゲットに衝当する光線のスポットに対し希望す る面積よりはるかに大きい断面積を有する。The beam leaving the hologon has the desired effect on the spot of the ray that hits the target. It has a much larger cross-sectional area than the

レンズ系60がこのビームの面積をターゲット上の所定の値に減少し、スポット が走査するとき平面ターゲット上にスポットの焦点を維持する。これは通常fθ レンズといわれる。このようなレンズ系は既知であるのでさらに説明は行なわな い。A lens system 60 reduces the area of this beam to a predetermined value on the target and Maintain the focus of the spot on the planar target when scanning. This is usually fθ It is called a lens. Such lens systems are well known and need not be further explained. stomach.

fθレンズ系60を適切に選択することによりターゲット上にビームの所定断面 積は達成されたとしてもその形状までは所定のものが得、ちれない、したがって 、ビームがレンズ系にはいる前にビームのX:Zの寸法比を所定の値に変化させ るために、プリズム手段54が含められる。レンズ手段60は結局ビームのX: Zの寸法比を転置することを認識しなければならない、たとえば、X;Z寸法比 が1:2でl/ンズ系にはいったビームは、ターゲットではX:Zの寸法比が2 :1として現れるであろう、したがって、もしターゲットにおいてX:Zの寸法 比を増加したいときは、ホロゴン48とレンズ系60との間でX:Zの寸法比を 減少すればよい。By appropriately selecting the fθ lens system 60, a predetermined cross section of the beam can be placed on the target. Even if the product is achieved, the predetermined shape is obtained and it is not small, so , the X:Z dimension ratio of the beam is changed to a predetermined value before the beam enters the lens system. A prism means 54 is included to provide a. The lens means 60 ends up in the beam X: You have to be aware of transposing the dimension ratio of Z, for example, X;Z dimension ratio A beam entering the l/lens system with a ratio of 1:2 has an X:Z dimension ratio of 2 at the target. :1, so if in the target the X:Z dimensions If you want to increase the ratio, increase the X:Z size ratio between the hologon 48 and the lens system 60. It only needs to decrease.

一例として、ターゲット上のスポットのx:Zの寸法比を1.4:1とすること が望ましいものとする(第6d図)、シたがって、平面6cにおけるX:Z寸法 比、すなわちレンズ系への入力は1:1.4でなければならない、しかしながら 、ホロゴンを離れるビームのX:Z寸法比は衝撃係数を最大にするために1:4 である。As an example, the x:Z dimension ratio of the spot on the target is 1.4:1. (Fig. 6d), therefore, the X:Z dimension in plane 6c The ratio, i.e. the input to the lens system, must be 1:1.4, however , the X:Z dimension ratio of the beam leaving the hologon is 1:4 to maximize the impact coefficient. It is.

プリズム手段54はX方向の拡大によりビーム比を1=4から1:1.4へ変化 させる。したがって、プリズム手段54はターゲット64上のスポットの所定形 状を得るために有利な役目をなす、もしこれがなければ、ターゲット上のスポッ ト形状のR適化とホロゴンの衝撃係数の最適化との間で妥協させなければならな い。The prism means 54 changes the beam ratio from 1=4 to 1:1.4 by expanding in the X direction. let Thus, the prism means 54 provides a predetermined shape of the spot on the target 64. If this were not present, the spot on the target would be useful for obtaining A compromise must be made between optimizing the R of the shape of the hologon and optimizing the impact coefficient of the hologon. stomach.

しかしながら、プリズム手段54は、それはビーム軸のY軸からの瞬間的角変位 に応じてビーム内X成分を形成するという点で好ましくない効果な有する。言い 替えれば、プリズム手段はターゲット上のスポットの径路内に湾曲を描く傾向を 有する。このような湾曲は、もし装置が画像を書込んでいて各走査線内の情報が 原稿内の直線から引出された情報であるときは好ましくない、ホロゴンからのビ ームはほぼ直線を走査する系を設計する場合においては、この効果は悪影響を与 え好ましくないものと考えられる。However, the prism means 54 does not allow for the instantaneous angular displacement of the beam axis from the Y axis. This has an undesirable effect in that it forms an in-beam X component in response to say In other words, the prism means tends to create a curvature in the path of the spot on the target. have Such curvature can occur if the device is writing an image and the information in each scan line is Visibility from hologons is undesirable when the information is derived from straight lines in the document. This effect can have a negative impact when designing a system that scans approximately in a straight line. It is considered undesirable.

本発明によれば、ホロゴンを離れるビームはプリズム手段により形成された湾曲 とは反対方向に故意に湾曲され、しかもスポットの径路ができるだけ直線となる ように、プリズムにより形成される湾曲とできるだけ等しい大きさで湾曲される 。According to the invention, the beam leaving the hologon has a curvature formed by prismatic means. The spot is intentionally curved in the opposite direction, and the path of the spot is as straight as possible. so that the curvature is as equal as possible to the curvature formed by the prism. .

ホロゴンの下流側の走査線の径路がいかに希望の湾曲を有するかを理解するため に、ここでホロゴンにより与えられる回折と走査線の径路とを示す第7図を参照 しよう。To understand how the path of the scan line downstream of the hologon has the desired curvature 7, which now shows the diffraction imparted by the hologon and the path of the scanning line. let's.

ホロゴン平面はXZ平面に対し傾斜をなすので、この解析のために別の直交軸系 が設定される。Since the hologon plane is inclined to the XZ plane, another orthogonal axis system is used for this analysis. is set.

A、BおよびCは直交軸である。A, B and C are orthogonal axes.

ホロゴンはAB平面内にある。The hologon lies in the AB plane.

入力ビーム80はAC平面内にあり、C軸に対し角γの傾斜をなしている。γは 入射角である。Input beam 80 lies in the AC plane and is inclined at an angle γ to the C axis. γ is is the angle of incidence.

φは、入力ビームが入射してファセットを三等分する半径上に向けられた状態か らのホロゴンの瞬間回転角である。Is φ the input beam incident and directed on the radius that trisects the facet? is the instantaneous rotation angle of the hologon.

82はφ=0のときの出力ビーム軸であって、AC平面内にある。これはホロゴ ンに対する基準軸と呼ばれ5、ビームの中央走査位置に相当する。これはC軸に 対し角γ′。の傾斜をなす。82 is the output beam axis when φ=0, and is within the AC plane. This is hologo This is called the reference axis for the beam 5 and corresponds to the central scanning position of the beam. This is on the C axis Opposite angle γ′. slope.

A′およびB′はC′に対し直交し;B′はBに平行である。A' and B' are perpendicular to C'; B' is parallel to B.

84は瞬間出力ビーム軸である。これはA” C’平面に対しθ8の傾斜をなし 、C’ B’平面に対しθ8の傾斜をなす。84 is an instantaneous output beam axis. This has an inclination of θ8 with respect to the A” C’ plane. , C' makes an inclination of θ8 with respect to the B' plane.

θBはトラック内走査角といわれる。θB is called the in-track scanning angle.

θ^はクロストラック角といわれ、ターゲット上のスポットの、直線走査からの 瞬間変位を決定する。したがってθ6はスポット径路の湾曲の尺度である。θ^ is called the cross-track angle, which is the angle of the spot on the target from a straight line scan. Determine the instantaneous displacement. θ6 is therefore a measure of the curvature of the spot path.

86は走査奇跡であってスポットにより実際に追跡される径路である。86 is a scanning miracle and is the path actually tracked by the spot.

第7図に示す走査成分θ3およびθ6は次のように表わされる。The scanning components θ3 and θ6 shown in FIG. 7 are expressed as follows.

C=sin7−Gcosφ D=sinγ−G E=Gsinφ n は格子次数(第1次の回折が使用されるのでn=+1)λ ダイオードから 放出される放射線の波長d 回折格子のピッチ である。C=sin7−Gcosφ D=sinγ-G E=Gsinφ n is the grating order (first order diffraction is used, so n=+1) from the λ diode Wavelength of emitted radiation d Pitch of diffraction grating It is.

ホロゴンのぐらつきに対する系の感度を最小にするためには、角γおよびγ′は 等しくなければならないということは既知である。したがって、教科書に記載の 格子の関係式最小ぐらつき6度に対するこの条件を上記の一般走査軌跡の式に代 入することにより、2つの走査成分θ およびθ9は格子孫数Gとホロゴン回転 角φとだけで表現可能となる。その理由は; E=Gsinφ となるからである。To minimize the sensitivity of the system to hologon wobbles, the angles γ and γ′ are It is known that they must be equal. Therefore, the textbook Substituting this condition for the minimum wobble of 6 degrees into the equation for the general scanning trajectory above, By entering, the two scanning components θ and θ9 are the case descendant number G and hologon rotation. It can be expressed only by the angle φ. The reason is; E=Gsinφ This is because.

λ 上記の解析は、格子係数Gすなわち基本的には□を適切に選択することにより、 出力ビームの希望とする軌跡が近似可能となる。実際には利用可能な放射源の範 囲は制限されるので、適切な格子係数の選択は適切な格子ピッチの選択に帰結す る。λ The above analysis can be done by appropriately selecting the lattice coefficient G, basically □. The desired trajectory of the output beam can be approximated. In reality, the range of radiation sources available is Since the range is limited, choosing an appropriate grating coefficient comes down to choosing an appropriate grating pitch. Ru.

ホロゴンにおけるビーム形状から希望のスポット形状を形成するのに必要なプリ ズムを設計するためには、標準の光学解析が使用可能である。プリズム手段によ り形成される湾曲はめλ られるので、補償湾曲を与える−の値が決定される。したがって、既知の波長を 有するレーザダイオードが選択されると、格子とッチdが決定され、そのピッチ dでホロゴンが製作される。The prerequisites for forming the desired spot shape from the beam shape in the hologon. Standard optical analysis can be used to design the system. by prismatic means curved fit λ Therefore, the value of - that gives the compensating curvature is determined. Therefore, the known wavelength Once a laser diode has been selected, the grating and pitch d are determined, and its pitch A hologon is produced in step d.

格子係数Gが決定されると、この格子係数を用いて入射角および回折角か により決定され、系はホロゴンにおけるこの入射角および回折角で設定される。Once the grating coefficient G is determined, this grating coefficient can be used to calculate the angle of incidence and the angle of diffraction. is determined by , and the system is set up with this angle of incidence and diffraction angle at the hologon.

本発明のある特定実施例においては、種々のパラメータに下記の値が与えられた 。In a particular embodiment of the invention, the following values are given to various parameters: .

ホロゴン ファセット数 18 格子ピツチ 0.4624μ輪 ビーム入力(出力)角 63.82゜ 直径 4.5インチ プリズム56 屈折率 1.7098 頂角 30゜ 中央走査における入射角 59°14′プリズム58 屈折率 1.7098 頂角 30゜ 中央走査における入射角 59°14′ホロゴン上のビームの縦横比 4:1 ターゲツト上のスポットの形状 楕円(1:1.4)ホロゴンとfθレンズとの 間のプリズム手段は、それらがY軸に平行な軸のまわりに一体としてたとえ18 0°回転されたとしても、同一ビーム形状を形成する働きをなすことは理解され よう、しかしながらこの場合は、プリズム手段により形成される湾曲は反対方向 になるであろう、したがってこの湾曲に対抗するためにホロゴンは反対方向に湾 曲を形成するように設計されるであろう0回折格子のピッチも異なり、かつホロ ゴン内へのビームの入射角も異なってくるであろう。Hologon Number of facets: 18 Lattice pitch 0.4624μ ring Beam input (output) angle 63.82° Diameter 4.5 inches prism 56 Refractive index 1.7098 Vertical angle 30° Incident angle in central scanning: 59°14' prism 58 Refractive index 1.7098 Vertical angle 30° Incidence angle in central scan: 59° Aspect ratio of beam on hologon: 4:1 Shape of spot on target: Ellipse (1:1.4) hologon and fθ lens The prism means between the It is understood that even if the beam is rotated by 0°, it still functions to form the same beam shape. However, in this case the curvature formed by the prism means is in the opposite direction. Therefore, to counter this curvature the hologon will curve in the opposite direction. The pitch of the zero grating, which would be designed to form a curve, is also different and The angle of incidence of the beam into the gong will also be different.

上記の特定の実施例においては、2個のプリズム56および58は同一である。In the particular embodiment described above, the two prisms 56 and 58 are identical.

プリズムが同一でない実施例を構成してもよい。Embodiments may be constructed in which the prisms are not identical.

上記の記載において、ターゲット上のスポットの形状および寸法について説明が なされている。ホロゴンへの入射点におけるビーム内の光エネルギの強度分布は ガウス分布であることは当業者の知るところである。また、もしビームに罪著な 頭切りがないものと仮定すれば、ターゲット上のスポットもまたガウス分布な有 する。スポットの希望寸法は目的により異なるであろう。In the above description, the shape and dimensions of the spot on the target are explained. being done. The intensity distribution of the optical energy in the beam at the point of incidence on the hologon is Those skilled in the art will know that it is a Gaussian distribution. Also, if the beam is guilty Assuming no head truncation, the spot on the target also has a Gaussian distribution. do. The desired size of the spot will vary depending on the purpose.

接線形ホロゴンとfθレンズとの間にもしビーム拡大プリズム手段が挿入された としたら、ビーム拡大は達成されるけれども偏向感度は犠牲にされる。言い替え ると、角度拡大はビーム拡大に反比例するのである。偏向感度が低下されると、 所定の走査線長を達成するためにより長い焦点長さのfθレンズを必要とするで あろう。もしターゲット上に同一スポット直径が達成されなければならないなら ば、ホロゴンにおいてはより大きなビーム直径が必要となるであろう、これはホ ロゴンfθとの間のプリズム手段の利点を殺すことになる。しかしながら、接線 形ホロゴンで達成できないことが放射形ホロゴンで達成されるので、性能を最適 化するようにビーム径路に沿って形成されるビームを探し出すことも本発明の一 部である。If a beam expanding prism means is inserted between the tangential hologon and the fθ lens, If so, beam expansion is achieved but deflection sensitivity is sacrificed. Paraphrase Then, angular expansion is inversely proportional to beam expansion. When the deflection sensitivity is reduced, Requires a longer focal length f-theta lens to achieve a given scan line length Probably. If the same spot diameter on the target must be achieved For example, a larger beam diameter would be required in the hologon; This would destroy the advantage of the prism means between the logon fθ. However, the tangent Optimize performance by achieving things with radial hologons that cannot be achieved with shaped hologons. It is also an aspect of the present invention to find a beam that is formed along the beam path so that the Department.

上記の特定実施例においては光源はコヒーレント(平行ビーム)であるけれども 、厳密な性能が要求されないような本発明の実施例においては、光源は必ずしも レーザダイオードのようにコヒーレントである必要はない、たとえば、狭帯域フ ィルタを通過させかつピンホールを通過して焦点を結ばせたタングステン光は、 この場合はぼ平行な光が生成されるので、使用可能本発明による走査装置用の工 業的利用の中には、たとえば写真フィルムのような恣光材料上への画像書込装置 がある0画像は電子情報流れとして走査装置に供給される。Although in the particular embodiment described above the light source is a coherent (parallel beam) , in embodiments of the invention where rigorous performance is not required, the light source is not necessarily It does not need to be coherent like a laser diode, e.g. The tungsten light that passes through the filter and the pinhole is focused. In this case, nearly parallel light is generated, so that it is possible to use the construction for the scanning device according to the invention. Some commercial uses include, for example, image writing devices on light-sensitive materials such as photographic film. A zero image is provided to the scanning device as an electronic information stream.

淫蓄(内容I:変更なし) 補正書の翻訳文提出書 (特許法第184条の8) 1゜特許出願の表示 PCT/US87100670 ’ 2、発明の名称 走 査 装 置 名称(707)イーストマン・コダック・カンパニー5、補正書の提出年月日 昭和63年゛3月3日 6、添附書類の目録 補正書の翻訳文 1 通 r 第1図は、情報をフィルム上に書(ため、本発明による走査装置の略側面図 ; 第2図は、代表例としてダイオードにより発生されるビームを有する、第1図に 記載の装置内に含められたレーザダイオードの略斜視図; 第3図は、第1図に記載の装置内に含められたプリズム手段を示す図; 第4図は、第1図に記載の装置内に含められた放射形ホロゴンを示す図; 第5図は、本装置内に含められる他のプリズム手段とホロゴンの一部と、および ホロゴンと他のプリズム手段とを通過する光線経路と、を示す図; 第6a図、第6b図、第6c図および第6d図は、第1回に示す装置内の種々の 位置におけるビームの断面形状および方向を示す図;および 第7図は、ホロゴンにより与えられた回折および走査線の経路の一部を示す図で ある。Indecent accumulation (Content I: No change) Submission of translation of written amendment (Article 184-8 of the Patent Law) 1゜Indication of patent application PCT/US87100670’ 2. Name of the invention Scanning device Name (707) Eastman Kodak Company 5, Date of filing of amendment March 3, 1986 6. List of attached documents 1 translation of the written amendment r FIG. 1 is a schematic side view of a scanning device according to the invention for writing information on film. ; Figure 2 is a diagram similar to Figure 1, with the beam generated by a diode as a representative example. a schematic perspective view of a laser diode included in the described device; FIG. 3 shows prism means included within the apparatus according to FIG. 1; FIG. 4 shows a radial hologon included within the device according to FIG. 1; FIG. 5 shows other prism means and part of the hologon included in the device, and a diagram illustrating a ray path passing through a hologon and other prism means; Figures 6a, 6b, 6c and 6d show various points in the device shown in Part 1. a diagram showing the cross-sectional shape and orientation of the beam at the location; and Figure 7 is a diagram showing part of the diffraction and scanning line paths given by the hologon. be.

U の モー ′ 以下の説明の理解を助けるために、直交するX、YおよびZ軸を第1図に示すよ うに配置する。したがって、第1図の平面はXY平面内にある。光ビームの全体 方向はY方向にある。はとんどの図面には、各図面内に示される部品の方向の理 解を助けるために、X、 YおよびZ軸の方向指示が含められている。U's Mo' To aid in understanding the following discussion, orthogonal X, Y, and Z axes are shown in Figure 1. Place the sea urchin. Therefore, the plane of FIG. 1 lies within the XY plane. entire light beam The direction is in the Y direction. Most drawings include an explanation of the orientation of the parts shown within each drawing. X, Y, and Z axis orientations are included to aid in solution.

第1図に示す走査装置20は、Y方向に伸長してYZ平面に平行な面を有する剛 な基板22を含み、基板22上にはすべての光学部品が部品相互間の好ましくな い相対運動が回避されるように能となる。実際には利用可能な放射源の範囲は制 限されるので、適切な格子係数の選択は適切な格子ピッチの選択に帰結する。The scanning device 20 shown in FIG. a substrate 22 on which all optical components are placed with unfavorable distance between them. This function is used so that large relative movements are avoided. In practice, the range of available radiation sources is limited. Therefore, selecting an appropriate grating coefficient results in selecting an appropriate grating pitch.

ホロゴンにおけるビーム形状から希望のスポット形状を形成するのに必要なプリ ズムを設計するためには、標準の光学解析る。The prerequisites for forming the desired spot shape from the beam shape in the hologon. Standard optical analysis is used to design the system.

格子係数Gが決定されると、この格子係数を用いて入射角および回折角か により決定される、系はホロゴンにおけるこの入射角および回折角で設定される 。Once the grating coefficient G is determined, this grating coefficient can be used to calculate the angle of incidence and the angle of diffraction. determined by , the system is set up with this angle of incidence and diffraction angle at the hologon .

本発明のある特定実施例においては、種々のパラメータに下記の値が与えられた 。In a particular embodiment of the invention, the following values are given to various parameters: .

ホロゴン ファセット数 18 格子ピツチ 0.4624゜ ビーム入力(出力)角 63.82゜ 直径 10.4 ell プリズム56 屈折率 1.7098 頂角 30゜ 中央走査における入射角 59°14’プリズム58 屈折率 1.7098 頂角 30“ 中央走査における入射角 59°14′ホロゴン上のビームの縦tut 4 :  1ターゲツト上のスポットの形状 楕円(1:1.4)中央走査は、ホロゴン の回転軸とホロゴン上へのビームの入射点とを含む平面内に成分を有することな くビームがホロゴンから出力されるときである。Hologon Number of facets: 18 Lattice pitch 0.4624° Beam input (output) angle 63.82° Diameter 10.4ell prism 56 Refractive index 1.7098 Vertical angle 30° Incident angle in central scanning: 59° 14' prism 58 Refractive index 1.7098 Vertical angle 30" Incident angle in central scanning 59° Vertical length of beam on 14' hologon 4: Shape of spot on 1 target Ellipse (1:1.4) Center scan is hologon has no component in the plane containing the rotation axis of the beam and the point of incidence of the beam on the hologon. This is when a beam is output from the hologon.

ホロゴンとfθレンズとの間のプリズム手段は、それらがY軸に平行な軸のまわ りに一体としてたとえ180°回転されたとしても、同一ビーム形状を形成する 働きをなすことは理解されよう、しかしながらこの場合は、プリズム手段により 形成される湾曲は反対方向になるであろう。したがってこの湾曲に対抗するため にホロゴンは反対方向に湾曲を形成するように設計されるであろう0回折格子の ピッチも異なり、かつホロゴン内へのビームの入射角も異なってくるであろう。The prism means between the hologon and the fθ lens means that they rotate about an axis parallel to the Y axis. form the same beam shape even if rotated 180° However, in this case, by prismatic means, The curvature formed will be in the opposite direction. Therefore to counter this curvature The hologon would be designed to form a curvature in the opposite direction of the zero grating. The pitch will also be different and the angle of incidence of the beam into the hologon will also be different.

上記の特定の実施例においては、2個のプリズム56および58は同一である。In the particular embodiment described above, the two prisms 56 and 58 are identical.

プリズムが同一でない実施例を構成してもよい。Embodiments may be constructed in which the prisms are not identical.

上記の記載において、ターゲット上のスポットの形状および寸法について説明が なされている。ホロゴンへの入射点におけるビーム内の光エネルギの強度分布は ガウス分布であることは当業者の知るところである。また、もしビームに顕著な 頭切りがないものと仮定すれば、ターゲット上のスポットもまたガウス分布を有 する。スポットの希望寸法は目的により異なるであろう。In the above description, the shape and dimensions of the spot on the target are explained. being done. The intensity distribution of the optical energy in the beam at the point of incidence on the hologon is Those skilled in the art will know that it is a Gaussian distribution. Also, if the beam is noticeable Assuming no head truncation, the spot on the target also has a Gaussian distribution. do. The desired size of the spot will vary depending on the purpose.

接線形ホロゴンとfθレンズとの間にもしビーム拡大プリズム手段が挿入された としたら、ビーム拡大は達成されるけれども偏向感度は犠牲にされる。言い替え ると、角度拡大はビーム拡大に反比例するのである。偏向感度が低下されると、 所定の走査線長を達成するためにより長い焦点長さのfθレンズを必要とするで あろう、もしターゲット上に同一スポット直径が達成されなければならないなら ば、ホロゴンにおいてはより大きなビーム直径が必要となるであろう。これはホ ロゴンfθとの間のプリズム手段の利点を殺すことになる。しかしながら、接線 形ホロゴンで達成できないことが放射形ホロゴンで達成されるので、性能を最適 化するようにビーム経路に沿って形成されるビームを探し出すことも本発明の一 部である。If a beam expanding prism means is inserted between the tangential hologon and the fθ lens, If so, beam expansion is achieved but deflection sensitivity is sacrificed. Paraphrase Then, angular expansion is inversely proportional to beam expansion. When the deflection sensitivity is reduced, Requires a longer focal length f-theta lens to achieve a given scan line length Yes, if the same spot diameter on the target has to be achieved For example, a larger beam diameter would be required in the hologon. This is ho This would destroy the advantage of the prism means between the logon fθ. However, the tangent Optimize performance by achieving things with radial hologons that cannot be achieved with shaped hologons. It is also part of the present invention to find a beam that is formed along the beam path so that the Department.

上記の特定実施例においては光源はコヒーレント(平行ビーム)であるけれども 、厳密な性能が要求されないような本発明の実施例においては、光源は必ずしも レーザダイオードのようなコヒーレントである必要はない、たとえば、狭帯域フ ィルタを通過させかつピンホールを通過して焦点を結ばせたタングステン光は、 この場合はぼ平行な光が生成されるので、使用可能であろう。Although in the particular embodiment described above the light source is a coherent (parallel beam) , in embodiments of the invention where rigorous performance is not required, the light source is not necessarily Doesn't have to be coherent like a laser diode, e.g. The tungsten light that passes through the filter and the pinhole is focused. In this case, nearly parallel light is generated, so it may be usable.

一工粟桓租■一 本発明による走査装置用の工業的利用の中には、たとえば写真フィルムのような 感光材料上への画像書込装置がある0画像は電子情報流れとして走査装置に供給 される。1手続補正書 昭和66年10月 4’HOne factory millet tax■One Among the industrial applications for scanning devices according to the invention are e.g. There is an image writing device on the photosensitive material.The image is supplied as an electronic information stream to the scanning device. be done. 1 procedural amendment October 1986 4’H

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.波長λを有する放射源と; 軸のまわりに回転するように取付けられかつピッチdを有する平行な格子線の少 なくとも1つのパターンを有する放射形ホロゴンと; 前記放射源からの放射を長円の断面形状を有するコリメート化ビームに形成しか つ前記ビームを所定の入射角でホロゴンに入射させ、ホロゴンへ入射したところ ではビームの長円断面形状の長軸はホロゴンの回転軸の半径方向を向くようにビ ームを入射させる手段と; 走査されるビームを受取るためのターゲット部と;およびターゲット部における スポットへビームの焦点合わせをするための、ホロゴンとターゲット部との間の レンズ手段と;からなる、選択された形状と方向とを有する放射スポットのほぼ 真っ直ぐな線の走査を提供するための走査装置において:ターゲット部における スポットが選択された形状と方向とを有するようにビームの断面形状を修正する ための、ホロゴンとレンズ手段との間のプリズム手段と;および放射線の波長お よびホロゴンの格子係数nλ/d(ここでnは格子次数)は、走査されるビーム 上にプリズム手段により与えられる湾曲傾向とほぼ等しくかつ反対方向の湾曲を 、ホロゴンとプリズム手段との間の走査されるビーム内に発生するように選択さ れ、これにより画像部における走査線はほぼ直線であることを特徴とする走査装 置。1. a radiation source having a wavelength λ; A small number of parallel grid lines mounted for rotation about an axis and having a pitch d a radial hologon having at least one pattern; The radiation from the radiation source is formed into a collimated beam having an oblong cross-sectional shape. The above beam is incident on the hologon at a predetermined angle of incidence, and when it is incident on the hologon, In this case, the long axis of the beam's oval cross-section is oriented in the radial direction of the hologon's rotation axis. means for injecting the beam; a target portion for receiving the scanned beam; and in the target portion; between the hologon and the target part to focus the beam on the spot. approximately a radiation spot having a selected shape and orientation, consisting of lens means; In a scanning device for providing straight line scanning: at the target section Modify the cross-sectional shape of the beam so that the spot has the selected shape and direction a prism means between the hologon and the lens means for; and the lattice coefficient nλ/d of the hologon (where n is the lattice order) is the scanned beam a curvature approximately equal to and opposite to the curvature tendency imparted by the prismatic means on the top; , selected to occur in the scanned beam between the hologon and the prism means. This enables a scanning device characterized in that the scanning line in the image area is almost straight. Place. 2.放射源はコヒーレント光を発生しレーザダイオードであることを特徴とする 請求の範囲第1項に記載の走査装置。2. The radiation source generates coherent light and is characterized by being a laser diode. A scanning device according to claim 1. 3.放射源は非コヒーレント光を発生し、放射源からの光線をほぼコヒーレント にするための手段が設けられることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の走査 装置。3. The radiation source produces incoherent light, and the radiation source produces nearly coherent light rays. Scanning according to claim 1, characterized in that means are provided for Device. 4.放射源からの光線をほぼコヒーレントにするための前記手段は、狭帯域フィ ルタと、ピンホールと、およびフィルタを通過させられた光線をピンホール上に 焦点合わせさせるための手段と、を含むことを特徴とする請求の範囲第3項に記 載の走査装置。4. Said means for making the light beam from the radiation source substantially coherent is a narrowband filter. the filter, the pinhole, and the rays passed through the filter onto the pinhole. and means for focusing. On-board scanning device. 5.前記放射源からの光線を、長円断面形状を有する平行ビームに形成させるた めの前記手段は、コリメート化レンズを含むことを特徴とする請求の範囲第1項 、第2項、第3項または第4項に記載の走査装置。5. The light beam from the radiation source is formed into a parallel beam having an elliptical cross-section. Claim 1, wherein said means for collimating comprises a collimating lens. , the scanning device according to item 2, item 3, or item 4. 6.前記放射源からの光線を、長円断面形状を有する平行ビームに形成させるた めの前記手段は、アナモルフィック系を含むことを特徴とする請求の範囲第1項 、第2項、第3項または第4項に記載の走査装置。6. The light beam from the radiation source is formed into a parallel beam having an elliptical cross-section. Claim 1, characterized in that the means for , the scanning device according to item 2, item 3, or item 4. 7.前記アナモルフィック系はプリズム手段を含むことを特徴とする請求の範囲 第6項に記載の走査装置。7. Claims characterized in that said anamorphic system includes prismatic means. Scanning device according to clause 6. 8.前記アナモルフィック系内に含められる前記プリズム手段は、出力ビームが 入力ビームに平行でかつ出力ビームは所定の長円断面形状を有するように配置さ れた2枚のプリズムを含むことを特徴とする請求の範囲第7項に記載の走査装置 。8. The prism means included within the anamorphic system is such that the output beam The beam is parallel to the input beam and the output beam has a predetermined oval cross-sectional shape. 8. The scanning device according to claim 7, characterized in that the scanning device includes two prisms. . 9.ホロゴンへ入射するビーム角度とホロゴンにより回折されるビーム角度とは 等しいことを特徴とする請求の範囲第1項、第2項、第3項または第4項に記載 の走査装置。9. What is the beam angle incident on the hologon and the beam angle diffracted by the hologon? According to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that they are equal. scanning device. 10.ホロゴンと前記レンズ手段との間の前記プリズム手段は、ビームがプリズ ム内を順次に通過するように配置された2枚のプリズムを含むことを特徴とする 請求の範囲第1項、第2項、第3項または第4項に記載の走査装置。10. The prism means between the hologon and the lens means is arranged so that the beam is prismed. The prism is characterized by comprising two prisms arranged so as to pass through the prism sequentially. A scanning device according to claim 1, 2, 3, or 4. 11.コヒーレント光の光源は830nmの波長で放射すること;ホロゴンの各 ファセット内の格子線の本数は、1mm当り2162本であること; ホロゴンにおける入射角と回折角とは等しいこと;ビームがそれぞれのプリズム にはいる位置の第1の面と、ビームがプリズムから出る位置の第2の面とを有す る、前記ビームが通過するところの前記2枚のプリズムの各々において、各々の 前記第1の面が入射ビームに対して59°14′の角度に配置されたときに、ビ ームは、ホロゴンの回転軸とホロゴン上へのビームの入射点とを含む平面内に成 分を有することなくビームはホロゴンから出力されること;および前記第1およ び第2のプリズムの頂角は30°であること;を特徴とする請求の範囲第10項 に記載の走査装置。11. The coherent light source shall emit at a wavelength of 830 nm; each hologon The number of grid lines within a facet shall be 2162 lines per 1 mm; The angle of incidence and angle of diffraction at the hologon are equal; the beam is a first surface at a position where the beam enters the prism, and a second surface at a position where the beam exits the prism. In each of the two prisms through which the beam passes, each When the first surface is placed at an angle of 59°14' to the incident beam, The beam is formed in a plane that includes the axis of rotation of the hologon and the point of incidence of the beam on the hologon. the beam is output from the hologon without having a component; and and the apex angle of the second prism is 30°. The scanning device described in .
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