JPS6287930A - 画像記録装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は画像記録媒体上に光ビームを走査して画像を
記録する装置にかかわり、とくに医用画像のような高精
細画像の記録に好適な画像記録装置に関している。

〔発明の背景〕

この禅の画像記録装置は、一般に、画像信号に応じて光
量変調された光ビームを回転鏡や振動鏡によって偏向さ
せることでなされる高速のくり返し走査と、画像記録媒
体自体の搬送や画像記録媒体を支持するドラムの回転な
どによってなされるくり返し走査方向に直交する方向へ
の画像媒体の移動とによって、光ビームに銀塩フィルム
、印画紙、を子写真用感光体などの画像記録媒体上を二
次元走査をさせて、画像の記録を行うようにさせている
。

このような画像記録装置において、走査が円形断面の光
ビームによってなされるときに、くり返し走査方向の解
像度がこれに直角な方向よりも劣化する現象が生じる。

たとえば、くり返し走査方向の長さ２のドツトを記録す
るときに、くり返し走査速度をＶとすると、時間ｔ　＝
　ｌ　／　ｖだけ光ビームを画像記録媒体に照射するよ
うな画像信号が装置に加えられる。このため、書き込ま
れたドツトの形状は、画像信号にたいする装置の応答性
の影響が無視できる場合であっても、第４図の左に示す
ように円形の光ビームと長さｌの矩形波の重畳積分で与
えられる、（り返し走査方向に引き伸ばされた楕円状の
ものとなる。この現象は画像を構成する画素ごとに生じ
るため、くり返し走査方向の解像力が低下することにな
る。

これを解決するために、書き込みをなす光ビームの断面
をくり返し走査方向に長い楕円状とすることがなされて
いる。楕円状の光ビームによる書き込みは、第４図の右
に示すように、円形の光ビームのそれに比較して、くり
返し走査方向への引き伸ばしの影響を低減させることが
できる。書き込みのための光ビームの断面を円から楕円
に、楕円から円にあるいは楕円から縦横比の異なる他の
楕円に整形する光学系は特開昭５７−３５８２４号公報
および特開昭５９−８１６１５号公報にてすでに開示さ
れている。これらは、光ビームのビームウェスト直径を
複数のシリンドリカルレンズによってくり返し走査方向
とこれに直角な方向とで別々に設定することができるよ
うにして、光ビームの断面をくり返し走査方向に長い楕
円状にさせている。しかしながら、このようなものでは
シリンドリカルレンズ間の位置調整、すなわちレンズ効
果を有する平面を合致させるための組み立ておよび調整
が困難であるという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、書き込みのための光ビームの断面を楕円ある
いは楕円状に整形している画像記録装置にて、組み立て
および調整をより簡単になすことができるようにしたも
のである。

〔発明の（既要〕

本発明の画像記録装置は、光ビームのくり返し走査とこ
れに直交する方向への画像記録媒体の移動とによって画
像を記録する方式のみならず、ドラムスキャナのように
、光ビームに直交する回転軸を有する回転体の表面に支
持され、もしくは、その表面に形成された画像記録媒体
が回転走査させられ、同時に該回転体が該回転軸の方向
に移動させられることで記録をなす方式や、レーザフィ
ルム録画装置（テレビジョン学会誌、第３１巻（１９７
７年）第５号参照）のように、光ビームのみがくり返し
走査とこれに直角な方向への移動とをなすことで画法記
録をなしている方式など、つまり光ビームが画像記録媒
体からみてくり返し走査をなされ、走査ごとに走査方向
に直角な方向に移動させられることで画像を記録する方
式の全てを含んでいる。

本発明は、このような画像記録方式を有し、光ビームの
断面をくり返し走査方向に幅せまい形状に整形する光ビ
ーム整形光学系を具備している画像記録装置にて、光ビ
ーム整形光学系に光ビームの画像記録媒体付近で集束す
る点をくり返し走査方向に平行な平面とこれに直角な方
向に平行な平面とで別個に設定させて、光ビームの断面
の楕円状整形を果たしていることを特徴としている。

本発明によれば、一枚のシリンドリカルレンズあるいは
シリンドリカルミラーによってでも、ビームの整形を果
たすことができるので、シリンドリカルレンズもしくは
シリンドリカルミラーの方向に関する精度が複数枚のシ
リンドリカルレンズを使用した従来装置のように厳密で
ある必要がなくなり、組み立ておよび調整をより容易に
なすことができる。

さらに、本発明によれば、シリンドリカルレンズあるい
はシリンドリカルミラーの焦点距離（複数のシリンドリ
カルレンズあるいはシリンドリカルミラーを用いるとき
にはその合成焦点距離）が画像記録媒体に光ビームを集
束させるレンズあるいはミラーの焦点距離、もしくはこ
れらの組み合わせの合成焦点距離よりも長くなるので、
シリンドリカルレンズによる収差の影響を小さくするこ
とができる。さらにまた、光ビーム自体をくり返し走査
させている場合には、光ビーム整形光学系を光偏向器以
前に配置することによって、光偏向器以降に長尺のシリ
ンドリカルレンズやシリンドリカルミラーを挿入する必
要がなくな（るため、構造が篇単になり、低コストで製
造することができる。光ビームの整形をなしていない画
像記録装置では、その光学系にシリンドリカルレンズを
挿入するか、あるいは光学系を構成する平面鏡をシリン
ドリカルミラーに変更するだけで、光ビームの整形をな
すことができるので、光学系の大幅な変更を必要とせず
、しかも装置の大形化を防ぐことができる。

本発明の画像記録装置の実施例は、以下に、第１図ない
し第３図と共に説明する。

〔発明の実施例〕

第１図において、１１はＨｅ−Ｎｅガスレーザ管などの
レーザ発振器からなる光源、１２は音響光学光変調器（
以下ＡＯＭと略称する）　、１２’はＡＯＭドライバ、
１３はスリット、１４はビームエクスパンダ、１５はガ
ルバノメータミラー、１６はＦθレンズ、】７は平面鏡
、１Ｂは画像記録媒体、たとえば銀塩フィルムを、１９
〜２７はフィルムの搬送機構それぞれを示している。

レーザ発振器１１を出射したレーザ光はＡＯＭ１２に入
射する。ＡＯＭ１２から出力された光のうち、−次回折
光のみがスリット１３を通過してビームエクスパンダ１
４に入射する。ビームエクスパンダ１４を出たレーザ光
は、ガルバノメータミラー１５によって反射され、Ｆθ
レンズ１６および平面鏡１７を経由して、銀塩フィルム
１８に到達する。Ｆθレンズ１６はフィルム面上でレー
ザ光を絞り込むと共に、走査の定速性を改善するために
採用されている。

他方、銀塩フィルム１８はモータ１９、ベルト２０およ
びベルト車２１〜２３、送／）０−ル２４〜２７などか
らなるフィルム搬送機構によってレーザ光の走査方向に
直交する方向に搬送されている。すなわち、送りロール
のうち、ロール２５と２７とはベルト車２１゜２２を回
転軸に取り付けてあり、モータＩ９の出力軸にもベルト
車２３を取り付けてあり、エンドレスの一、ルト２０が
これらのベルト車に巻き掛けられていて、モータ１９が
ベルトＪｆＥ２１．２２を回転させることで、銀塩フィ
ルム１８を図面に示すｙ′の方向に直線径ｖ１させてい
る。

これにおいて、ガルバノメータドライバ２８で発生する
周期的な駆動信号２９がガルバノメータ３０に加えられ
ると、ガルバノメータミラー１５がガルバノメータ３０
により偏向角を変えられ、レーザ光が銀塩フィルム１日
の上で図中のＸ′の方向にくり返し走査をさせられる。

これと同時に、画像メモリ３１が走査線一本分の画像情
報をもつ映像信号３２を駆動信号２９に同期して発生し
、ＡＯＭドライバ１２′が映像信号３２に応じてＡＯＭ
１２を駆動する高周波信号３３を振幅変調し、ＡＯＭ１
２が一次回折光を高周波信号３３によって光量変調して
、画像を構成する各走査線がレーザ光によって銀塩フィ
ルム１８に書き込まれる。

銀塩フィルム１８には、このようにして、変調光の偏向
走査によるくり返し走査と走査ごとになされるフィルム
の搬送との組み合せによって、画像メモリ３１に格納さ
れた画像情報にしたがう画像がレーザ光によって書き込
まれる。なお、画像メモｌ７３１には外部からの入力信
号３４によって画像情報を書き込むことができ、画像メ
モリ３１への書き込みと読み出しはガルバノメータドラ
イバ２８の作動、それにモータ１９の駆動と共に、マイ
クロコンピュータを具備しているコントローラ３５によ
って制御されている。

この画像記録装置にて、光ビーム整形光学系はビームエ
クスパンダ１４に組み込まれている。第２図はビームエ
クスパンダのレンズ系を示していて、凹レンズ３６．シ
リンドリカルレンズ３７および凸レンズ３８を具備して
いる。シリンドリカルレンズ３７はくり返し走査方向に
平行な平面、つまり第１図におけるｘ−ｚ平面およびＸ
′−２′平面でレンズ効果を生じるように配置されてい
る。

第３図は各平面内でのビームエクスパンダの作用を示し
ていて、第３図の上部はｙ−ｚ　　（ｙ’　−ｚ′）平
面内でのビームエクスパンダの作用を、第３図の下部は
ｘ−ｚ　　（ｘ’　−ｚ’　）平面内でのビームエクス
パンダの作用をそれぞれ示している。

シリンドリカルレンズ３７はｙ−２（ｙ′−２′）平面
においてレンズ効果生じないため、レーザ光束は凹レン
ズ３６と凸レンズ３８とによって、直径ｄの平行光束に
拡大されてＦθレンズ１６に入射し、Ｆθレンズ１６の
焦点値１ｊＡに集束する。ところが、ｘ−ｚ　　（ｘ’
　−ｚ’　）平面において、レーザ光束は凹レンズ３８
で発散光とさせられたあと、シリンドリカルレンズ３７
によって点Ｃを中心とした発散光束とさせられて凸レン
ズ３８に入射し、そのあとＦθレンズ１６に入射し、集
束点Ａの前方に位置している点Ｂに集束させられる。銀
塩フィルム１８はｘ　／　　ｚ　／平面で光束が集束す
る位置已に配置され、ｙ′−２′平面におけるレーザ光
の集束点Ａは前述のように集束点Ｂの後方に位置してい
て光束は点Ｂで集束させられていないため、点Ｂにおけ
る書き込み光のビーム形状はｙ′方向に引き伸ばされた
楕円状となる。詳しく説明する。

以下の説明では、理解を簡単にするためにレンズ系にた
いして、近軸、薄肉、無収差の式か適用できるものと仮
定している。　ｙ−ｚ　（ｙ’　−ｚ’　）平面では、
第３図の上部に示すように、入射する直径ｄ０の平行な
レーザ光束は、焦点距離−ｆｌの凹レンズ３６と焦点路
Ａｌ　ｒ　ｔの凸レンズ３８とによって、直径ｄの平行
光束に拡大されて焦点路Ｒｒ　ｅをもつＦθレンズ１６
に入射し、Ｆθレンズ１６の焦点値Ｗ、Ａに集束する。

出射光の直径ｄはｄ−（ｆｚ　／ｆＩ）　ｄ、　　　　
　　　・・・（１１である。

また、第３図の下部に示すｘ−ｚ　（ｘ’　−ｚ’　）
平面では、直径ｄ０の入射する平行光束が、凹レンズ３
６で発散光となってから、焦点距離ｆｃのシリンドリカ
ルレンズ３７によって、点Ｃを中心とした発散光束とさ
せられる０点Ｃの位置はシリンドリカルレンズ３７の位
置をＰｃとし、凹レンズ３６の位置をＰ＋　としたとき
に、 Ｃ丁］＝ｆｃＣｆ＋＋ｘ）／Ｃｆｃ−ｆｌ−ｘ）　　　
−（ｚｌである。これにおいて、Ｘはシリンドリカルレ
ンズ３７と凹レンズ３６との距離であって、ｘｌ「汀τ
　　　　　　　　　　　　・・・（３）である。

シリンドリカルレンズ３７の出射光は凸レンズ３８に入
射し、凸レンズ３８の出射光はＦθレンズ１６に入射し
、Ｆθレンズ１６によって点Ｂに集束させられる。凸レ
ンズ３８による光束の集束点りの位置は、凸レンズ３８
の位置をＰ２としたときに、ｑ＝　ｆ　１ｔｒｎ／　（
％　−ｆ　！　＞　　−（４）である。これにおいて、
ＣＰ、は ｒＬ＝　Ｕ匹＋　ｆ　２−　ｆ　、　−ｘ　　　　−（
５）である。また、点Ｂの位置は、Ｆθレンズ１６の位
置をＰｏとしたときに、 ｙ７１−　ｆ　ｅ　Ｐｐｍ　／　（ｆ　ｅ　＋　Ｐ７’
Ｔ）　）　　　−（６１である。ここで、Ｆθレンズ１
６と点ｐとの距離ＰσＤは ｒ；＋Ｑ丁１ｌ−−ｉ　　　　　　　　・・・（７）で
あり、Ｆθレンズ１６と凸レンズ３８との距Ｍｌは＃−
Ｆ璽１−Ｐ−１・・・（８） である。さらにまた、Ｆθレンズ１６における光束の直
径ｄ′は ｄ’　＝　［（ｆｌ　＋Ｘ）／ｆ＋　］　　（Ｃ下ｔ　
／　ＣＰ　ｃ　）×（Ｙ７爾／Ｌ下）ｄｏ　　　　　　
　・・・（９）である。

次に、点Ｂにおけるビーム形状の具体的な計算結果を説
明する。これにあたって、凹レンズ３６の焦点距離ｆ、
はｆ　Ｉｍ４０ｏ＋ｎ＋、凸レンズ３日の焦点距離ｆ２
はｆ　ｚ＝２００ｍｍ　、シリンドリカルレンズ３７の
焦点距離ｆｃはｆ　ｃ　＝２０００ａａ＋、　Ｆθレン
ズ１６の焦点距離ｆθはｆθ＝　５００ｍ＋ｓにそれぞ
れ設定すると共に、凹レンズ３６とシリンドリカルレン
ズ３７との距離Ｘはｘ””　４５ｒｓ　Ｉｍ　ｓ凸レン
ズ３８とＦθレンズ１６との距ＡＭ　ｌは１２　”２０
０ｍｍにそれぞれ設定しである。

これらの値を式（１）〜（９）に代入して計算すると、
黒人と点Ｂとの距離２はｚ　ａｍ　ｆ　ａ　−Ｐａ　Ｂ
−２２，５ｍｍとなり、またＦθレンズ１６におけるビ
ーム径はｙ方向の径ｄがｄ　＝４．０ｍｓ＋　−、ｘ方
向の径ｄ′がｄ′＝３．８ｍｒａ　となる。

使用するＨｅ−Ｎｅレーザ光の拡がりはガウス形とみな
せるので、平行なガウスビームを集束させたときの集束
点でのビーム径を求める式を用いて、点Ａでのｙ′方向
のビーム径δＸはδＸ　　”４　λ　ｆθ／　（πｄ）
　　　　　　　　・・・ａ＠で求めることができる。こ
こで、λはＨｅ　−Ｎｅレーザ光の波長λ＝６３３　Ｘ
　１０−”　ｎｍであり、πは円周率である。その結果
、ビーム径δＸは、式０式％ 集束点Ａから距離２だけ離れた点Ｂにおけるｙ′方向の
ビーム径δＩは、ガウスビームの発散に関する式、すな
わち、 δｆ−δＸ　　　＋　　　　　２　　　π　Ｐロゴ１−
　・・・αυを適用することで求めることができる。そ
こで、ｙ′方向のビーム径δ■は、点Ａと点Ｂとの距離
Ｚ　−２２，５ａ＋ｓ　、レーザ光の波長λ−６３３Ｘ
　１０−”ｎ＋ａ＋およびビーム径δｘ＝＝　０．１０
１　ｍｍを弐卸に代入することでδ冨−〇−２０６　ｍ
ｍを得られる。

一方、ｘ−ｚ　（ｘ’　−ｘ’　）平面について検討す
ると、点りの位置は式（７）と（８）とからｐＨＤ−１
０６００ａ−となる。

この値はＦθレンズ１６の焦点距＃５００ｎｎ＋よりも
はるかに大きい、したがって、Ｆθレンズ１６への人別
光はほぼ平行光とみなすことができ、点ＢでのＸ′方向
のビーム径δジに関して、弐〇のと同様な式 ％式％ がなりたつことになる。Ｆθレンズ１６の焦点距離ｒ　
ａ　＝５００ｉ＋ｍ　％点八と点Ｂとの距ＩＩ　Ｚ　−
２２，５１１１１Ｆθレンズ１６におけるＸ方向の径ｄ
’　＝　３．８　ｍｍ、レーザ光の波長λ＝６３３　Ｘ
　１Ｏ−ｂａ＋ａ＋の値がこの式に代入されることで、
Ｘ′方向のビーム径δ量はδ話＝　０．１０１　ａｒｍ
を得ることができる。

この結果、本発明による画像記録装置は、点Ｂに置かれ
た銀塩フィルム上に、Ｘ′方向（くり返し走査方向）に
１００μ−１そしてｙ′方向（くり返し走査方向にたい
して直角な方向）に２００μｍの大きさをもつ楕円状の
書き込みビームを得ることができる。

以上述べた実施例にて、シリンドリカルレンズはビーム
エクスパンダ内に配置されているが、シリンドリカルレ
ンズの焦点距離を自由に選択することができるのならば
、シリンドリカルレンズは光源から画像記録媒体にいた
る光ビームの光路上のどこに配置してもよい。また、一
枚の正のシリンドリカルレンズを使用しているが、負の
シリンドリカルレンズを用いても、シリンドリカルミラ
ーを用いてもよく、これらの光学素子を組み合わせたも
のとさせることができる。さらにまた、シリンドリカル
レンズのレンズ効果を有する平面内の光束集束点に画像
記録媒体を配置しているが、これとは逆にレンズ効果を
有していない平面内の光束集束点に画像記録媒体を配置
してもよく、さらに所望するビームの形状の如何によっ
てはこれらふたつの集束点のいずれでもない点に画像記
録媒体を配置してもよい。

なお、シリンドリカルミラーによる光ビームの整形は、
シリンドリカルレンズをビームエクスパンダに内臓させ
ることに代えて、画像記録装置の光学系に含まれている
平面鏡シリンドリカルミラ−によって構成させることで
、例えば第１図にて符号１７で示す平面鏡をシリンドリ
カルミラーに変えることで果たすことができ、このため
光学系の大幅な変更を必要としないばかりか、画像記録
装置の寸法も大きくさせることがない。

〔発明の効果〕

本発明の画像記録装置は、以上述べたように、シリンド
リカルレンズなどの光学系の方向に関する精度が複数枚
のそれで構成されている従来装置に比べて厳密でなくて
もよいので、組み立ておよび調整をより容易になすこと
ができ、しかも構造もより簡単となって、低コストでも
って製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の画像記録装置の一実施例
を示していて、第１図は全体の構成を示す斜視図、第２
図は光ビーム整形光学系の構成を示す斜視図、第３図は
光ビーム整形光学系の作用を示すための説明図である。 第４図は画像記録装置におけるくり返し走査方向の解像
度にたいする書き込み光のビーム形状の影響を示す説明
図である。 １８・・・画像記録媒体、３７・・・光ビーム整形光学
系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ビームにくり返し走査と走査ごとにこれと直角な
   方向への移動とをなさせる走査手段と、光ビームを変調
   する手段と、光ビームの断面をくり返し走査方向に幅せ
   まい形状に整形する光ビーム整形光学系とを具備し、光
   ビームによって画像を画像記録媒体に記録させている画
   像記録装置において、光ビーム整形光学系が光ビームを
   くり返し走査方向に平行な平面とこれと直角な方向に平
   行な平面とで異なる位置に集束させて、前記整形を果た
   していることを特徴としている画像記録装置。 ２、光ビーム整形光学系が光ビームの集束点の位置のひ
   とつを画像記録媒体の位置にほぼ一致させられている特
   許請求の範囲第１項に記載の画像記録装置。 ３、光ビーム整形光学系が単一のシリンドリカルレンズ
   からなっている特許請求の範囲第１項あるいは第２項に
   記載の画像記録装置。 ４、光ビーム整形光学系が単一のシリンドリカルミラー
   からなっている特許請求の範囲第１項に記載の画像記録
   装置。