JPH0672982B2 - レーザー光走査装置 - Google Patents

レーザー光走査装置

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JPH0672982B2
JPH0672982B2 JP63001788A JP178888A JPH0672982B2 JP H0672982 B2 JPH0672982 B2 JP H0672982B2 JP 63001788 A JP63001788 A JP 63001788A JP 178888 A JP178888 A JP 178888A JP H0672982 B2 JPH0672982 B2 JP H0672982B2
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、レーザー光走査装置に関し、より詳細には、
高精度の光線位置決めをする構成部品を使って作動する
レーザープロッター、もしくは、レーザースキャナーに
関する。
(技術的背景) 現代のカラーグラフィク技術を利用するような高度なも
のに応用してレーザー光走査装置を使用することは、文
献(例えば、ベステンハイマーによる1976年発行の応用
写真工学ジャーナル第2巻)にて記されているように、
レーザーにて生じたドットを隣接するドットに対して正
確に位置決めすることに係る。上記の応用において、そ
の性能を改善するための装置が、当方既出の1986年10月
7日付イスラエル特許出願第80242号の主題となってき
た。
上記への応答で必要とされる正確な位置決めを達成する
上での主たる問題の1つは、レーザー光の光路に空気層
が形成され、当該空気層間の熱もしくは、圧力変動によ
り屈折率がさまざまになることである。この層状化現像
は、時間の経過につれてゆっくりと変化して、その結
果、当該空気層を通過するレーザー光がさまざまに屈曲
して、複数の微妙に異なる光源より発光されてように見
える。集束レンズを用いてかかる光線を集束しようとし
ても、集束スポットは、ぼけてしまい、空気層の波動に
より時間の経過につれて変化してしまう。
レーザー光が通過する空気層における変動の根拠として
は、これまで、光路の構成があげられてきた。光路は、
一般に、装置と一体に形成された支持面上に構成される
から、当該支持面を通して熱が放散されて、空気と支持
面間に熱こう配が生ずる。空気がゆっくり流れると、空
気層の構成にわずかではあるが変化が生ずる。暑い日
に、アスファルト舗装された道路の路面上近くでこの現
象を見ることができる。空気層間の熱変動が、たとえ小
さくても、当該空気層により屈折率がさまざまになり、
レーザー光の長い路長にわたり、その影響が蓄積されて
いるのがわかる。
空気層における熱変動の好ましからざる影響は、光路中
でレーザー光の幅が最大となる領域で特に問題を生じ
る。レーザー光の波面が、均一の位相でなくなり、代わ
って、波形になって、波形光線が生じることになり、こ
れらのディストーションが時間につれて変化する。上記
の状況下では、1ミクロンの範囲内での光線の追跡が不
可能となる。故に、レーザー光の光路に存在する空気層
における変動によるディストーション源を排除すること
が好ましい。
(発明の目的) 本発明の主たる目的は、上記に説明した問題点を解決し
て、高度な応用において、集束必要条件を均一にするレ
ーザー光走査装置を提供することである。
(発明の構成) 本発明では、レーザー光走査装置、すなわち、光線強度
分布安定化装置が提供され、同装置は、その基本構成と
して、レーザー光の光路の一部分に隣接して設けられ
て、同光路をほぼ横切り、同光路の空気層の屈折率変動
を排除する強制空気流を発生するようにされた乱流発生
装置を具備してなることを特徴とする。
(発明の作用と効果) 好適な実施例では、乱流発生装置は、パンケーキ型の冷
却ファンであり、光路を横切って冷却空気流を強制的に
送くるように配置され、よって、空気層の混合がなされ
る。その結果、層状化と空気層間の熱変動が排除され
て、均一な屈折率がレーザー光に提供される。冷却ファ
ンは、レーザー光の幅が最大となる光路領域に隣接して
配置され、これにより、光線が通過する空気が最大限に
混合される効果が得られる。その結果、レーザー光の品
質が一段と向上して、その位置と焦点が重要となる応用
面に利用できるようになる。
光路に対する上記の冷却ファン装置は、アルゴン、ヘリ
ウムネオン等、いずれにより発光させられたレーザー光
に適用できる。冷却ファンから発し、光路を横切る空気
流の方向は、十分な乱流が生じ、集束、および、追跡動
作に関し、光線が均一に作用するなら、一方の側より他
方に向ってもよく、また、光路の複数側より光路を横切
ることも可能である。上記動作における光線の作用は、
光路を構成するさまざまな光学構成部分の位置に影響を
受けない。
本発明の特徴は、冷却ファンに複数の気流そらせ板が取
り付けられて、光路を横切る強制空気流の方向を変化さ
せることができることである。
本発明の別の特徴は、冷却ファンに可変速制御装置が設
けられて、必要とする乱流レベルを排除すべき既存の熱
変動レベルに合致することができることである。
別の実施例では、乱流発生装置が、光路を横切るように
指向される圧縮空気源として設れられる。
本発明の他の特徴は添付の図面と以下の説明により明か
らにされる。
(実施例) 以下、添付図面を参照して、実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。
第1図は、本発明の好適な実施例の一般的な光学図であ
る。レーザー発光源16より発光する走査光および参照光
12,14を発光かつ利用するための光路が配置された光学
テーブル10が設けられている。かかる光路については、
当方既出の1976年10月7日付のイスラエル特許出願第80
242号にてより詳細に説明がなされており、参考のため
に、それを本願中に組み入れてある。
手短に言えば、走査光および参照光12,14は、レーザー
発光源16よりの出力光線を分離してとり出す。走査光12
がフィルムを露出するので参照光14は、走査光12を追跡
するのに利用され、これは、光線位置検出器20により達
成される。参照光14の屈曲は、光線位置検出器20よりの
フィードバックが受信され、それに従ってディフレクタ
ー22により制御される。
屈曲された後は、走査光および参照光12,14は、結合さ
れて一体となり、残こされた光路の相当の部分にわた
り、ほぼ完全に空間的に重畳する。走査光および参照光
12,14は、光線拡張アセンブリー24に入るやいなや、拡
張され、ついで反射鏡26によって回転鏡28上へ反射され
る。熱安定化ファン29が拡張光12,14が通過する光路の
一部分30に隣接して設けられる。回転鏡28まで達した光
線は、そこで反射されて、弧の両端部に向けて当該ビー
ムの焦点距離を伸長するエフ−シータレンズ32を通して
照射され、よって弧のほとんどの部分が平らにされて一
本の直線にされる。これにより、フィルム18および走査
線全体に沿った光線位置検出器20上に光線の焦点がはっ
きり結ぶようになり、広角度のディストーションがほぼ
排除される。
エフ−シータレンズ32を通過すると、参照光14は、直接
光線位置検出器20上に照射され、一方、走査光12は、鏡
34からフィルム18上に反射される。このように、フィル
ム18上の走査光12の位置をつきとめるには、参照光を追
跡することが必要であり、また、それで十分である。つ
まり、位置に関する一切の必要な情報は、参照光14を追
跡することで供給され、また、参照光14位置が調整され
れば、走査光12に対しても同様に調整がくり返される。
走査光および参照光12,14の位置の不必要な変動が生じ
るには、多数の要因があり、その中に、光路の一部分30
に形成された空気層間の熱変動があり、光路の同部分で
は、当該光線の幅が最大となる。空気の屈折率は、温度
に関係するため、光線12,14が上記空気層を通過する際
には、レンズ32を用いて当該光線を集束する際にわかる
ことであるが、光線はさまざまに屈折する。この集束に
用いられるレンズの代表的な焦点距離は、500mmであ
る。第2図は、代表的な光線を集束する際の熱変動の影
響を表した概略説明図である。
第2図に示されているように、光路の一部分30にわたっ
て拡大する光線12のようなレーザー光の横断面領域34が
空気層36を通過する。同空気層は、その間に存在する熱
変動を示すために波線により表わされている。これらの
熱変動は、廃熱、すなわちレーザー発光源16それ自体よ
りの廃熱が散在することで生じ、レーザー発光源16のエ
ネルギー消費量は、1キロワットである。光学テーブル
等の装置面を通過する廃熱は、熱放散による問題を助長
し、環境温度を調整できないままに、装置が早期作動を
してしまうことが起こる。
空気層間の熱変動がたとえ小さくても、当該層での屈折
率は、さまざまでになり、光線12の長い路長にわたりそ
の影響が蓄積されることは、レンズ32により集束を行っ
た時に、波面の不均一な集束となって知覚できる。この
影響は、暑い日に、アスファルト舗装の道路面より立ち
昇る熱により生じる影響に類似しており、その場合、路
面近くの物体に焦点を合わせる際に、目が光路差を感じ
る。
空気層の熱変動による好ましからざる影響は、光路で光
線12の幅が最大となる部分において特に問題となる。光
線12の波面が均一の位相でなくなり、代わって波形にな
り、第2a図に示されているように、さまざまな光線強度
分布を有する波形光線40が生じ、その光線強度分布は、
熱変動自体が変動するに従い、時間と空間で変化する。
かかる状況下では、1ミクロンの範囲内での光線追跡が
不可能となる。
本発明の原理によれば、光路の一部分30に隣接して設け
られたファン29の形態をとる乱流発生装置により上記問
題点が排除される(第1図)。ファン29は、配置、作動
されると、矢印39の方向に光路を横切るように空気流を
強制的に送風して乱流を発生させる。矢印の方向は、第
3図に示されているように、光路に対し直交してよい。
強制空気流が十分な大きさになると、当該領域の空気中
に乱流セル42が任意に分布させられ、熱変動による空気
層の層状化が不可能となる。
第3図には、強制空気流が光線12の波面に与える効果が
図で表されており、この時点では、波面は、均一の位相
になっており、光の強度分布は時間と空間が変わっても
ほぼ不変である。従って、レンズ32が完全なレンズであ
った場合には、回折限界完全点46への光線12の集束は、
レンズ32の能力内になる。
光路の一部分30に対してファン29を正確に配置すること
は、十分な乱流が生じて、空気が十分に混合され、か
つ、平均した屈折率が光線12に提供されるならば、重要
ではない。従って、ファン29の配置は、光線の幅が最大
にまで拡張された光路部分30を横切るように空気流を強
制送風できる位置にするのが好ましい。加えて、ファン
29に複数の気流そらせ板が取りつけられて、強制空気流
が光路を横切るようにその方向を変化させることができ
る。
好適な実施例では、ファン29は、パンケーキ型の冷却フ
ァンであり、例えばロトロン社(米国)により製造さ
れ、30CFMに定格されたスプライトモデルSL12A5の商標
名で販売されているようなファンである。
光路の一部分30の代表的な長さは、光線の横断面領域の
全幅が25mmの場合には、30cmである。しかしながら、こ
れらの値は、応用が異なれば変化し、十分にカバーする
ためには、光線の長さおよび幅の重要性は、空気流量の
大きさと比較した、光線が通過する領域の大きさに関係
する。特異な場合の必要空気流に応じるために、ファン
には、可変速制御装置に取りつけられる。
別な実施例では、乱流発生装置が、上記に説明したよう
に、光路を横切るように指向される圧縮空気源の形態を
とって設けられる。
以上、本発明の原理を一つの実施例を参照して説明して
きたが、上記説明は例としてなされたものであって本願
の特許請求の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の好適な実施例による走査光および参
照光を発光かつ利用するための光路を示す一般的な光学
図の説明図であり、 第2図は、第1図の光路の一部分にわたる空気層中の熱
変動の略説明図であり、 第2a図は、第1図および第2図の集束された走査光およ
び参照光への熱変動の影響を図に表したものであり、 第3図は、第2図の熱変動を排除するための強制空気流
装置の略説明図であり、 第3a図は、第3図の空気流装置の効果を図に表したもの
である。 29……乱流発生装置、 30……レーザー光の光路の一部分、 36……空気層、 39……強制空気流。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−87124(JP,A) 特開 昭61−98319(JP,A) 特開 昭59−142520(JP,A) 実開 昭61−94812(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の構成要素を具備してなることを特徴
    とするレーザー光走査装置:出力光線を供給するレーザ
    ー発光源;上記出力光線を走査光と参照光に分離するた
    めの光線スプリッター;上記走査光及び上記参照光を拡
    張する光線拡張アセンブリー;上記走査光をフィルム面
    上に反射するとともに上記参照光を光線位置検出器に反
    射するための反射鏡;上記走査光及び参照光に対する上
    記光線拡張アセンブリーと上記反射鏡との間の光路沿い
    の光線強度分布の変動を除去する手段として設けられ、
    上記走査光及び参照光が少なくとも部分的に重なり合う
    とともに所定の光線強度分布を有する状況下で上記光線
    拡張アセンブリーと上記反射鏡との間の光路に沿って、
    上記走査光及び参照光の上記光線拡張アセンブリーと反
    射鏡との間の光路の一部分に隣接して配置され、該光線
    拡張アセンブリーと反射鏡との間の光路の一部分に事実
    上直交して配置したファンによって構成され、該ファン
    が該光路における空気層の屈折率変動を解消する空気流
    のかく乱をなして上記光路に沿った上記光線強度分布の
    変動を除去するようにした乱流発生装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の装置におい
    て、上記光路部分は上記レーザー光の幅が最大となる領
    域から成ることを特徴とする上記レーザー光走査装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項に記載の装置におい
    て、上記光線強度分布は時間と空間が変わってもほぼ不
    変であることを特徴とする上記レーザー光走査装置。
JP63001788A 1987-01-07 1988-01-07 レーザー光走査装置 Expired - Lifetime JPH0672982B2 (ja)

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IL81190A IL81190A (en) 1987-01-07 1987-01-07 Device for stabilization of beam intensity distribution in laser scanners
IL81190 1987-01-07

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JPS63213813A JPS63213813A (ja) 1988-09-06
JPH0672982B2 true JPH0672982B2 (ja) 1994-09-14

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EP (1) EP0277081B1 (ja)
JP (1) JPH0672982B2 (ja)
AT (1) ATE80744T1 (ja)
CA (1) CA1301501C (ja)
DE (1) DE3874556T2 (ja)
ES (1) ES2034350T3 (ja)
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