JPH0459621B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 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、被走査面に投射される走査用光
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走査工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
ノミラーという）回転平面ミラー（以下、モノゴ
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。 ガルバノミラーあるいはモノゴンミラーは、ポ
リゴンミラーに比して、ウオツブル（wobble）、
すなわち反射面の倒れ誤差に基づく走査線のピツ
チムラが少ないという利点があるが、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
ルバノミラーあるいはモノゴンミラーは、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「Electronics」（1985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、fθ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θ（radian）に比例する特性のレンズ、
ftanθレンズ、すなわち偏向角度θの正接（tan）
に比例する特性のレンズ、あるいはsin^-1θレン
ズ、すなわち正弦振動をするガルバノミラーによ
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sin^-1θ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。 したがつて、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。したがつて、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
実現するためには、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、ftanθレンズあるいはsin^-1θ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、fsinθ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、偏向走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fsinθ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、ガルバノミラーを使用した光ビー
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l₁が入射し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の揺動にともなつて、被走査
面３に沿つて走行する。 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fθ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l₁が落射する点と、光軸との距離
を「y′」とするとy′＝fθである特性を有する。 かかるfθレンズでは、以下に説明するように、
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fsinθレン
ズの説明に、共通して使用する。 ガルバノミラーはＸ軸回りに揺動し、走査レン
ズは、その光軸をＺ軸に一致させて配置する。 四辺形“ABCD”は、走査レンズの主平面の
一部を、また、四辺形“A'B′C′D′”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、（Ｏ）（Ａ）
（A′）（Ｄ）（D′）（Ｅ）（F′）（Ｈ）の各点は、
Ｙ
−Ｚ面、すなわち、偏向面上に位置している。 “HODE”は、Ｙ−Ｚ面内でガルバノミラーに
入射し、ミラー上の（Ｏ）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、点
（Ｏ）で反射し、点（Ｆ）に落射する第２光ビー
ムである。点（F′）は、点（Ｆ）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： θ 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： ｍ CD間の距離： ｎ A′F′間の距離： Ｍ FF′間の距離： Ｎ OA間の距離： ａ とすると、（α）（β）（γ）（θ）（ｍ）（ｎ）（Ｍ
）
（Ｎ）（ａ）の各量の間には、以下の関係が成立す
る。 tanα＝ｎ cosβ／ａ ……(1) tanβ＝ｍ／ａ ……(2) tanθ＝ｍ^２＋ｎ^２／――――／ａ ……(3) tanγ＝ｎ／ｍ ……(4) 走査レンズが「fθレンズ」である場合は、A′F
間の距離は、fθレンズの特性により括弧を付して
示す「fθ」である故、 Ｍ＝fθcosγ ……(5) Ｎ＝fθsinγ ……(6) (1)(2)両式よりｎ、ｍを求め、(3)(4)両式に代入し
て、 tanγ＝tanα／tanβ ……(8) 次表は、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。

【表】

【表】

【表】

【表】 すなわち、走査レンズとして一般的なfθ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−
N₀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、ftanθレンズあるい
はsin^-1θ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fsinθ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（θ）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、
「fsinθ」であるため、 Ｍ＝ｆ・sinθ・cosγ ……（11） Ｎ＝ｆ・sinθ・sinγ ……（12） これに(8)式を代入し、整理して、 故に、 一方、Ｙ−Ｚ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（F₀）に投射さ
れる。（F₀）の光軸からの距離（N₀）は、fsinθ
レンズの特性により、 N₀＝fsinα 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−N₀で求められる。 Ｎ−N₀＝ｆ・sinα−ｆ・sinα＝０ すなわち、光ビームの偏向点を被走査面との間
に、fsinθレンズを配置した走査光学系にあつて
は、光ビームが偏向面外から入射する場合であつ
ても、その走査軌跡に曲がりがなく、厳密に直線
とすることが理解される。 したがつて、走査レンズとしてfsinθ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fsinθ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)）の明細書に詳述しているので、
ここでは簡単に説明しておく。 基本的は、fsinθ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（ガルバノミラー等）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（ｌ）としたと
き、 ｌ≦0.18f なる条件を満足する光学系である。 上述条件を満足するfsinθレンズの１例を第１
８図Ａに示す。その他の例については、前記の特
許出願の明細書及び図面に詳述してある。 この例は、５枚構成レンズで、第１群レンズを
第１レンズ（L₁）及び第２レンズ（L₂）で、ま
た第２群レンズを第３レンズ（L₃）、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ｉ面
（ｉは１≦ｉ≦ｎなる整数）の曲率半径をri、第
ｉ面と第（ｉ＋１）面の中心間隔をdi、第ｉ面と
第（ｉ＋１）面の間の媒質の屈折率をniと表記す
る。 ただし、d₀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ni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f₁、第２群焦点距離をf₂、第１群と第２群の主
点間距離をｌと表記する。

【表】 同図Ｂは上記構成のfsinθレンズの球面収差を、
(C)は非点収差を示し、点線はメリデイオナル像面
を、実際はサジツタル像面を示す。 同図(D)は、 歪曲＝実像高−fsinθ／fsinθ×100％ で表わした歪曲を横軸に、画角θを縦軸にとつた
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］ 第１図は、本発明の第１実施例である、ビーム
スプリツ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、ハーフミラー１４
により２つの光路に分岐する。ハーフミラー１４
を透過する光ビームは、ミラー１５で反射して、
ビームスプリツタ１６に入射する。 ビームスプリツタ１６は、両面が平行な透光性
ブロツクで、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ツ
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ツタ１
６の外部へ射出され、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、AOM１７は、ビームスプリ
ツタ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、ハーフミラー１４で反射する光ビーム
は、ミラー１８で反射して、ビームスプリツタ１
９に入射し、２本に分岐して、AOM２０に入射
する。このAOM２０は、ビームスプリツタ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AOM１７と同様に、画
像信号に応じて、各光ビームを変調する。 次いで各光ビームは、ハーフミラー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AOM２０からの２本の光ビー
ムが、AOM１７からの３本の光ビームのピツチ
の中間部に整列されるように、ハーフミラー２１
やその他の部品の位置関係を配置しておく。な
お、ビームスプリツタと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２
３、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
ノミラー２７に入射する。なお、図面の複雑化を
避けるため、AOM２０からの２本の光ビーム
は、レンズ２２以下の図示を省略し、AOM１７
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てある。 ガルバノミラー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、fsinθ
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、ガルバノミラー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２９は、この主走査
周期と、複数個の光点による露光領域の巾とに対
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１
３との間に配置したハーフミラー３０により、タ
イミングパルス発生用の補助光ビームを分岐さ
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ー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
透光部とを所要ピツチで交互に配列したグレーテ
イングの背後に、光電素子を配置したもので、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、グレーテイ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、AOM１７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fθ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、ガルバノミラー２７により同時に偏向させ
て、被走査面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。 ［第２実施例］ 第２図は、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、
AOM４３に入射する。 AOM４３には、それ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、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、AOM４３に複数種の周波数の超音
波を印加する手段と、それ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，５６
ｂ，５６ｃは、それぞれ少しずつ周波数が異なる
超音波信号を発生する。各発振器の発生周波数
（fa）（fb）（fc）は、fa＝fb−△ｆ、fc＝fb＋△ｆ
なる関係が与えてある。 これらの超音波信号は、それぞれ対応する変調
回路５７ａ，５７ｂ，５７ｃに入力し、各変調回
路に印加される所要の画像信号（Ｓ）に基づい
て、ON−OFF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、AOM４３のトラナスデユーサ５９に印加さ
れる。これにより、AOM４３内には、超音波信
号の周波数成分に対応するピツチの疎密定常波が
形成される。 この状態で、AOM４３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（L₀）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（L₁）（L₂）（L₃）
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図に戻つて、レンズ４４は、AOM４３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（Q₁）に空中像を結像する。第２図では、各
光ビームの光路を、実線、点線、１点及び２点鎖
線により、区別して図示してある。 点線で示す０次元は、適宜のシヤツター４５に
より遮蔽し、３本の１次元ビームは、空中像
（Q₁）からさらに進行して、コリメータレンズ４
６に入射し、ガルバノミラー４７に投射される。 ガルバノミラー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、fsinθ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、ガルバノミラー４７の揺動にともなつて、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５７ａ〜５７
ｃ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（Q₁）における３
本の光ビームの間隔は、AOM４３における各光
ビームの偏向角度によつて定まり、かつ、AOM
４３における光ビームの偏向角度は、AOM４３
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５６ａ〜５６ｃの発生周波数を
適切に選択することにより、空中像（Q₁）にお
けるビームピツチ及びそれに基づく最終露光面４
９に記録される走査線ピツチを、任意の所望値に
設定することができる。 以下に、具体的な実施データの例を示す。 レンズ４４ ｆ＝20mm コリメートレンズ４６ ｆ＝800mm 走査レンズ４８ ｆ＝800mm ビーム径 AOM及びレンズ４４において
φ1.29mmコリメートレンズ４６及び 走査レンズ４８において φ51.6mm 最終露光面４９において φ12.5μｍ ビーム間隔 中間空中像（Q₁）において 12.5μｍ 最終露光面４９において 12.5μｍ AOMにおけるビーム間角度6.25×10^-4radian なお、この実施例においても、露光用ビームの
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、AOM４３の前段適所に設置
したハーフミラー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５１，５
２，５３，５４を介して、グレーテイングセンサ
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５７ａ〜５
７ｃへの画像信号の入力タイミングを制御するよ
うにしてある。 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、前記第１実施例と同様である。 ［第３実施例］ 第４図は、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備えて、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。 レーザ光源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７３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、それぞれ電気光学変
調器（electro optic modulator、以下、EOMと
いう）７５が付設され、これらのEOM７５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、ON−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「光集積回路」（西
原弘 他２名著、株式会社オーム社、昭和60年２
月25日発行）の第10・２節に記載されている。 第４図に戻つて、光IC素子６２内の各EOM７
５に制御信号Ｓを入力ることにより、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
ー６４に投射される。ガルバノミラー６４は、前
述の各実施例と同様で、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。 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、ガルバノミラー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EOM７５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ON−
OFF制御又は強度変調を行う。そのために、光
IC素子６２の前段に配置したハーフミラー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
ラー６４に投射し、走査レンズ６５及びミラー６
９を介して、グレーテイングセンサ７０の面に結
像させる。グレーテイングセンサ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、クレーテイングセンサ７０が出力す
るパルス信号と画像信号とに基いてEOM７５に
印加する制御信号を作成する手段の１実施例を示
すブロツク図である。 グレーテイングセンサ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回路
７６により所要の高周波数パルス信号に変換さ
れ、バツフアメモリ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、
バツフアメモリ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行に同期
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、製版用カラースキヤナ等
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を走行する際に、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EOM７５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ON−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、fsinθ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行軌跡
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
4421387号あるいは同第4462658号の明細書に記載
されている、複数本の光ビームが入射いて、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
ツチで列設した光フア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、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
ぞれ対応する光フアイバ８３の入射側端部に入射
し、光フアイバ８３の出射側へ導光される。 各光フアイバ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Q₁
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、空中像Q₂から、その焦
点距離だけ離れた位置に配置されたコリメートレ
ンズ８７により、平行光束となつてガルバノミラ
ー８８に投射される。 ガルバノミラー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、
fsinθ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、ガルバノミラー
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、光フアイバ８３に付設する集光光学
系８４として、小型のロツドレンズ９１を適用し
た実施例を示す。ロツドレンズは、屈折率が中心
軸から外周面に向かつ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「セルフオツク・
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。 光フアイバ８３の出射端に、ロツドレンズ９１
を装着して、光フアイバ８３の他端から光束を入
射させると、ロツドレンズの長さが充分に大きけ
れば、光束はロツ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、ロツドレンズ９１の
長さｌを蛇行周期の0.25倍に設定すると、入射側
が点火源である場合、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アイバ８
３の断面積に相当する大きさを有するため、ロツ
ドレンズ９１からは、やや先拡がりのほぼ平行な
光ビームが射出される。 ロツドレンズ９１は、直径が、たとえば十分の
数mm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Q₁から射出され
る複数本の光ビームを、ロツドレンズ９１の直径
に相当するビームピツ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ツチを、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。 ロツドレンズ 0.25ピツチ 直径0.5mm ビームコンデンサ レンズ８５ ｆ＝800mm レンズ８６ ｆ＝20mm コリメータレンズ８７ ｆ＝800mm 走査レンズ８９ ｆ＝800mm 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 φ51.6mm 走査レンズ８９にて φ51.6mm 露光面９０にて φ12.5μｍ 光ビームピツチ 位置Q₁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ツチが、ともに12.5μｍ
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、光フアイバ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
フアイバ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、ほぼ平行な光ビー
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れた光束を射出
し、対応する光フアイバ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
岐させて使用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
ラー９４，９５及び１個のミラー９６により３本
の光路に分岐し、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（AOM）９７により変調し、集光レン
ズ９８を介して、対応する光フアイバ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、
各光フアイバ８３の光入射側は、AOM９７等の
大きさに適合する間隔で配置し、一方、出射側
は、所要の微小ピツチで配列することが可能であ
り、また、各AOM９７を所要の画像信号に基い
て駆動し、個々の光ビームをそれぞれ独立に変調
して、所望の複製画像を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fsinθ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、ガルバノミラー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、AOM１０４内に
に第１中間像１０５を結像する。レンズ１０２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ー１０６が配置
してある。 AOM１０４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、その光軸Ｌに平行にされ、第２中間像１０８
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、
ガルバノミラー１１５に入射する。ガルバノミラ
ーは、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、fsinθ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
ノミラー１１５の揺動にともなつて走行する。 一方、ハーフミラー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１１８で
反射して、露光用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ー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
ーテイングセンサ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。 ガルバノミラー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１１０に入射する光ビームの、光軸からの
離間量によつて決まり、かつ、レンズ１１０に入
射する光ビームの位置は、AOM１０４における
光ビームの偏向角度によつて決まることは、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、AOM１０４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つた方向）の結像位置
を、制御することができる。 一般的な単一ビーム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
査線の方向に沿つて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、AOM１０
４に印加する偏向制御信号により、ガルバノミラ
ー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
ミラーの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実施例にあつても、走査レンズ１１６
としてfsinθ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、前述第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ツクア
ツ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、画像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
ガルバノミラーを使用するものとして説明した
が、ポリゴンミラー、モノゴ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、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ツブルが小さ
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ーあるいはモノゴ
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、ケースによつては、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各図は光ビームの
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fsinθレンズの１例である。 １，２７，４７，６４，８８，１１５……ガル
バノミラー、２，２８，４８，６５，８９，１１
６……走査レンズ、３，２９，４９，６６，９
０，１１９……被走査面、１１，４１，６１，９
３，１０１……レーザ光源、１６，１９……ビー
ムスプリツタ、１７，２０，４３，９７，１０４
……AOM、３４，５５，７０，１２０……グレ
ーテイングセンサ、５６ａ〜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
アイバ、８４……集束光学系、９１……ロツドレ
ンズ。

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（sin）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、主走査方向の偏向時期よりも高い偏向周期を
   もつ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
   ツ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アイバに並列
   入射させ、各光フア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
   る光フアイバに光源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アイバに
   入射させることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ０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。