JPS5872125A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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- JPS5872125A JPS5872125A JP56171229A JP17122981A JPS5872125A JP S5872125 A JPS5872125 A JP S5872125A JP 56171229 A JP56171229 A JP 56171229A JP 17122981 A JP17122981 A JP 17122981A JP S5872125 A JPS5872125 A JP S5872125A
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- Japan
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- light
- disk
- scanning
- hologram
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/106—Scanning systems having diffraction gratings as scanning elements, e.g. holographic scanners
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
こυ発明は等間隔直畿格子を回転軸りまわりに同心円状
に設けたディスクによりコヒーレント光を回折させるよ
うにした光走査製置に関する。
に設けたディスクによりコヒーレント光を回折させるよ
うにした光走査製置に関する。
平面線形回折格子を回転軸りまわりに同心円状に設けた
回転ディスクに、定位置に照明光を入射させ、回折光を
走査面に集束させるようにした光走査装置は周知である
、これらの走査装置における走査線は一般に曲りを生ず
るため、こ０曲りの補正子役が種々提案されている。
回転ディスクに、定位置に照明光を入射させ、回折光を
走査面に集束させるようにした光走査装置は周知である
、これらの走査装置における走査線は一般に曲りを生ず
るため、こ０曲りの補正子役が種々提案されている。
例えば特開昭５５−１６１２１１号記載υもυけ、照明
光のホログラムへυ入射角をθｉ、回折角θｄ回折格子
ピッチｄ、再生光波長λｒとすれは５ｉｎｆ３ｄｚ ７ ｒ 、を満足させる仁とで走査線を２次あるいは３次の近似
的な直線としている。さらに透過嶽ホログラムυ場会、
ディスクυ面プレによる走査線υ乱れを最小にするには θ１＝θｄ ■条件を満す必要が生ずる０上記３式からλｒ＝Ａａ となり、再生波長を例えばλｒ＝６３Ｚ８Ｔ１ｍ（ｌ（
ｅ−Ｎｅ レーザ）とすればｄ＝０．４４７５．ｕｍ
λｒ−４８８ｎｍ （Ａｎレーザ）とすればｄ ＝ ０
．３４５１Ｐｍとなり、ホログラムで格子を作成する場
合は記録材料は非常な高分解能のもＤが必要となり、適
尚な材料７）選択り幅が狭くなる。また、反射型格子の
場合は面プレ■影響を最小にする条件は存在せず、ディ
スクＤ加工、取付けおよび駆動精度をきびしくする必要
があり、侭［１７）コスト高を招く結果となる。
光のホログラムへυ入射角をθｉ、回折角θｄ回折格子
ピッチｄ、再生光波長λｒとすれは５ｉｎｆ３ｄｚ ７ ｒ 、を満足させる仁とで走査線を２次あるいは３次の近似
的な直線としている。さらに透過嶽ホログラムυ場会、
ディスクυ面プレによる走査線υ乱れを最小にするには θ１＝θｄ ■条件を満す必要が生ずる０上記３式からλｒ＝Ａａ となり、再生波長を例えばλｒ＝６３Ｚ８Ｔ１ｍ（ｌ（
ｅ−Ｎｅ レーザ）とすればｄ＝０．４４７５．ｕｍ
λｒ−４８８ｎｍ （Ａｎレーザ）とすればｄ ＝ ０
．３４５１Ｐｍとなり、ホログラムで格子を作成する場
合は記録材料は非常な高分解能のもＤが必要となり、適
尚な材料７）選択り幅が狭くなる。また、反射型格子の
場合は面プレ■影響を最小にする条件は存在せず、ディ
スクＤ加工、取付けおよび駆動精度をきびしくする必要
があり、侭［１７）コスト高を招く結果となる。
また、特開昭５５−１３８１３号記載υ奄っけ、ホログ
ラムから〇一方向発散性の再生ビームをトロイダルレン
ズで平行光とし、その後に球面レンズを置いて走査面に
集束している。こ７）場合、走査長を長くするため、あ
るいはレンズＯ大きさを小にするため、上記球面レンズ
の焦点距−ｆ、は、そυ前に置かれるシリ／トリカルレ
ンズＤ焦点距離ｆｃより大としなければならない。この
場ｆ！ｒは、ホログラム上の回折点と走査ライン上の集
束点を結像関係におく結像系の倍率は Ｍ）１ とな
る。
ラムから〇一方向発散性の再生ビームをトロイダルレン
ズで平行光とし、その後に球面レンズを置いて走査面に
集束している。こ７）場合、走査長を長くするため、あ
るいはレンズＯ大きさを小にするため、上記球面レンズ
の焦点距−ｆ、は、そυ前に置かれるシリ／トリカルレ
ンズＤ焦点距離ｆｃより大としなければならない。この
場ｆ！ｒは、ホログラム上の回折点と走査ライン上の集
束点を結像関係におく結像系の倍率は Ｍ）１ とな
る。
このような配置でディスクを回転させ回転軸とディスク
とＯ直角誤差によって面ブレが生じたとき、格子上υ回
折点は正規位置からＤズレが生じる。ところが上記υよ
うに結像系の倍率が Ｍ＞１ であるため、こ０面ブレ
による（口）折点のズレが走査面に拡大されて生じ、走
査線υズレと１なってピッチムラの原因となる。これを
防止するには加工％重付’Ｚ）ｆｆ［および鉱動稍度を
あげる必發がある上、トロイダルレンズは特殊な形状の
ため加工′ＩＰ／Ｉ餐をあげることが難しく、いずれも
コスト高７）原因となる０このような欠点を除くために
は、結像倍率Ｍを１より小にすればよく、結−光学系を
、回転ディスクＤ後に配置された球面レンズと、こ０球
面レンズと走査面との間に配置されたシリンドリカルレ
ンズとで構成し、走査線と垂直な面内ではホログラム上
の回折点と走査線上ＶＷｔｅ点が共役関係にあるように
すればよい◇そして、再生照明光としては、ディスク半
径方向ではホログラム面に集束点をもつ一方向集束Ｉ！
！、′ｙ）光を用いる◇ 上記Ｏ関係け、ＬＥＤ等つインコヒーレント光を再生照
明光として用いる場合には正しく成立するが、レーザ光
のようなコヒーレント光を再生照明光とする場合は１．
そυ結曽特註によって成立しなくなるＣ コヒーレント光り場合、第１図に示すように。
とＯ直角誤差によって面ブレが生じたとき、格子上υ回
折点は正規位置からＤズレが生じる。ところが上記υよ
うに結像系の倍率が Ｍ＞１ であるため、こ０面ブレ
による（口）折点のズレが走査面に拡大されて生じ、走
査線υズレと１なってピッチムラの原因となる。これを
防止するには加工％重付’Ｚ）ｆｆ［および鉱動稍度を
あげる必發がある上、トロイダルレンズは特殊な形状の
ため加工′ＩＰ／Ｉ餐をあげることが難しく、いずれも
コスト高７）原因となる０このような欠点を除くために
は、結像倍率Ｍを１より小にすればよく、結−光学系を
、回転ディスクＤ後に配置された球面レンズと、こ０球
面レンズと走査面との間に配置されたシリンドリカルレ
ンズとで構成し、走査線と垂直な面内ではホログラム上
の回折点と走査線上ＶＷｔｅ点が共役関係にあるように
すればよい◇そして、再生照明光としては、ディスク半
径方向ではホログラム面に集束点をもつ一方向集束Ｉ！
！、′ｙ）光を用いる◇ 上記Ｏ関係け、ＬＥＤ等つインコヒーレント光を再生照
明光として用いる場合には正しく成立するが、レーザ光
のようなコヒーレント光を再生照明光とする場合は１．
そυ結曽特註によって成立しなくなるＣ コヒーレント光り場合、第１図に示すように。
半径Ｗ、υビームウェストを持つ波長人のレーザビーム
（ガウスビーム）が、ビームウェストから距離ｚｌだけ
進んだときの波面の曲率半径Ｒ１は。
（ガウスビーム）が、ビームウェストから距離ｚｌだけ
進んだときの波面の曲率半径Ｒ１は。
となることが知られている。（Ｈ，Ｋｏｇｅｌｍｌｋ：
Ａｐｐｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ第５巻第１０号＠１５！
５０〜１５６７３Ｋ） 一方、（ンコヒーレント光の場
合、点光源から距離Ｚｌだけ進んだ場合の波面υ曲率半
径−は Ｒｚ＝ Ｚ であるから、光がコヒーレント
光であるか否かによって波面゛の曲率半径に たけυ差が生じる。こＤため、レーザ光をレンズで集束
させても、一般にはインコヒーレント光とは異なった位
置にビームウェストを生ずることとなる。
Ａｐｐｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ第５巻第１０号＠１５！
５０〜１５６７３Ｋ） 一方、（ンコヒーレント光の場
合、点光源から距離Ｚｌだけ進んだ場合の波面υ曲率半
径−は Ｒｚ＝ Ｚ であるから、光がコヒーレント
光であるか否かによって波面゛の曲率半径に たけυ差が生じる。こＤため、レーザ光をレンズで集束
させても、一般にはインコヒーレント光とは異なった位
置にビームウェストを生ずることとなる。
この発明は、再生照明光としてコヒーレント光を用い、
走査面上に正しくビームウェストを形成させるために、
ホログラムへの入射光をディスク面とずれた位置にビー
ムウェストが生ずるようなガウスビームとじたもっであ
る。また、光学系と１−で球面゛レンズとシリンドリカ
ルレンズを用いているので、走査方向とこれに垂直な方
向（副走査方向）では合成焦点距離が異なっており、こ
れに対応してホログラムディスク０円周方向と半径方向
とでは照明光Ｏビームウェストの位置が異なるようなガ
ウスビームを入射させるようにしたもっである。
走査面上に正しくビームウェストを形成させるために、
ホログラムへの入射光をディスク面とずれた位置にビー
ムウェストが生ずるようなガウスビームとじたもっであ
る。また、光学系と１−で球面゛レンズとシリンドリカ
ルレンズを用いているので、走査方向とこれに垂直な方
向（副走査方向）では合成焦点距離が異なっており、こ
れに対応してホログラムディスク０円周方向と半径方向
とでは照明光Ｏビームウェストの位置が異なるようなガ
ウスビームを入射させるようにしたもっである。
以下図面を参照して詳細に説明する。
第２図、第３図はこυ発明の光走査器υ光学配電と光路
を示し、＠４図はここで用いられるホログラムディスク
を示す。等間隔り直線状格子で構成されるホログラム１
が回転軸を中心に同心円状に平面媒体上に配置されたホ
ログラムディスク２をモータＭに同軸に取付ける。
を示し、＠４図はここで用いられるホログラムディスク
を示す。等間隔り直線状格子で構成されるホログラム１
が回転軸を中心に同心円状に平面媒体上に配置されたホ
ログラムディスク２をモータＭに同軸に取付ける。
こυディスク２に下方から定位置に入射される再生照明
光は、シリンドリカルレンズ３で一方向に集束させ、デ
ィスク円周方向では平行光。
光は、シリンドリカルレンズ３で一方向に集束させ、デ
ィスク円周方向では平行光。
半径方向では定点Ａにビームウェストを有するビームと
される。ホログラムから００次光はそ（λ照明光波長、
ｄ格子ピッチ）で回折され。
される。ホログラムから００次光はそ（λ照明光波長、
ｄ格子ピッチ）で回折され。
０次光ＱＡ点に対応するＡ′点にビームウェストを形成
し、Ａ′点からは発散光束となる。ディスク２が回転す
れば、回折光はホログラムの回折点を頂点とする円錐面
をなぞるように偏向され。
し、Ａ′点からは発散光束となる。ディスク２が回転す
れば、回折光はホログラムの回折点を頂点とする円錐面
をなぞるように偏向され。
そυ主光線は０次光に直交する平面上で円形υ軌跡を画
くが、そＯ関一方向発散性のビームＤｔｔであり、シリ
ンドリカルレンズ３によるビームＯ発数方向は保在され
る。この回折光は平面鏡４がある場合はこれで反射され
、ない場合けそｏｔま球面レンズ５に入射し、集束作用
を受けてシリンドリカルレンズ６により走査面ＰＫ結像
する。
くが、そＯ関一方向発散性のビームＤｔｔであり、シリ
ンドリカルレンズ３によるビームＯ発数方向は保在され
る。この回折光は平面鏡４がある場合はこれで反射され
、ない場合けそｏｔま球面レンズ５に入射し、集束作用
を受けてシリンドリカルレンズ６により走査面ＰＫ結像
する。
シリンドリカルレンズ６は走査方向と直角壜方向での与
集束作用を有し、この面内では球面し的な共役関係にあ
る。一方、走査方向ではす１ぼ平行光束である回、折光
は球面レンズ５の作用にかつて走査点に集束する。もつ
とも、厳密にはこＤ方向においても、上記Ａ′点とは異
なった位置Ｂにビームウェストが存在する。このように
、走査と−１方向ではホログラム上の回折点と走査点と
が共役関係にあるので、出射角Ｋかかわらず同一点に集
束し、上記のような回折光の円錐状の動きにもかかわら
ず走査線は一直線となる。
集束作用を有し、この面内では球面し的な共役関係にあ
る。一方、走査方向ではす１ぼ平行光束である回、折光
は球面レンズ５の作用にかつて走査点に集束する。もつ
とも、厳密にはこＤ方向においても、上記Ａ′点とは異
なった位置Ｂにビームウェストが存在する。このように
、走査と−１方向ではホログラム上の回折点と走査点と
が共役関係にあるので、出射角Ｋかかわらず同一点に集
束し、上記のような回折光の円錐状の動きにもかかわら
ず走査線は一直線となる。
上記実施例として示した光学系■他υ特黴は、ホログラ
ム回折点と走査点とを共役関係としたときυ結像倍率Ｍ
を Ｍ（ｌ とし、走査と直゛ 角方向では縮小光学
系を形成している点であるＣ＠５図に示すように、ディ
スク２に再生照明光り主光線が入射角θｉで回転軸から
Ｄｎ７）距離に入射］７、ホログラムから射邑角θｄで
再生元主光線が回折される。加工誤差１、取付誤差等に
よりディスクに角度Δθυ而プ面が生じたとする。
ム回折点と走査点とを共役関係としたときυ結像倍率Ｍ
を Ｍ（ｌ とし、走査と直゛ 角方向では縮小光学
系を形成している点であるＣ＠５図に示すように、ディ
スク２に再生照明光り主光線が入射角θｉで回転軸から
Ｄｎ７）距離に入射］７、ホログラムから射邑角θｄで
再生元主光線が回折される。加工誤差１、取付誤差等に
よりディスクに角度Δθυ而プ面が生じたとする。
ホログラム回折点Ｈは「へ移動し、回折角４１変化する
。
。
シリンドリカルしｌクズ６がない場合、面プレが生じた
とき７）回折光は球面レンズ５で屈折し、走査面上Ｐ１
点に結像する。こっとき面プレＤないときυ結像位置Ｐ
ｏとＯ偏にΔＰ１け球面レンズ５ｖ焦点距離をｆ％而面
レによる回折角変化をΔ＆ｄとして Δｐ、＝ｆ・Δ＆ｄ となる。Δｅｄは と費わせるＤで、結局 となる。例えば、ｆ＝３００ θｉ＝０ θｄ＝４
５とし、面プレ Δθ＝５′ に対してΔＰ１は１８
０μｍ程皺と々る、 これに対してこの発明りようにシリンドリカルレンズ６
を用いた場合、結像位＠Ｑ偏差ΔＰ２は面ブレによるホ
ログラム回折点のズレ０球面レンズ５の光軸に垂直な成
分Δｈに球面レンズとシリンドリカルレンズの結像倍率
Ｍを乗じたもつとなるって ΔＰ２＝ ＭΔｈ と六わされるυで となる。紡例と同様 θｌ＝ Ｏｅｄ＝ ４５Δθ′＝
５′とし、ＤＨ＝ ３０ ｖｍ Ｍ ＝ ’イ。とす
ればΔＰ２けほぼ３１μｍとなり、シリンドリカルレン
ズを使用しない場合に比べて同じ面ブレ（対しても走査
線Ｄズレが大幅に軽減され、走査線Ｄピッチムラの少な
い走査系が実現出来ることがわかる。
とき７）回折光は球面レンズ５で屈折し、走査面上Ｐ１
点に結像する。こっとき面プレＤないときυ結像位置Ｐ
ｏとＯ偏にΔＰ１け球面レンズ５ｖ焦点距離をｆ％而面
レによる回折角変化をΔ＆ｄとして Δｐ、＝ｆ・Δ＆ｄ となる。Δｅｄは と費わせるＤで、結局 となる。例えば、ｆ＝３００ θｉ＝０ θｄ＝４
５とし、面プレ Δθ＝５′ に対してΔＰ１は１８
０μｍ程皺と々る、 これに対してこの発明りようにシリンドリカルレンズ６
を用いた場合、結像位＠Ｑ偏差ΔＰ２は面ブレによるホ
ログラム回折点のズレ０球面レンズ５の光軸に垂直な成
分Δｈに球面レンズとシリンドリカルレンズの結像倍率
Ｍを乗じたもつとなるって ΔＰ２＝ ＭΔｈ と六わされるυで となる。紡例と同様 θｌ＝ Ｏｅｄ＝ ４５Δθ′＝
５′とし、ＤＨ＝ ３０ ｖｍ Ｍ ＝ ’イ。とす
ればΔＰ２けほぼ３１μｍとなり、シリンドリカルレン
ズを使用しない場合に比べて同じ面ブレ（対しても走査
線Ｄズレが大幅に軽減され、走査線Ｄピッチムラの少な
い走査系が実現出来ることがわかる。
また、この発明の光走査製電はディスクＤ偏心の影響を
受けない。すなわち、ここで使用するホログラムは等間
隔直線格子であるので、ディスクに偏心が・生じても等
間隔格子の面内移動となり回折光ｆ）性質には何１）変
化も生じない。
受けない。すなわち、ここで使用するホログラムは等間
隔直線格子であるので、ディスクに偏心が・生じても等
間隔格子の面内移動となり回折光ｆ）性質には何１）変
化も生じない。
さらに、等間隔直線格子なりで記録光と再生光の波長が
違っても収差が生じないｐで、任意の再生波擬を使うこ
とが出来、利用範囲が大幅に拡大する。
違っても収差が生じないｐで、任意の再生波擬を使うこ
とが出来、利用範囲が大幅に拡大する。
第６図はホログラムとして反射型格子を用いた場合Ｄａ
■実施例を示し１図中の符号は先υ実施飼に対応する。
■実施例を示し１図中の符号は先υ実施飼に対応する。
そしてこり発明では反射型の場合も透過型υ場合と同じ
作用・効果を有するＯ 上記の実施例における球面レンズとしては、入射角と像
高が略比例するいわゆるｆθレレンを使うことが好まし
い。これによって等速走査が得られるからである。
作用・効果を有するＯ 上記の実施例における球面レンズとしては、入射角と像
高が略比例するいわゆるｆθレレンを使うことが好まし
い。これによって等速走査が得られるからである。
こυ発明では加工がトロイダルレンズに比してはるかに
容易表シリンドリカルレンズを使うことが出来るって、
コストを抑えることが出来る。
容易表シリンドリカルレンズを使うことが出来るって、
コストを抑えることが出来る。
等間隔直線格子は、＊械的刻線、電子線によろけ書き、
エツチング等任意の方法によって作成可能であるが、勿
論光υ干渉を利用した周知υホログラフィ技術を用いて
作成することが出来る・ そυ他、再生照明光Ｏ入射角がホログラムに対して一直
でなく任意υ内置で入射するようにすること、球面レン
ズ、シリンドリカルレンズを複合レンズとし或はシリン
ドリカルレンズを円筒鏡、回転楕円鏡のような反射鏡と
すること等、とＤ発明の範囲内で各種の設計変更が可能
である。
エツチング等任意の方法によって作成可能であるが、勿
論光υ干渉を利用した周知υホログラフィ技術を用いて
作成することが出来る・ そυ他、再生照明光Ｏ入射角がホログラムに対して一直
でなく任意υ内置で入射するようにすること、球面レン
ズ、シリンドリカルレンズを複合レンズとし或はシリン
ドリカルレンズを円筒鏡、回転楕円鏡のような反射鏡と
すること等、とＤ発明の範囲内で各種の設計変更が可能
である。
＠１図はコヒーレント光の結像特性説明図、＠２図、第
３図はこυ発明υ光走査装置Ｄ１実施例の光学配置図、
第４図はホログラムディスクの平面図、第５図はディス
クＤプレＤ影響の説明図、第６図は他の実施例■光学配
置図である １：ホログラム ２：ホログラムディスク３．６：シリ
ンドリカルレンズ ５：球面レンズ 特杵出願人 株式会社 リコー 第１図 第２図
３図はこυ発明υ光走査装置Ｄ１実施例の光学配置図、
第４図はホログラムディスクの平面図、第５図はディス
クＤプレＤ影響の説明図、第６図は他の実施例■光学配
置図である １：ホログラム ２：ホログラムディスク３．６：シリ
ンドリカルレンズ ５：球面レンズ 特杵出願人 株式会社 リコー 第１図 第２図
Claims (1)
- 等間隔直線格子が回転軸を中心に同心状に複数設けられ
た平面ディスク０定位置く、再生照明光と（７て、上記
ディスクの中径方向と円周方向ではビームウェスト位置
が異りかつこれらυビームタエストが上記デ４スク上に
ないコヒーレント光を入射させ、格−子から回折したビ
ームを球面レンズ系、次いで走査方向に喬直な方向にυ
与集束性を有する一方向集束光学系を介して走査面に結
像させ、上記ディスクを回動させて走査する光走査装置
であって、上記球面レンズと一方向集束光学系との複合
系により、走査特徴とする光走査製置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56171229A JPS5872125A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 光走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56171229A JPS5872125A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 光走査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5872125A true JPS5872125A (ja) | 1983-04-30 |
Family
ID=15919432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56171229A Pending JPS5872125A (ja) | 1981-10-26 | 1981-10-26 | 光走査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5872125A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58142311A (ja) * | 1982-02-17 | 1983-08-24 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | ホログラムを用いた光走査装置 |
| JPS6061715A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-09 | Ricoh Co Ltd | 光走査方法 |
-
1981
- 1981-10-26 JP JP56171229A patent/JPS5872125A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58142311A (ja) * | 1982-02-17 | 1983-08-24 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | ホログラムを用いた光走査装置 |
| JPS6061715A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-09 | Ricoh Co Ltd | 光走査方法 |
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