JPH0820619B2 - 走査光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は走査光学系に係り、特に主走査方向及び副走
査方向に偏光した光ビームによって文字等の情報を記録
材料に記録する光ビーム記録装置に好適な走査光学系に
関する。

［従来の技術］ 光ビームによって文字等の情報を記録材料に記憶させ
る装置や、光ビームをサンプル上に照射して小さな像を
拡大して見る顕微鏡等では、光ビームを記録材料へ照射
したり、サンプル上照射したりする際に、光ビームによ
って記録材料上やサンプル上を走査する走査光学系が使
用されている。

例えば、レーザビームを光源として用いたレーザ走査
顕微鏡では第３図に示されるように、光源であるレーザ
ー10から射出されたレーザービーム12がビームエクスパ
ンダ14を介して回転多面鏡（ポリゴンミラー）16へ入射
される。このポリゴンミラー16の第３図矢印Ａ方向への
高速回転によって主走査が行われる。ポリゴンミラー16
へ入射されたレーザービーム12はポリゴンミラー16で反
射されて偏向される。偏向されたレーザービーム12は、
集光レンズ系18を介して反射ミラー20へ入射され反射さ
れる。この集光レンズ系18は、ポリゴンミラー16により
偏向された走査ビームを再度ガルバノミラー上に集める
働きをし、一般にｆθレンズと呼ばれるレンズを２本対
向して並べた光学系が用いられる。反射ミラー20で反射
されたレーザービーム12はガルバノメータスキヤンミラ
ー22へ入射される。このガルバノメータスキヤンミラー
22は第３図矢印Ｂ方向へ等速円運動で往復動し副走査を
行うようになっている。ガルバノメータスキヤンミラー
22で反射されたルーザービーム12はｆθレンズを含む光
学系24を介してビームスプリツター26へ入射される。こ
のｆθレンズを含む光学系24はガルバノメータスキヤン
ミラー22の移動により生じた歪曲収差を補正するための
ものである。ビームスブリツター26を透過したレーザー
ビーム12は接眼レンズ28、対物レンズ30を介してサンプ
ル32上へ照射される。

またサンプル32から反射した反射光は対物レンズ30、
接眼レンズ28を介して再びビームスプリツター26へ入射
される。このビームスプリツター26によって反射光の一
部は反射され、集光レンズ34を介してフオトデイテクタ
ー36へ入射される。

フオトデイテクター36へ入射された反射光に応じてフ
オトデイテクター36は信号を出力する。この出力信号に
基づいて図示しないスクリーン上へサンプル32の拡大像
が写し出されるようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のように主走査光学系と副走査光
学系とを備えた装置では主走査及び副走査によって生じ
るレーザビームの歪曲収差を補正するｆθレンズを主走
査用と副走査用に夫々用いなければならないばかりでな
く、副走査系の反射鏡に集光するためのｆθレンズを配
する必要があり、合計３本のｆθレンズを用することと
なる。このためこれら走査用の光学系の構造が複雑にな
るという問題がある。

本発明は上記事実を考慮し、簡単な構造の光学系で主
走査及び副走査を行うことができる走査光学系を得るこ
とが目的である。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明では、光ビームを照射
する移動可能な光源と、前記光源から照射される光ビー
ムを主走査方向に偏向させる主走査偏向手段を備えた主
走査光学系と、前記主走査手段によって偏向される光ビ
ームがさらに副走査方向へ偏向されるように前記光源の
みを移動させる光源移動手段と、を含んでいる。

［作用］ 本発明によれば、光源から照射した光ビームを主走査
光学系の主走査手段によって主走査方向に偏光する。ま
た、本発明では、光源を光源移動手段によって移動させ
て光ビームを射出することにより、主走査手段が主走査
方向に偏向した光ビームが副走査方向へ偏向されるよう
にしている。

従って、主走査光学系から射出される光ビームは、主
走査方向及び副走査方向へ偏向されて走査されながら射
出される。これによって、例えば、主走査光学系に照射
される光ビーム又は主走査光学系で偏光された光ビーム
を集光すればよく、複数の光学系を用いて光ビームを集
光させる必要がなく、単一の光学系で光ビームの集光が
できるため、走査光学系の構造が簡単となる。また、光
ビームの主走査方向への偏向は主走査手段によって行
い、光ビームの副走査方向への偏向は主走査方向への偏
向とは別に光源移動手段による光源の移動によって行う
ため、光ビームの高精度の偏向走査が可能となる。

［発明の実施例］ 第１図には本発明に係る走査光学系が適用された光ビ
ーム記録装置38の実施例が示されている。第１図には光
ビーム記録装置38の走査光学系と制御系の概略構成図が
示されている。第１図において矢印の付された実線は電
気信号の流れを示し、二点鎖線及び一点鎖線は光ビーム
の光路を示す。

この光学系にはオン、オフ制御によってレーザビーム
を発生する光源である半導体レーザ40が備えられてい
る。この半導体レーザ40のレーザビーム射出側には半導
体レーザ40から射出された拡散レーザビームを平行光線
束にするコリメータレンズ42が配置されており、半導体
レーザ40と共に、円筒状のハウジング44内へ収容固定さ
れている。このハウジング44は副走査方向（図示矢印Ｄ
方向）へ移動可能となっており、半導体レーザ40をコリ
メータレンズと共に副走査方向（図示矢印Ｄ方向）へ等
速で移動するようになっている。

コリメータレンズ42の射出側には走査光学系を構成す
る回転多面鏡46が配置されている。この回転多面鏡46は
外周に複数の鏡面46Aが形成された偏向手段であり、こ
の鏡面46Aへ入射されるレーザビームを集束光学手段と
してのｆθレンズ48へ反射させるようになっている。

またこの回転多面鏡46は回転軸46Bを中心に矢印Ｃ方
向へ一定の角速度で回転するようになっており、この回
転によってコリメータレンズ42から射出されたレーザビ
ームを主走査方向に偏向するようになっている。

ｆθレンズ48は記録材料50上へレーザビームを集束さ
せるための集束光学手段であり、回転多面鏡46の等速円
運動によって走査されるレーザビームを等速直線運動の
走査に変換して、記録材料50上に走査させるために必要
な歪曲収差が与えられている。

ｆθレンズ48の集点位置に記録材料50が配置されてい
る。ｆθレンズ48と記録材料50との間にはビームスプリ
ツタ51が配置されており、ｆθレンズ48によって収束さ
れたレーザビームはその一部が反射され、他は透過して
記録材料50上へ照射されるようになっている。この場合
レーザビームが低出力すなわち半導体レーザ40がオフ状
態に制御されて発光されているときには記録材料50は感
光することはなく、レーザビームが高出力すなわち半導
体レーザ40がオン状態に制御されて発光されているとき
には記録材料50は感光するようになっている。

ビームスプリツタ51の反射側には、リニアエンコーダ
53が配置されている。このリニアエンコーダ53は、レー
ザビームが通過できる縦長い透明部と通過できない不透
明部とが一定の間隔で交互に多数縞状に配置された平面
板である。

またリニアエンコーダ53の射出側には集束レンズ55及
び光検出器57が配置されている。このリニアエンコーダ
53上を走査したレーザビームはリニアエンコーダ53の透
明部では通過し不透明部では通過しないので、リニアエ
ンコーダ53を通過したレーザビームを集束レンズ55によ
って光検出器57へ入射させると、光検出器57はリニアエ
ンコーダ53の透明部をレーザビームが通過する時に対応
してこれを検知し光電パルス信号を出力できるようにな
っている。

ここで本発明の光ビーム記録装置38に使用可能な記録
材料50としては、銀塩写真フイルム、帯電によって情報
を記録する電子写真フイルムおよびヒートモード記録材
料がある。ここでヒートモード記録材料は、金属薄膜の
ようにレーザ等の高密度エネルギーによって融解、蒸
発、凝集などの熱的変形を生ずる物質を記録層として用
いたものであり、素材としては金属単位あるいは複数の
金属の重層、混合または合金が望ましいが、染料や顔料
あるいは合成樹脂等を用いるようにしてもよい。さらに
記録層にはヒートモード記録の感度を上げるための物質
が含まれていてもよく、あるいは感度を高めるための層
が別に存在してもよく、保護層等を設けるようにしても
よい。このようなヒートモード記録材料は、公知の方
法、例えば蒸着、電気メツキ、無電解メツキ、スパツタ
リング、イオンプレーテイング等によって記録層を形成
して作成することができる。一般にヒートモード記録材
料は、しきい値効果が大きく、しきい値以下のエネルギ
ーでは記録できないが、しきい値を少しでも越えるエネ
ルギーによっては完全に記録されるものである。このよ
うなヒートモード記録材料は、ガラスかPETの如き公知
の支持体に例えば、インジウムやビスマスのような低融
点の金属を蒸着して記録層を形成し、この記録層の上に
保護層を形成することにより構成される。そして、この
ように構成されたヒートモード記録材料に、集束レンズ
55によって微小光点に集束された光ビームを照射する
と、光レーザの強度がしきい値以上である場合に記録層
が熱的変形をして照射部分の金属がなくなり透明になっ
て記録されるようになっている。

次に光ビーム記録装置の制御系について説明する。こ
の制御系はｆθレンズ48と記録材料50との間へ配置され
たビームスプリツタ51によって反射され、リニアエンコ
ーダ53、集束レンズ55を介して入射されるレーザビーム
を検出する光検出器57を備えている。この光検出器52は
ｆθレンズ48から記録材料50へ射出されるレーザビーム
の一部を検出するようになっている。この光検出器57は
同期信号発生器54と接続されており、光検出器57の低出
力のレーザビームすなわち半導体レーザ40がオフ状態に
制御されて発光しているレーザビームの検出に基づい
て、同期信号を発生するようになっている。同期信号発
生器54は文字情報をドツト信号に変換する印字ドライバ
56に接続されている。印字ドライバ56は、印字ドライバ
56から出力されるドツト信号に応じて半導体レーザ40を
オン、オフ制御する半導体レーザドライバ58に接続さ
れ、半導体レーザドライバ58は半導体レーザ40に接続さ
れている。またこの制御系はマイクロコンピユータで構
成される制御回路60を備えており、この制御回路60は回
転多面鏡スキヤナドライバ62を介して回転多面鏡駆動部
64と接続されていると共にオートフオーカス機構66を介
してｆθレンズ48に接続されている。またこの制御回路
60はハウジング44を副走査方向へ駆動するハウジング駆
動機構68へ副走査ドライバ70を介して接続されている。

次に本実施例の作用について説明する。

制御回路60の半導体レーザドライバ58によって半導体
レーザ40からレーザビームが照射されていれば、コリメ
ータレンズ42を介して回転多面鏡46へ平行光線束が照射
される。回転多面鏡46の鏡面46Aによって反射された平
行光線はｆθレンズ48を介して記録材料50へ照射され
る。この場合、照射されるレーザビームは低出力であり
記録材料50を感光させることはない。

記録材料50へ照射されるレーザビームの一部はビーム
スプリツタによって反射され、ｆθレンズ48と記録材料
50との間に配置された光検出器57がこのレーザビームを
受光すると光検出器57の信号（第３図（Ａ））に基づい
て、同期信号発生器54から第３図（Ｂ）に示すパルス列
から成る同期信号を出力する。この同期信号は印字ドラ
イバ56へ入力される。印字ドライバ56には、図示しない
コンピユータ等から文字情報が入力されておりこの印字
ドライバ56は文字情報を１走査当りのドツトに変換し、
この変換されたドツトと上記同期信号に基づいて第３図
（Ｃ）に示すドツト信号を形成して出力する。このドツ
ト信号のハイレベル部分は文字の一部に対応している。
ドツト信号は半導体レーザドライバ58を介して半導体レ
ーザ40に供給され、この半導体レーザ40をオン、オフす
なわち低出力と高出力を切換えて制御する。従って、ド
ツト信号がハイレベルのときは半導体レーザ40から高出
力のレーザビームが記録材料上へ照射される。これによ
り記録材料が感光される。同期信号発生器54から発生さ
れた同期信号は制御回路60にも入力されており、この同
期信号に基づいて制御回路60は主走査の開始時点から副
走査ドライバ70を介してハワジング駆動機構68を駆動さ
せ半導体レーザ40を移動させて副走査を行う。この場合
半導体レーザ40は等速で駆動される。

以上説明したように本実施例によれば、半導体レーザ
40及びコリメータレンズ42を副走査方向すなわち回転多
面鏡46の回転軸46Bを中心として矢印Ｄ方向へ回転させ
て副走査を行っており、主走査用のｆθレンズで副走査
を行うことができるので、光学系の構造が簡単になる。

また、半導体レーザ40及びコリメータレンズ42を移動
することにより副走査を行うので、副走査を行うための
例えばガルバノメーター等を用いることがないので光学
系の構造が簡単になる。

なお本実施例では、主走査用光ビーム偏向手段として
回転多面鏡を用いたが、振動鏡を使用して主走査を行っ
ても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明では、光源から照射される
光ビームが副走査方向へ偏光されるように光源を移動さ
せているので、単一の光学系で光ビームを集光すること
ができ、簡単な構造で光ビームの主走査及び副走査を行
うことができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る走査光学系が適用された光ビーム
記録装置の実施例を示し走査光学系の概略構成図、第２
図は走査光学系の制御系の各部の波形を示す線図、第３
図はレーザビームを用いた走査顕微鏡の従来の走査光学
系を示す概略構成図である。 38……光ビーム記録装置、 40……半導体レーザ、 46……回転多面鏡、 50……記録材料、 68……ハウジング駆動機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ビームを照射する移動可能な光源と、前
   記光源から照射される光ビームを主走査方向に偏向させ
   る主走査偏向手段を備えた主走査光学系と、前記主走査
   手段によって偏向される光ビームがさらに副走査方向へ
   偏向されるように前記光源のみを移動させる光源移動手
   段と、を含む走査光学系。