JPH08510550A - 光学走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数の読取ヘッド（Ｌ、Ｌ′）は回転する支持体（Ｄ）に取付けられ、光源（ＬＡ）は、支持体の軸と同一線形的な軸（Ａ）の周りをその回転速度の半分で回転する光ビーム切換手段（Ｈ）を通して光を送り、それによって、読取ヘッドは、読取られるべき像保持対象に対して線形平行移動する支持体の各回転の所与の部分にわたって順次連続して動作するようにされる、光学的走査装置が開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称：光学走査装置 発明の分野 この発明は一般的に光学走査装置に関連し、より特定的には蛍光体像記憶プレ ート走査において第２にゲルの光学走査に関連する。しかしながら、この発明は 、電子または写真目的の資料の走査顕微鏡法と、光学走査への一般的な適用をさ らに有する。発明の背景 多くのタイプの走査装置においては、レンズまたは他の光透過装置は、対象の 近くに置かれ、通常はラスタ態様でその表面上を移動される。ここでは読取ヘッ ドと呼ばれるこの装置は、試料の上に小さいスポットを形成するために光線を集 中させ、スポットの領域において試料から発されるまたは反射される放射を受取 るという両方の作用をする。読取ヘッドを対象の近くに置く目的は、試料により 発される放射を受ける立体角を増大させ（したがって検出の感度を増大させ）、 入射照明の焦点を合わせられたスポットの解像度を改善し、好適な他の光学装置 が存在すると仮定した上で共焦光学器械の効率性を増大させるためである。 走査を行なうためには、読取ヘッドが対象の上を移動されるか、もしくはその 逆か、またはそのような動きの組合せが用いられなければならない。したがって 、アメミヤ（Amemiya）は、「フィジクス・リサーチ Ａ ２６６（Physics Res earch A 266）」（１９８８）の６４５〜６ ５３頁で、対象つまり可撓性蛍光体像プレートがドラムに包まれる構成を記載し ている。ドラムは次いで回転させられて、読取ヘッドは線形態様で回転軸に平行 に移動される。異なる装置はエムエイシイ・カンパニー（MAC Company）（日本 ）およびマーリサーチ（Marresearch）（ドイツ）により製造され、この装置に おいては、平面的な蛍光体像プレートがその表面に垂直な軸の周りを回転させら れながら、読取ヘッドがその表面上を回転の中心の方向に向かって移動されて、 渦巻き状の走査を行なう。これらの構成は、対象が走査されるために包まれるか または回転させられなければならないため、いずれも十分なものではない。特に 、蛍光体像プレートの場合には、プレート（つまり対象）が走査中は静止状態で いることが望ましい。ブレアリー（Brearley）は、特許明細書ＧＢ ２１５２６ ９７Ａで、読取ヘッドを線形移動させることによってこのことがなされ得る可能 性があるかもしれない方法を記載している。しかしながら、ブレアリーの装置は 、フレーム走査を生じさせるために対象を移動させる必要がさらにあり、入射放 射を読取ヘッドに伝える特別な手段を全く設けない。ブレアリーの装置において は、光は、読取ヘッドの全移動領域が入射放射で万遍なく覆われるようにするこ とによって伝えられ、その結果、この放射はほんのわずかな部分しか対象に透過 されない。 この発明は、対象を静止させた状態で走査を行ない、光 学的に効率的な態様で読取ヘッドに入射ビームを向けることによって、上述の２ つの問題を克服することを目的とする。発明 この発明に従うと、回転軸を有する支持体と、支持体がその軸の周りを一様な 角速度で回転させられるとその支持体とともに回転するようその支持体に取付け られる複数の読取ヘッドと、少なくとも１つの光源と、一様な角速度での回転に おいてさらに可動であり、連続する読取ヘッドが支持体の各回転の少なくとも所 与の部分にわたって順に動作するように読取ヘッド間において光源からのビーム を切換えるための光ビーム切換手段とを含む光学走査装置が提供され、それによ って、アセンブリの少なくとも読取ヘッド支持体がそれに対して線形平行移動す る対象は読取ヘッドによって読まれ得る。 好ましくは、対象から戻ってくるビームは光ビーム切換手段を逆方向に通過し て固定検出器に送られる。 対象は、平面または部分的に円筒形である、蛍光体像記憶要素のような像保持 要素であってもよい。前者の例においては走査経路は円形であり、後者の例にお いては走査経路は部分円筒の軸に垂直な面にある。したがって、少なくとも読取 ヘッド支持体、およびさらにはアセンブリの他のパーツもおそらく、像記憶プレ ートの面に平行な面で、または像記憶部分円筒の軸に平行な方向に、さらに線形 平行 移動される。 好ましい構成においては、ビーム切換手段から射出される単数または複数のビ ームは前記ビーム切換手段の回転速度の２倍で回転するように、ビーム切換手段 は光源または各光源からのビームの光学的反転を生ずる光学アセンブリである。 ゆえに、最も好ましくは、ビーム切換手段の回転速度は、読取ヘッドを支持する 支持体の回転速度の半分である。 ビームを反転させるビーム切換手段の１つの実施例は、回転軸の周囲に角を形 成するように間隔をおいて設けられる複数の単反射リフレクタと、プリズムのよ うな、同じく回転軸の周囲に角を形成するように間隔をおいて設けられる対応す る複数の複反射リフレクタとを含み、その構成は、ビームが単反射リフレクタと 複反射リフレクタとの間の通過において回転軸と交差するようにされる。ビーム 反転を生じさせるために、ビーム切換手段において生ずる反射の総数は、奇数で あることが要求され、好ましくは３つの反射に制限される。 ビーム切換手段でのビーム入射軸は好ましくは回転軸に平行でありかつそれか ら所与の距離だけ間隔を取られ、ビーム射出軸は好ましくは光軸に平行でありか つそれから同じ所与の距離の分だけ間隔を取られ、ビーム入射軸およびビーム射 出軸は回転軸の正反対に対向する側にある。 好ましい読取ヘッド支持体は、複数の読取ヘッドが円板 の回転軸の周りにおいてその外周にまたはその近くに間隔をおいて設けられる円 板である。プリズムのようなリフレクタは、好ましい構成においては支持円板と 同軸上に取付けられるが前記支持円板の回転速度の半分で回転するビーム切換手 段から射出する単数または複数のビームを連続する読取ヘッドに伝達するために 好ましくは用いられる。 上述の発明は走査ヘッドが滑らかな連続回転で移動されるのを可能にして、機 械的ラスタ走査の速度に限界を設定する加速および減速の問題を回避する。記載 されるこの発明の最も重要な特徴は、光が読取ヘッドへおよび読取ヘッドから透 過される手段であり、それによって、光学装置による複数のヘッド間での切換え が可能にされ、唯一の機械的運動を伴わず、その結果一定の角速度での滑らかな 回転が可能になる。実施例の説明 この発明のいくつかの実施例をここで添付の図面を参照して例の形で説明し、 図１は光学走査装置の１つの実施例を概略的に示し、 図２、図３および図４は説明図であり、 図５ａないし図５ｄは４つの他の可能な実施例を概略的に示す。 この発明に従うと、多数の読取ヘッドを支持する円板Ｄまたは他の旋回する支 持構造が設けられる。図１の平行線模様の付いた領域は、軸をＡに有する、中央 断面図でのそ のような円板を示す。好ましい形式においては、円板が回転されたときに平面的 な対象Ｓの上でおおよそ円形の形態で走査を行なうよう、読取ヘッドは図１のレ ンズＬおよびＬ′の態様で配置される。別の可能な実施例（図示せず）において は、Ｐ２のようなプリズムは省略され、ヘッドは円板の縁から外側方向へ向かい 、窪んだ部分円筒の形態で対象を走査することができる。ライン走査は円板の回 転により生じる。フレーム走査は、好ましい実施例においては対象上の走査され る面に平行な線での、または第２の例においては部分円筒の軸に平行な線での、 円板全体の線形平行移動により生ずる。図２において、円板は、後に説明される ように、走査ヘッドの数は２つに制限されてはいるが、正方形で表わされる２つ の読取ヘッドＲ、Ｒ１を有して、平面図で示される。 図１は、レーザＬＡからの光が、ビーム分割器Ｃを通って、中枢光学器械Ｈと 呼ばれる特別形式の光学器械を含む装置にどのように送られるかを概略的に示す 。中枢光学器械から、レーザビームは射出されて、たとえば１対の直角プリズム Ｐ１およびＰ２によってアクティブ読取ヘッドに向けられ、したがって読取ヘッ ドレンズまたは他のビーム集中装置ＬまたはＬ′を通過する。対象から発せられ る光は今説明した経路を再び辿るが、好ましい形式では色ビーム分割器である分 割器Ｃによって入射ビームから分離される。蛍光体プレート読取器の例において は、入射ビームは 赤色光を発するヘリウム・ネオン・レーザのそれであってもよく、発せられる光 は、その場合、光増倍管ＰＭＴによって検出されるであろう、刺激されたルミネ ッセンスから生ずる青光であろう。図には示されてはいないが、共焦動作を起こ すためのレンズおよび開口、バリアおよび励起フィルタ、ならびに他の光学装置 は例示される基本システムに通常は組込まれるであろう。 中枢光学器械Ｈは円板Ｄと同軸上において、円板の角速度のちょうど半分の角 速度で、かつ円板の回転と厳密な位相関係で回転される。図３は、回転軸ＲＲ′ を通る中央断面図での中枢光学器械の１形式を示す。図示される例において、軸 ＲＲ′に平行ではあるがそれから距離Ｄ１をおいて入ってくる光線は、回転軸に 対してある角度で設定されるリフレクタＭ１にまず当たる。光線は次いで軸を横 切って、４５°接眼プリズムとしばしば呼ばれる、標準形式の断面を有するプリ ズムＰ１′に入る。このようなプリズムが用いられ、かつリフレクタＭ１が軸に 対して２２．５°に設定される場合、プリズムの効果で光線は４５°方向を変え るため、光線は元の方向と平行な方向に射出する。プリズムＰ１′の位置は、射 出ビームと軸との間の距離Ｄ２がＤ１と等しくなるように選択される。この光学 器械の多くの機能上の変形が可能である。たとえば、Ｍ１とＰ１′とは交換され てもよい。異なる形式のプリズムがＭ１と置き換えられてもよく、他のプリズム 設計または鏡の組合せ がＰ１′の代わりに用いられてもよい。しかしながら、光路が奇数の、好ましく は図示されるように３つの反射を含むべきであることは本質的なことである。こ の結果、システムは像反転子として作用する。その作用は、光学器械が回転する 際にそのようなプリズムを通して見られる離れた像は光学器械の角速度の２倍の 角速度ではあるがやはり回転するように見えるという点で、周知のドーブおよび デルタプリズムと同様である。 図４は、回転軸に沿って見られた中枢光学器械の一部を示す。４つの矩形の鏡 Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３およびＭ４は突出して示される。線ＸＸ′は図３に示される中 央断面の位置を示す。Ｉにある塗り潰された円は、軸に平行な入射ビームの位置 を表わす。中枢光学器械が回転すると、静止ビームの位置は光学器械に対して移 動して位置Ｉ′に移動し、点線Ｉ、Ｉ′はビームの入ってくる点により辿られる 軌跡を示す。光学的反転のため、射出ビームは最初はＱにある塗り潰されていな い円の位置にあり、Ｑ、Ｑ′は、これも光学器械に対する、その移動の軌跡を示 す。光学器械は回転されるため、基準の外枠に対するＱ、Ｑ′の角の範囲はＩ、 Ｉ′の角の範囲の２倍であり、つまり、射出ビームは光学器械の回転速度の２倍 で回転軸の周囲を回転する。この重要な特性は、ビームは中枢光学器械の速度の ２倍で回転する円板を追跡するということを意味する。 図４に示される中枢光学器械の例においては、中枢光学 器械が９０°回転すると、Ｍ２はＭ１と置き換わるため、Ｑはそれの元の位置に 戻る。射出ビームは次いで以前と同じ位置においてその走査を繰返して、ほぼ完 全な半旋回を走査する。この点が、この装置が従来のドーブプリズムとは異なる 点である。図２は、２つの読取ヘッドＲ、Ｒ′を設けた円板の中央に置かれる、 図４と同様の中枢光学器械を示す。図４にあるように、塗り潰された円Ｉは入力 ビームを表わし、塗り潰されていない円Ｑは出力ビームを示す。図１のＰ１およ びＰ２を含むプリズムは存在するとされるが、図示されていない。上側の読取ヘ ッドＲはその半円走査の中央に示され、下側の読取ヘッドＲ′は休止中であり、 それが円板の上側半分に入るまでは光は全く受けない。 この図は、図５ａと同じ規定でもって繰返されるが、ラジアル線Ｘ、Ｘ′は図 １にあるＰ１およびＰ２のようなプリズム間の光路を表わすという追加がなされ ている。この図の目的は、この発明の定義される範囲内にあるいくつかの有用な 変形例を例示することである。図５ｂは、中枢光学器械のシンメトリを８倍に増 大することによって、活性化される部分は元の１８０°から９０°に減少すると いう不利益を伴いはするが、４つの読取ヘッドＲ、Ｒ′、Ｒ″、 読取ヘッドに作用する１６倍中枢光学器械も明らかに可能であり、さらに高いシ ンメトリを有する変形例もそうである。図５ｃは、単一のレーザまたは２つのレ ーザからくる ２つのビームがどのように中枢光学器械Ｈに導き入れられ、したがって、より複 雑な中枢のジオメトリを必要とすることなく、４つの読取ヘッドＲ１ないしＲ４ に作用し得るかを示す。図示される構成の場合、隣接するヘッドの走査の角の範 囲は実質的な重複を示す。図５ｄでは、読取ヘッドＲ５ないしＲ８は９０°離れ た状態であり、２つのビームＩ、Ｉ′は４５°離れた位置に導かれる。このこと は、図５ｂにあるように、連続する走査を１つの象限において重複させはするが 、円板の円周における読取ヘッドの均等な間隔を可能にする。これをさらに広げ 、入力位置間の角度がヘッド間のそれの半分に保たれるならば、より多数のヘッ ドでも同様の結果が得られる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年５月２６日 【補正内容】 学的に効率的な態様で読取ヘッドに入射ビームを向けることによって、上述の２ つの問題を克服することを目的とする。発明 この発明に従うと、回転軸を有する支持体と、支持体がその軸の周りを一様な 角速度で回転させられるとその支持体とともに回転するようその支持体に取付け られる複数の読取ヘッドと、少なくとも１つの光源と、一様な角速度での回転に おいてさらに可動であり、連続する読取ヘッドが円形ライン走査の所与の部分に わたって順に連続して作動可能なように読取ヘッド間において光源からのビーム を切換えるための光ビーム切換手段とを含む光学走査装置が提供され、それによ って、アセンブリの少なくとも読取ヘッド支持体がそれに対して線形平行移動す る対象は読取ヘッドによって読まれ得る。 好ましくは、対象から戻ってくるビームは光ビーム切換手段を逆方向に通過し て固定検出器に送られる。 対象は、平面または部分的に円筒形である、蛍光体像記憶要素のような像保持 要素であってもよい。前者の例においては走査経路は円形であり、後者の例にお いては走査経路は部分円筒の軸に垂直な面にある。したがって、少なくとも読取 ヘッド支持体、およびさらにはアセンブリの他のパーツもおそらく、像記憶プレ ートの面に平行な面で、または像記憶部分円筒の軸に平行な方向に、さらに線形 平行 請求の範囲 １．回転軸を有する支持体と、支持体がその軸の周りを一様な角速度で回転する 際にそれとともに回転するようその上に取付けられる複数の読取ヘッドと、少な くとも１つの光源と、一様な角速度での回転においてさらに可動であり、連続す る読取ヘッドが円形ライン走査の所与の部分にわたって順番に連続して作動可能 なように、光源からのビームを読取ヘッド間において切換えるための光ビーム切 換手段とを含み、それによって、アセンブリのうちの少なくとも読取ヘッド支持 体がそれに対して線形平行移動する対象が、読取ヘッドにより読まれ得る、光学 的走査装置。 ２．対象から戻ってくるビームはビーム切換手段を逆方向に通過して固定検出器 に送られる、請求項１に記載の装置。 ３．対象は、蛍光体像記憶要素のような、平面的な像保持要素であり、走査経路 は円形である、請求項１または請求項２に記載の装置。 ４．対象は部分円筒形の像保持要素であり、走査経路は部分円箭の軸に垂直な面 にある、請求項１または請求項２に記載の装置。 ５．少なくとも読取ヘッド支持体は、平面的な像保持プレートの面に平行な面に おいて、または像保持部分円筒の軸に平行な方向において、さらに線形平行移動 される、請求項３または請求項４に記載の装置。 ６．ビーム切換手段からの単数または複数の射出ビームは

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンダーソン，リチャード イギリス、シー・ビー・２ ５・ディー・ ビー ケンブリッジ、グレート・シェルフ ォード、ロンドン・ロード、19

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転軸を有する支持体と、支持体がその軸の周りを一様な角速度で回転する 際にそれとともに回転するようその上に取付けられる複数の読取ヘッドと、少な くとも１つの光源と、一様な角速度での回転においてさらに可動であり、連続す る読取ヘッドが支持体の各回転の少なくとも所与の部分にわたって順番に動作す るように、光源からのビームを読取ヘッド間において切換えるための光ビーム切 換手段とを含み、それによって、アセンブリのうちの少なくとも読取ヘッド支持 体がそれに対して線形平行移動する対象が、読取ヘッドにより読まれ得る、光学 的走査装置。 ２．対象から戻ってくるビームはビーム切換手段を逆方向に通過して固定検出器 に送られる、請求項１に記載の装置。 ３．対象は、蛍光体像記憶要素のような、平面的な像保持要素であり、走査経路 は円形である、請求項１または請求項２に記載の装置。 ４．対象は部分円筒形の像保持要素であり、走査経路は部分円筒の軸に垂直な面 にある、請求項１または請求項２に記載の装置。 ５．少なくとも読取ヘッド支持体は、平面的な像保持プレートの面に平行な面に おいて、または像保持部分円筒の軸に平行な方向において、さらに線形平行移動 される、請求項３または請求項４に記載の装置。 ６．ビーム切換手段からの単数または複数の射出ビームは 前記ビーム切換手段の回転速度の２倍で回転するように、ビーム切換手段は光源 または各光源からのビームの光学的反転を生ずる光学的アセンブリである、請求 項１ないし請求項５のいずれかに記載の装置。 ７．ビーム切換手段の回転速度は、読取ヘッドを支持する支持体の回転速度の半 分である、請求項６に記載の装置。 ８．ビームを反転するビーム切換手段は、回転軸の周囲に角を形成するように間 隔を取って設けられる複数の単反射リフレクタと、同じく回転軸の周囲に角を形 成するように間隔を取って設けられる、プリズムのような、対応する複数の複反 射リフレクタとを含み、その構成は、ビームが単反射リフレクタと複反射リフレ クタとの間の通過において回転軸と交差するような構成であり、ビーム切換手段 で生ずる反射の総数は奇数である、請求項６または請求項７に記載の装置。 ９．反射の奇数は３である、請求項８に記載の装置。 １０．ビーム切換手段でのビーム入射軸は回転軸に平行であり、かつそれから所 与の距離だけ間隔をおかれ、ビーム射出軸は光軸に平行でありかつそれから同じ 所与の距離だけ間隔を取られ、ビーム入射軸とビーム射出軸とは回転軸の正反対 に対向する側にある、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の装置。 １１．読取ヘッド支持体は、複数の読取ヘッドが、円板の回転軸の周囲でその周 辺部にまたはその近くに間隔をおい て設けられる円板である、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の装置。 １２．プリズムのようなリフレクタは、ビーム切換手段からのビームを連続する 読取ヘッドに伝達するために用いられる、請求項１１に記載の装置。 １３．ビーム切換手段は、支持体円板と同軸上に取付けられるが、前記支持体円 板の回転速度の半分で回転させられる、請求項１２に記載の装置。